黃河三角洲某海堤防護(hù)加固工程水下沉樁施工技術(shù)

xx油田北海堤防護(hù)加固工程水下沉樁施工技術(shù)研究1引言近幾年來，由于xx小浪底工程的建成截流，xx下流河水挾帶泥沙越來越少，使過去靠xx攜帶大量泥砂沉積形成的xx三角洲海岸線沖淤平衡被打破，造成xx三角洲勝利油田海岸線不斷蝕退。1986～1987年花巨資修建的海堤工程對(duì)xx油田開發(fā)上產(chǎn)和xx三角洲濕地保護(hù)及生態(tài)平衡起著天然屏障作用，但隨著堤前的蝕退沖淘，給海堤的穩(wěn)固、安全帶來巨大的威脅，如不及時(shí)防護(hù)根治，海堤有被沖垮的危險(xiǎn)。為此，中國(guó)石化集團(tuán)為確保xx油田安全生產(chǎn)和xx三角洲濕地生態(tài)平衡，決定對(duì)勝利油田xx海堤進(jìn)行加固防護(hù)，以達(dá)到防災(zāi)減災(zāi)的目的。xx油田北海堤防護(hù)加固工程（樁號(hào)為K10+000～K16+884.99）位于山東省東營(yíng)市xx入海口北側(cè)。工程起始于樁號(hào)K10+000總理臺(tái)處，終止于樁號(hào)K16+884.99樁303海堤處，全長(zhǎng)6884.99m。防護(hù)加固設(shè)計(jì)采用堤腳直接加固結(jié)構(gòu)形式,具體結(jié)構(gòu)形式如下圖所示：該段原海堤堤腳外側(cè)已有少量拋石及一層三排扭工字塊防護(hù)，現(xiàn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為：在海堤外側(cè)，離堤腳25m的位置，平行海堤方向設(shè)一排Φ500mm預(yù)應(yīng)力鋼筋砼管樁，管樁直徑為0.5m，凈間距為0.3m，樁長(zhǎng)15m，強(qiáng)度為C80，管樁頂設(shè)計(jì)高程為－2.9m；管樁與堤腳之間拋填毛石，海堤堤腳前設(shè)頂寬10m，頂高程0.5m的拋石棱體，邊坡為1：3，拋石下設(shè)30cm厚的石渣墊層，拋石棱體頂面為一層四腳空心塊護(hù)面（空心塊單塊在重為2噸），坡面采用扭工體防護(hù)。管樁迎海側(cè)為寬10m、厚70cm、重300kg以上的塊石護(hù)灘，塊石下面設(shè)30cm厚的石渣墊層，石渣墊層下鋪設(shè)一層CE152耐特龍網(wǎng)。高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼筋砼管樁需要海上打入法施工并且正常潮位下設(shè)計(jì)樁頂高程通常在水下4m左右，打樁工藝比較復(fù)雜，沉樁質(zhì)量難以控制。2自然條件2.1氣象xx三角洲海域?qū)贉貛ШＱ笮约撅L(fēng)氣候。該海區(qū)秋冬季主要受來自西伯利亞的冷空氣影響，多偏北大風(fēng)，氣候干冷；夏季主要受太平洋高壓邊緣影響，多偏南風(fēng)。最低氣溫出現(xiàn)在1月份，平均最低氣溫-6.3℃。春季受大陸影響氣溫回升較快。最高氣溫出現(xiàn)在7月份，為28.8℃，8月份次之，為28.7℃。秋季氣溫下降迅速，從9月份到11月份，平均氣溫從20.8℃降到5.3℃。全年平均氣溫為11.7℃。本海區(qū)夏季極端高溫為39.6℃；冬季極端最低氣溫為-18.0℃。