外海深水裸露基岩大直径嵌岩桩施工关键技术研究.doc

外海深水裸露基岩大直径嵌岩桩施工关键技术研究 外海深水裸露基岩大直径嵌岩桩 施工关键技术研究 三航宁波分公司余振刚吕小勇 1引言 随着我国航运事业的不断发展,外海深 水泊位的需求越来越多,港El工程不断向外 海深水水域发展,这对码头桩基结构提出了 愈来愈高的要求,裸露基岩大直径嵌岩桩已 成为外海桩基首选形式之一.外海码头施工 区域多为流急,浪高,水下地质条件复杂,基 岩裸露海底,因此,解决裸露基岩的桩基施工 关键技术是工程建设的一项重要课题,对加 快基本建设速度,节约建设投资都具有特别 重大的意义.本文结合马迹山港大直径嵌岩 桩的施工实践,简要介绍裸露基岩大直径嵌 岩桩关键施工技术. 2工程概况 马迹山矿石中转港码头扩建工程位于浙 江嵊泗县泗礁岛西南约1.5km处的马迹山 岛.马迹山中转港扩建工程设计年吞吐能力 为3000万吨(装卸船各1500万吨),扩建卸 船码头泊位一个,设计停靠等级为3O万吨级 一 20一 的散货船,年设计通过能力1500万吨. 扩建卸船码头为总长431m,其中包括 码头实体部分为长376m,宽37m的梁板式 码头.东侧设一座系缆墩,平面尺度为长 33m宽15m,码头面设计标高为+9.50m,码 头前沿设计泥面标高一27m.码头共33个排 架.问距12m,3号～9号,12号～33号排架和 系缆墩桩基采用02800mm嵌岩桩(嵌岩 直径2600mm),共136根,桩身嵌人中～微 风化层深度要求6.5m,每个排架4根或5根 桩.1号～2号桩基采用~1500mm钢管桩 (部分锚岩).码头结构见图1. 码头后沿泥面(岩面)标高一26.4--29Am, 码头前沿泥面(岩面)标高为一26.8--31.4m. 卸船码头区域除靠近一期码头68m左 右范围内有软土覆盖层外,其余部分363m 范围覆盖层较薄或无覆盖层,东侧区段约 150m强风化层或中微风化层裸露,岩面相 对平坦.因此,卸船码头分两种地基分段,即 过渡段和岩基段,过渡段长约68m,岩基段 中徽风化层 图l嵌岩桩段码头结构横断面图 寸单位:mm 高单位:in 港工技术与管理2007年第4期 长约363m(包括系缆墩).过渡段:西端68m 过渡段自东向西覆盖层从有到无,靠近卸船 码头一期工程东端处覆盖层厚度约20m,向 东逐渐减薄直至无覆盖层.岩基段:基岩面 中～微风化层相对平坦,大部分区段没有覆 盖层.岩面标高在一30.Om左右,局部有一定 覆盖层.基岩面标高较低,最低处中～微风化 层岩面顶标高约一38.3m,其上强风化层顶标 高一36.Om,其上有4m厚软土覆盖层.地层情 况自上到下分别为淤泥,淤泥质粘土粉质粘 土,碎石混粘土,强风化层和中～微风化层, 基岩裸露段无淤泥,淤泥质粘土粉质粘土,碎 石混粘土.原岩以晶屑凝灰岩为主,岩石饱和 抗压强度标准值为62MPa.地质剖面图见图 2. 本工程设计高水位(国家85高程): i — ~ — 2.22 —=- 图2地质剖面图 2.22m,设计低水位:一1.78m.根据3a的潮 流实测资料,工程区域涨潮流速大于落潮流 速,涨潮最大测点流速为2.94m/s,设计流速 2.24m/s.垂线平均最大流速在1.26～2.10m/s 之间. 嵌岩桩区段由于覆盖层缺损或太薄无法 满足嵌岩桩钢套管在水流等荷载作用下的稳 定.因此首要须解决嵌岩桩钢套管稳桩技术. 3稳桩方案的比较与选择 目前国内主要稳桩技术有套箱稳桩方 案,导管架方案,人工基床稳桩. 3.1套箱稳桩方案 国内某试桩工程采用了混凝土套箱稳桩 方案.稳桩套箱外形尺度8.5mxl6mx7m,单 个套箱混凝土方量约126m.,质量约320t.每 个套箱内需利用导管水下填砂约1200m~,工 程量非常大.该方案取得了成功,同时也暴露 了几个问题,如水下潜水工程量大,需大型浮 风化层 单位:m 吊安装套箱,套箱水下定位困难,工期长,施 工难度大,工程造价较高等. 3.2导管架方案 导管架方案是用钢管制作水上浮平台, 一 般为每3个排架范围制作一个浮平台,每 榀钢套管支架设计为双层水平横向撑和9根 支撑桩结构.钢套管支架整体成型后可浮放 在水中.制作完成后,用350t起重船将3榀 钢套管支架吊放在水中浮运到现场安装.钢 套管支架安装后与已沉定位钢管桩之间采用 型钢电焊联结加固.用起重船将钢支撑桩插 入平台钢套管内落至人工抛填袋装砂顶面. 350t起重船起吊90kW振动锤,先分别施打 4根支撑桩至持力层.4根角部支撑桩施打 后.用350t起重船起吊钢套管支架到设计标 高,并利用20t手拉倒链调整钢套管支架的 水平度,然后将钢套管支架与支撑桩和已沉 桩上的联系撑焊接牢固.最后,用起重船起吊 和振动打人剩余5根钢支撑桩,同时将支撑 一 2】一 图3导管架 桩与钢套管焊接成整体.最后在钢套