用于管板结合桩码头结构的板桩施打工艺

摘要

本公开提供了一种用于管板结合桩码头结构的板桩施打工艺，所述工艺包括如下步骤：S1：将板桩加长件固定连接到板桩的板状主体的上边缘；S2：使用旋挖钻在板桩施打点附近的土层处形成至少一个钻孔；S3：起吊板桩以将所述板桩放置在临时稳桩器中，其中，板桩的上边缘的板桩加长件暴露在外，以便于振动锤夹持板桩的上边缘的板桩加长件；S4：将振动锤和待施打的板桩吊装到板桩施打点上方，其中，板桩的侧边缘对准相邻管桩的对应锁扣；S5：使用振动锤将板桩施打到土层的预定深度处；S6：开挖板桩施打点附近的土层，以露出板桩加长件；以及S7：将板桩加长件从板桩上切除，并对切除部位进行防腐处理。

说明书

技术领域

本公开总体上涉及管板结合桩码头结构的施工，具体涉及一种用于管板结合桩码头结构的板桩施打工艺。

背景技术

迄今为止，码头结构主要包括如下三大类：重力式结构、高桩承台式结构和板桩结构。其中，板桩结构的优点为结构简单、材料用量少、造价低。相对于重力式结构而言，板桩结构对地基条件要求较低。与高桩承台式结构相比，板桩结构局部超载的适应性更强，而且在施工过程中可以先打板桩后再进行墙前港池的开挖，能大量减少挖填土方量。

为进一步适用于大型深水码头建设，板桩结构逐渐演化出一些新的形式，例如管板结合桩码头结构。管板结合桩码头结构包括板桩和管桩，板桩和管桩间隔设置。通常情况下，管桩的管壁外侧对称地焊接有两个锁扣，锁扣呈长形凸肋状并沿管桩的纵轴方向在管桩长度的一部分上延伸，板桩经由锁扣与相邻的管桩相连，从而围挡靠岸侧的沙土，以防止沙土越过管板结合桩码头结构泄漏到海侧。在管板结合桩码头结构中，管桩的抗弯能力强，用于承受外力和减少结构变形，而板桩用来挡土。因此，管板结合桩码头结构能够有效解决深水码头建设中存在的桩基结构受力大和变形大的问题。

然而，在对管板结合桩结构进行施工的过程中，仍存在如下问题：(1)板桩包括弯折成Z形的板状主体。板状结构在施打时难以控制板桩的施打精度。(2)特殊地质增大了板桩施工难度。较坚硬的地层或者存在的孤石往往会导致板桩施工过程中出现大偏位。(3)施打到位的板桩上边缘的标高需要低于管桩上端的标高。然而，当板桩上边缘低于管桩上端时，板桩施打所使用的振动锤的振动运动将可能受到管桩的阻碍，从而无法将板桩施打到低于管桩上端的设计标高，或者损坏已沉桩完毕的管桩。而且，在板桩施打到位后，还需要进行大规模开挖等施工操作，工艺过程较为繁琐。因此，需要进一步改善板桩施打工艺，以提高板桩的施工精度和效率。

发明内容

本公开实施例提供了一种用于管板结合桩码头结构的板桩施打工艺，其中，所述管板结合桩码头结构包括间隔排列的多个管桩和多个板桩，相邻的两个管桩之间连接有两个对称布置的板桩，并且其中，每个管桩的侧壁对称设置有两个锁扣，每个板桩包括弯折成Z形的板状主体，所述板状主体包括待被施打到土层中的下边缘、相对的上边缘以及两个侧边缘，所述板桩与相邻管桩通过将所述板桩的侧边缘插入到相邻管桩的对应锁扣而相连，

所述板桩施打工艺包括如下步骤：

S1：将板桩加长件固定连接到所述板桩的板状主体的上边缘，以加长所述板桩；

S2：使用旋挖钻在板桩施打点附近的土层处形成至少一个钻孔，以实现松土并破除部分坚硬土层；

S3：起吊所述板桩以将所述板桩放置在临时稳桩器中，其中，当所述板桩放置在所述临时稳桩器中时，所述板桩的上边缘的板桩加长件暴露在外，以便于振动锤夹持所述板桩的上边缘的板桩加长件；