本海區(qū)全年平均以南風(fēng)出現(xiàn)頻率最大，為10.81％，次常風(fēng)向?yàn)闁|北偏東風(fēng)，頻率為7.3％。最少風(fēng)向?yàn)檎憋L(fēng)，頻率為3.94％。全年平均風(fēng)速為5.28m/s。本海區(qū)各月都出現(xiàn)大于6級(jí)大風(fēng)，4月、11月份大風(fēng)日數(shù)最多，分別為14.2天和14.5天。7月、9月份大風(fēng)日數(shù)較少，分別為8.6天和9.3天，其他各月均在10天以上，全年平均大于6級(jí)風(fēng)以上日數(shù)為137.5天。全年8級(jí)以上大風(fēng)日數(shù)平均為15.7天，強(qiáng)風(fēng)向?yàn)楸蔽鳌⒈北蔽?、北北東、北東、及東北東五個(gè)方位，大風(fēng)以秋、冬季多見。該海域百年一逾十分鐘平均風(fēng)速為29.0m/s，二分鐘平均最大風(fēng)速為31.0m/s，一分鐘平均最大風(fēng)速為31.6m/s，三分鐘平均陣風(fēng)風(fēng)速最大可達(dá)34.8m/s。50年一遇瞬時(shí)最大風(fēng)速為33.6m/s。2.2水文本海區(qū)平均海平面在黃海平均海平面上39.7cm，年極值增水一般為1.3～1.8m，增水的主要風(fēng)向?yàn)闁|北大風(fēng)。風(fēng)暴潮與天文大潮相疊加時(shí)常使海面迅速升高。本區(qū)是受風(fēng)暴潮影響的重災(zāi)區(qū)，一年四季都可受到風(fēng)暴潮增（減）水的威脅和危害。本海區(qū)災(zāi)難性大浪均為渤海內(nèi)的風(fēng)生浪，具有生成快消失快、波周期10秒以上的大浪很少出現(xiàn)等特點(diǎn)。強(qiáng)浪向?yàn)楸北睎|—東北東，其次為西北向。長(zhǎng)浪向?yàn)槠舷?，但波浪較小。大浪多出現(xiàn)在10月至翌年4月份。50年一遇10米水深處的波高為6.2m，有效波高為4.6m，周期為8.6s。該海域的海流性質(zhì)屬正規(guī)半日潮流，潮流的運(yùn)動(dòng)形式為往復(fù)流。該區(qū)實(shí)測(cè)表層最大流速為114cm/s，最大可能表層流速為182cm/s，最大實(shí)測(cè)底層流速為81cm/s，最大可能底層流速為129cm/s。漲潮流方向?yàn)闁|東南，落潮流的方向?yàn)槲魑鞅?。主流方向基本與岸平行。強(qiáng)流區(qū)發(fā)生在10～15米等深線的區(qū)域。2.3地質(zhì)之本區(qū)域位于霞xx趣197口6傷—?dú)?99澇6蔬年行河河口北誤側(cè)新，章199槽6何年以來行河河起口以南，現(xiàn)行嫁河河口三角洲拘沉積物思與黑199目6憑年以前行河河宿口三角洲沉積叛物在此迭加，攔現(xiàn)三角洲沉積遙物與老三角洲腿被侵蝕搬運(yùn)來譜沉積物相間堆沿積，形成新老考三角洲沉積物紗混合堆積的特悉征。表層沉積位物以軟弱粉質(zhì)較粘土、粉質(zhì)粘工土為主，含少辜量淤泥。距目均前行河河口較毫近部位表層為坦松散粉扯土襯—揀粉砂，亞粉質(zhì)斤粘土薄層。還三角洲沉積物誼之下為全新世吹海相沉積，主女要為淤泥質(zhì)粉辭質(zhì)粘土、淤泥鴨質(zhì)粘土、淤泥羅質(zhì)粉土等軟弱勢(shì)土層；海相層究之下為全新世鑰早期濱海湖沼鳥相粉質(zhì)粘土、雨粘質(zhì)粉土以及泳其下晚更新世朗河湖相粉質(zhì)粘霞土、粘土、粉普土和粉砂。爆3盜、海上打樁施透工方案的確定碰本工程共需打著入雅PH遙C裂管竄樁遼1320總0遇棵，管樁插打悼需在海上完成醬，因此，海上今打樁是制約本樹工程施工的關(guān)飄鍵工序，選擇遣合理、經(jīng)濟(jì)的宴施工方案，快家速形成施工規(guī)寧模，是海上打街樁施工的首要園任務(wù)。由于施申工受海水及風(fēng)希浪制約很大，跨根據(jù)本工程所沾在海域的海況棟條件及海上安陶全生產(chǎn)的要求炮，風(fēng)力糠在新5歲級(jí)以下時(shí)可以姑進(jìn)行海上施工牌作業(yè)，在風(fēng)力蜜達(dá)嫁到氣6裂級(jí)以上時(shí)，所沉有船只均應(yīng)進(jìn)愛入避風(fēng)港避風(fēng)解。吳由于國(guó)管樁樁頂高程那在水下防4大米汽深處并且管樁爹插打受風(fēng)浪制碗約嚴(yán)重，壇為此，我們對(duì)猾海上打樁施工圈進(jìn)行了多方案帖試驗(yàn)比選，如羅：振動(dòng)錘雙體窄打樁船沉樁、感柴油錘單體打紛樁船沉樁、利辟用固定鋼結(jié)構(gòu)逆平臺(tái)沉樁等。歸經(jīng)過對(duì)幾個(gè)方哀案的安全性、掩適用性、經(jīng)濟(jì)號(hào)性及施工工藝皆等方面進(jìn)行了盤分析比較認(rèn)為瓣：謀振動(dòng)錘劉雙體打樁船陶沉樁，穩(wěn)定、招靈活、安全，華速度快，遇有輛大風(fēng)浪可隨時(shí)使撤離至避風(fēng)港開避風(fēng)；柴油皆錘單體品打樁船沉樁，記其吊裝、定位狗均靠船體移動(dòng)雜來完成，速度炒較慢，因是單罰體船且打樁架醒高度在旺27m秤左右，對(duì)海況棟條件也要求較筍高，稍有風(fēng)浪嚇船體不穩(wěn)就影產(chǎn)響打樁，打樁顫效率低而且容稱易打壞樁頭；極利用鋼結(jié)構(gòu)固媽定平臺(tái)沉樁，看就插打砼管樁賓而言，穩(wěn)定性燭好、就位快，咐插打速度快，船但搭設(shè)鋼結(jié)構(gòu)牽平臺(tái)等附屬設(shè)樣施需耗費(fèi)大量佳鋼材，并且需沾船只配合作業(yè)援，施工費(fèi)用高眠且平臺(tái)移動(dòng)需抗要吊車吊裝倒禽運(yùn)，遇有大風(fēng)序浪吊運(yùn)困難，坡危險(xiǎn)性大。膽根據(jù)以上分析竊、比較，砼管浸樁沉樁優(yōu)先采蝦用冠振動(dòng)錘打樁船討沉樁方案，其衛(wèi)次為利用鋼結(jié)粘構(gòu)固定平臺(tái)沉血樁方案，拋棄仁柴油打樁船沉銷樁方案。最終瘦確定驅(qū)分階段圖采用延不同方案打樁橫：第一個(gè)階段免為誘4藏～激8襲月份，此階段炮為海上施工黃久金季節(jié)，采用奪振動(dòng)錘打樁船速打樁；第二階歉段為床9誕月至翌聲年達(dá)3變?cè)路荩穗A段宜為風(fēng)暴潮多發(fā)周季節(jié)，打樁船鍬在海上有效作狡業(yè)天數(shù)極少，臥因此慧,簽進(jìn)入葵9汗月份以后研究削岸上打樁工藝呼，如采用振動(dòng)慶錘在預(yù)先搭設(shè)和好的鋼結(jié)構(gòu)固幕定棧橋平臺(tái)上文打樁或采用大音型長(zhǎng)臂履帶吊燭在岸饞上打樁。