S4：将所述振动锤和待施打的板桩吊装到所述板桩施打点上方，其中，当板桩位于所述板桩施打点上方时，所述板桩的侧边缘对准相邻管桩的对应锁扣；

S5：使用所述振动锤将所述板桩施打到土层的预定深度处；

S6：开挖板桩施打点附近的土层，以露出所述板桩加长件；以及

S7：将所述板桩加长件从所述板桩上切除，并对切除部位进行防腐处理。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本公开公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本公开范围的限制。

图1示出了根据本公开的用于管板结合桩码头结构的板桩施打工艺的流程图；

图2示出了利用多个矩形连接板进行板桩加长的流程图；

图3示出了根据本公开的使用旋挖钻在板桩施打点附近的土层处形成至少一个钻孔的流程图；

图4示出了根据本公开实施例的使用旋挖钻形成至少一个钻孔的位置示意图；以及

图5示出了根据本公开另一实施例的使用旋挖钻形成至少一个钻孔的位置示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

在本公开中，除非另有说明，否则使用术语“第一”、“第二”等来描述各种要素不意图限定这些要素的位置关系、时序关系或重要性关系，这种术语只是用于将一个元件与另一元件区分开。在一些示例中，第一要素和第二要素可以指向该要素的同一实例，而在某些情况下，基于上下文的描述，它们也可以指代不同实例。

在本公开中对各种所述示例的描述中所使用的术语只是为了描述特定示例的目的，而并非旨在进行限制。除非上下文另外明确地表明，如果不特意限定要素的数量，则该要素可以是一个也可以是多个。此外，本公开中所使用的术语“和/或”涵盖所列出的项目中的任何一个以及全部可能的组合方式。

在对管板结合桩结构进行施工的过程中，通常先将管桩施打到地基中，再在管桩间隔处将板桩施打到地基中，使得板桩与管桩在地基中经由锁扣连接。根据管板结合桩的设计需要，施打到位的板桩桩顶的标高需要低于管桩桩顶的标高。然而，当板桩上边缘低于管桩上端时，板桩施打所使用的振动锤的振动运动将可能受到管桩的阻碍，从而无法将板桩施打到低于管桩上端的设计标高，或者损坏已沉桩完毕的管桩。而且，由于码头的特殊地质结构，岸侧地下水位可能高于板桩设计顶标高，其沙土地质也存在渗水严重的问题。

相关技术中，板桩施打工艺主要包括如下步骤：

(1)围绕待开挖部位布置止水装置，例如围堰；

(2)开挖板桩预沉桩部位的沙土；

(3)开挖完成后，对止水装置内部进行抽水，以创造无水施工环境，便于板桩沉桩以及振动锤作业；

(4)板桩沉桩至设计标高；

(5)在板桩施打部位进行大规模开挖，以进行其他分项工程，例如，后轨梁桩基的施工、后轨梁的施工、锚梁桩基的施工、锚梁的施工、倒滤层施工、以及拉杆的安装等；

(6)拆除临时止水装置。

上述步骤(1)～(6)操作较复杂，耗费时间较长，人员机械成本使用成本较高。

本公开实施例提供了一种用于管板结合桩码头结构的板桩施打工艺，以便能够克服上述问题中的至少一个。

下面将结合附图详细描述本公开的实施例。

图1示出了根据本公开的用于管板结合桩码头结构的板桩施打工艺的流程图。如图所示，根据本公开的施工工艺主要包括如下步骤：

根据管板结合桩的设计需要，施打到位的板桩桩顶的标高需要低于管桩桩顶的标高。为了避免在施打板桩时，管桩高度对夹持板桩的振动锤的振动运动的限制和干扰，在施打板桩前，将板桩加长件固定连接到板桩的板状主体的上边缘，以加长所述板桩。

在一些实施例中，板桩加长件与所加长的板桩具有类似的结构，例如，同样具有Z形的板状主体，以便对自然延长该板桩。

在一些实施例中，通过多个矩形连接板将板桩的板桩主体与板桩加长件固定连接。多个矩形连接板例如通过焊接跨接在板桩加长件和板桩连接接缝处，以加固板桩加长件和板桩的连接。应理解，也可以通过任何其他结构将板桩主体与板桩加长件固定连接。