歉3.粥1舞管樁插打施工爐工藝鬧采用灰振動(dòng)錘打樁船借沉樁方案，由匪于籌管樁樁頂設(shè)計(jì)黃高程為－蛾2.9m圖，因此，施工旺時(shí)需將繼管樁鍛送至意水下按4生.0m摘深處脆。根據(jù)管樁插遵打施工工藝，硬管樁施工分兩弦步進(jìn)行，第一出步將管樁插打召至定位框架頂遮面以上權(quán)1m錯(cuò)的位置，第二傘步需要進(jìn)行二那次送樁，采取掉加長(zhǎng)送樁器的滋方式，將管樁儲(chǔ)送至水下設(shè)計(jì)擾高程。拖絹工藝流程打樁船定位打樁船定位安裝定位框架立樁沉樁拆除定位框架管樁裝船運(yùn)輸二次送樁到位眾蹄施工方法役岔.化1謝砼管樁裝船及挪海上運(yùn)輸駁砼管樁分別在南位拳于鋸K10+00條0遣、飄K13+20看0丑誓、刃K14+70充0奧及睛K15+70惑0疫處臨時(shí)碼頭裝傾船。管樁按指帶定位置和存放悲要求在碼頭上玻存放，采濁用鷹1身6喚噸汽車吊裝船縱。管樁海上運(yùn)鷹輸采用駁船，墨每船蕩裝墓3每0蜻根，船運(yùn)至打匹樁施工現(xiàn)場(chǎng)。蝴為了保證混凝蔥土管樁的海運(yùn)就安全，需要在份駁船兩側(cè)焊接蠅護(hù)欄；管樁吊士運(yùn)采用捆綁方定法，在每層混于凝土管樁之間學(xué)放置方木；為賴防止管樁在駁俯船上滾動(dòng)，管么樁之間均用木路楔隔離固定。輸送口縫扎養(yǎng)護(hù)愛悼.刪2踏打樁船定位：凍打樁作業(yè)船航史行至作業(yè)區(qū)后魚，調(diào)整打樁船辱至合適的位置摔，將四個(gè)角的勾錨樁落下，將宋船只錨固穩(wěn)定售后實(shí)施整套打射樁作業(yè)程序。輸送口縫扎養(yǎng)護(hù)保驅(qū).課3嘴安裝定位框架休：定位框架采細(xì)用兩仰片液I50劫0憲工字鋼并根據(jù)硬樁縱橫間距大廟小用角鋼焊接饅成整體框架。懸首先在前進(jìn)方盲向插打四根鋼俘管樁，鋼管樁做用振動(dòng)錘打入嘉，頂高程控制掀在＋鵝1.0m墨左右，四根鋼姓管樁高程應(yīng)大您致相同。鋼管叮樁橫向上連接侵工字鋼橫擔(dān)梁刮（橫擔(dān)梁與鋼防管樁連接可采勺用焊接或螺栓及連接等方式）散。在橫擔(dān)梁上稼安裝定位框架踩，定位框架應(yīng)的安裝在砼管樁炊中軸線上，調(diào)念整至符合要求顏后與橫擔(dān)梁通運(yùn)過螺栓連接固磨定，定位平面范示意圖如下。容旺帥時(shí)應(yīng)定位框架平面慧定位示意圖符饅.澤4學(xué)砼管樁立樁：炸將運(yùn)至施工地技點(diǎn)的船上管樁超一端吊起，脫嫂離甲板直至整返個(gè)樁身處于垂費(fèi)直穩(wěn)定狀態(tài)后話，在指揮人員企的指揮下，將澡管樁緩緩插入顯導(dǎo)向定位框架堵的樁位孔中，撈在樁自重及錘唯頭作用下管樁傭緩緩下沉，下居沉過程中注意慧隨時(shí)糾偏，在察管樁軸線和橫責(zé)斷方向上分別逆派人觀察，配怠合指揮長(zhǎng)指揮士，保證管樁軸微線位置和垂直抗度，至管樁不犁再下沉?xí)r，完仇成立樁過程。蟲速.咐5個(gè)砼管樁沉樁：播立樁后，用吊盡機(jī)吊住連有長(zhǎng)門送樁器的振動(dòng)京錘液壓抱箍套助住樁頂，啟動(dòng)燈液壓系統(tǒng)將樁犯頭箍緊并將管喜樁扶正，開啟奧振動(dòng)錘實(shí)施沉粒樁作業(yè)。在沉蝴樁的初期，將鏟變頻器打到輕盜振檔上，沉樁鑰過程中通過吊殼機(jī)調(diào)整振動(dòng)錘練的位置，進(jìn)行爽糾偏。當(dāng)管樁藏沉至穩(wěn)定狀態(tài)惠時(shí)，更換變頻勝器檔位，全幅患開啟振動(dòng)錘，覆實(shí)施快速沉樁昌作業(yè)。在管樁抗頂接近定位框攪架上頂面吵1m取時(shí)，停止沉樁館作業(yè)。貼映.再6竊二次送樁到位活：當(dāng)導(dǎo)向定位祥框架內(nèi)的全部鹽管樁插打至離劉定位框架上頂突面鵝1m喉時(shí)，拆除定位艙框架，然后依萬據(jù)樁頂設(shè)計(jì)高臣程輸送口縫扎養(yǎng)護(hù)炸推算出送樁器戰(zhàn)送到什么位置聲管樁才能達(dá)到絡(luò)設(shè)計(jì)高程，并歇在送樁器上做門出標(biāo)記。吊起港連有長(zhǎng)送樁器主的振動(dòng)錘二次寒實(shí)施振動(dòng)送樁階作業(yè)，至樁頂吸高出設(shè)計(jì)高程雪約介3傷～弄5cm彼時(shí)（或根據(jù)地萬質(zhì)情況確定）吐，關(guān)閉振動(dòng)系戀統(tǒng)，靠振動(dòng)錘撞的余震將管樁遼送樁到位，進(jìn)屑行樁頂高程、查軸線等檢測(cè)，堡在檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)趴準(zhǔn)規(guī)定允許偏冷差之內(nèi)，完成般沉樁作業(yè)；如滋超出標(biāo)準(zhǔn)，開摸啟振動(dòng)錘將管經(jīng)樁稍稍進(jìn)行調(diào)貪整。然后解除顯液壓，使振動(dòng)斑錘液壓抱箍與基樁分離，起吊技振動(dòng)錘使液壓拜送樁器離開水鉤面。循環(huán)上述各操作進(jìn)行下一透棵樁的送樁作違業(yè)，直至完成曉全部管樁送樁監(jiān)作業(yè)。輸送口縫扎養(yǎng)護(hù)污在打樁過程中拉應(yīng)由專人做好示沉樁記錄，準(zhǔn)畜確記錄沉樁過丹程中的各種情忘況和變化，詳議細(xì)記錄打樁時(shí)兆間和樁位編號(hào)覽、預(yù)制樁編號(hào)挽及樁的質(zhì)量情海況。大4慣、試驗(yàn)段施工斃總結(jié)奪xx克北海堤防護(hù)加式固工程您500m漠試驗(yàn)段徹打樁工程樹于針200免4餐年耳7盞月銅1很5苗日貞開工，橡至俱200伯4稻年各8紫月址2筍2尿日翠完成，日歷天鐘數(shù)蟻為汗3圣8飾天爐，共計(jì)打掛樁齊62笑5購(gòu)棵扒。在賊試行驗(yàn)段施工過程征中，由于工農(nóng)礎(chǔ)關(guān)系歷及愧海上風(fēng)浪天氣孫影響造成停工廁達(dá)億20譜天懶，尖實(shí)際有效作業(yè)糠天數(shù)逐為模1河8敵天。屢通過試驗(yàn)段沉沉樁情況看，沉罷樁要穿透一個(gè)鍬板沙層，在這道個(gè)板沙層上要賊耗費(fèi)較多的沉愁樁時(shí)間。根據(jù)濾完成沒的壁62醬5渡根管樁的沉樁蹦統(tǒng)計(jì)資料看，行雖然使用的振夠動(dòng)錘都隆為族90K開W皆，但由于遍使用的警船只不同（單派體或雙體船）哪，配備的其他臂機(jī)械功率貍不同，地質(zhì)條確件不同，陳單棵樁的沉樁將時(shí)間也不盡相夢(mèng)同。使用進(jìn)口龍發(fā)電軍機(jī)活240K俱W艱，錫35門t禍吊市機(jī)制，雙體船完成速單棵樁的最短決時(shí)間茶為蓄4隔0食分鐘，最長(zhǎng)時(shí)狐間灌為杜9過0踢分鐘，據(jù)統(tǒng)計(jì)刪，正常情況下拳，平均完成單睡棵樁的時(shí)間皺為半7悉0際分鐘。使用國(guó)固產(chǎn)發(fā)電扎機(jī)陣240K設(shè)W未，肯35吃t闊吊放機(jī)報(bào)，雙體船完成翼單棵樁的最短凈時(shí)間鵲為銀4個(gè)5課分鐘，最長(zhǎng)時(shí)述間冒為樂12體0逼分鐘，平均完輪成單棵樁的時(shí)浸間鞠為貸8獲0爪分鐘。使用國(guó)抖產(chǎn)發(fā)電習(xí)機(jī)遮124K屬W該，況35睛t鴉吊民機(jī)止，單體船完成管單棵樁的最短潤(rùn)時(shí)間說為幼6逢0搖分鐘，最長(zhǎng)時(shí)今間避為猜12唯0蠢分鐘，平均完復(fù)成單棵樁的時(shí)讀間黑為貴8閥5工分鐘，但單體負(fù)船的有效作業(yè)裝時(shí)間短。脊單、雙體船施殺工效果差別：西在施工文過針程中，我們采勞用了雙體船、繳單體船輕、浮吊怖及中曠間救拉開空檔勞打樁更船，通過協(xié)試才驗(yàn)的鐵結(jié)果結(jié)看，雙體船由貼于其與水的接罰觸面積大，加語上四角錨樁的政控制，具有很僵好的穩(wěn)定性，候施工的管樁質(zhì)貨量好。單體船平由于與海水的棒接觸面積小，還雖四角召插打了倆錨樁，其穩(wěn)定恢性與雙體船相撈比差得多，四過角錨樁導(dǎo)向孔童經(jīng)常由于海浪拖的沖擊造成撕黃裂迅。肺在風(fēng)力達(dá)略到囑4爽～狼5噴級(jí)，雙體船能廚夠施工，違但站單體船由于棚搖封晃的犁厲汪害已無法嚼正常敗施工，奇由此寺造成單體船作畫業(yè)時(shí)間柳非常拌短。中間拉開羅空檔的亮打樁緒船，由于其與壇水膜面透接觸面積大且低打樁在船體中防間展開，具有胡很構(gòu)好的適門用陷性。再目前載海域征用念手續(xù)顯已辦理完畢，鍋基本具備大面嬌積開工的條件伙，但廚時(shí)間賀已憤近語9壯月值，海上捷有效卸作業(yè)刃時(shí)間越來越短訴，為了富加快打樁進(jìn)度書，提高打樁效代率，亮我們泳將渣采取挪四項(xiàng)主要字措施雅：第一，為衰盡量延長(zhǎng)秋冬互季我海上熔打樁糾有效吼作業(yè)時(shí)間男，利用海堤二星層平臺(tái)腿搭建絲鋼結(jié)構(gòu)固定棧淡橋鷹平臺(tái)，束在棧橋歌平臺(tái)津上打樁，誰變士海上帥打樁胞為陸上慎打樁鳴。弱第二，先進(jìn)行定寬琴10m您的平臺(tái)的拋石計(jì)施工，為大型丹履帶吊車提供侮行走便道，在夾風(fēng)力小井于職6臣級(jí)情況下，大殃型履帶吊車實(shí)仆施陸上打樁。是第三，輛進(jìn)一步加大振胡動(dòng)錘的功率，壘采蔑用鳳120k帥w衡振動(dòng)錘，以提尚高振動(dòng)錘激振福力從而植加快已單樁煎沉樁速度奴。第四，栗進(jìn)一步改浪進(jìn)水下沉細(xì)樁疤工藝，將原來恥單純依靠振動(dòng)漲力沉樁，改