图2进一步示出了利用多个矩形连接板进行板桩加长的流程图。如图2所示，利用多个矩形连接板进行板桩加长的过程至少包括如下步骤：

S11：根据板桩的尺寸和施打板桩时板桩所受的振动施打力，确定多个矩形连接板的数量和尺寸；以及

S12：将多个矩形连接板焊接到板桩的板桩主体和板桩加长件上，以将板桩的板桩主体与板桩加长件固定连接。

如上所述，板桩的主体结构呈Z形板状，而该板状结构容易在施打过程中由于较坚硬的地层或者存在的孤石而发生变形，或者受其影响而出现偏位。这大大降低了板桩施工精度。

因此，为了提高板桩施工精度，在利用振动锤进行板桩施打前，先使用旋挖钻在板桩施打点附近的土层处形成至少一个钻孔，以实现松土并破除部分坚硬土层。

图3进一步示出了使用旋挖钻在板桩施打点附近的土层处形成至少一个钻孔的工艺过程。如图3所示，该工艺过程至少包括如下步骤：

S21：获取板桩施打点附近的土层地质数据；

S22：根据所获取的土层地质数据，确定使用旋挖钻形成至少一个钻孔的位置、至少一个钻孔的半径、以及至少一个钻孔的深度；以及

S23：根据所确定的至少一个钻孔的位置、至少一个钻孔的半径、以及至少一个钻孔的深度，使用旋挖钻形成所述至少一个钻孔。

应理解，所确定的至少一个钻孔的位置可以是任意的，只要能够在所获取的板桩施打点附近的土层地质数据的情况下，有效松土和破除部分坚硬土层。

如图4所示，在一个实施例中，所确定的至少一个钻孔的位置可以包括：将至少一个钻孔400的圆心设置在与板桩410的Z形板桩主体的两个弯折点411、412中的一个相对应的土层处。附加地或替代地，如图5所示，至少一个钻孔500的圆心还可以设置在与板桩510的Z形板桩主体的两个弯折点511、512的连线的中点相对应的土层处。

关于至少一个钻孔的半径，在一些实施例中，将至少一个钻孔的半径设置成使得至少一个钻孔的边缘与管桩的距离大于预定距离，从而防止钻孔离管桩过近，导致管桩被旋挖钻损伤或者管桩附近被不当松土而影响管桩的稳固性。此外，至少一个钻孔的半径还可以设置成使得至少一个钻孔的面积覆盖与板桩的Z形板桩主体的两个弯折点中的至少一个相对应的土层，从而保证与板桩主体的绝大部分对应的土层能够被执行松土。

关于至少一个钻孔的深度，在一些实施例中，将旋挖钻形成至少一个钻孔的深度设置成小于板桩施打到土层的预定深度，并且大于位于预定深度以上的最深处的硬质土层的底标高，从而保证在板桩施打深度范围内进行有效松土和破除部分坚硬土层。

在一些实施例中，在使用旋挖钻形至少一个钻孔时，对于每个钻孔，使用旋挖钻分两次钻孔以达到钻孔的预定深度，以便充分松土。应理解，旋挖钻的具体钻孔次数可以根据钻孔深度以及地质情况按需要调整。

板桩一般通过振动锤施打。振动锤的桩锤前端夹持板桩的上边缘部位，带动板桩振动，从而将板桩施打到土层中。为了将板桩安装到振动锤，首先起吊板桩以将板桩放置在临时稳桩器中。当板桩放置在临时稳桩器中时，板桩的上边缘的板桩加长件暴露在外，以便于振动锤夹持板桩的上边缘的板桩加长件。

在将待施打的板桩安装到振动锤之后，将振动锤和待施打的板桩吊装到板桩施打点上方。当板桩位于板桩施打点上方时，板桩的侧边缘对准相邻管桩的对应锁扣，以便通过施打，板桩和相邻管桩在改锁扣处相连。

在板桩的侧边缘对准相邻管桩的对应锁扣的情况下，使用振动锤将板桩施打到土层的预定深度处。

在一些实施例中，土层较为坚硬，可以利用冲击锤替换振动锤，将所述板桩施打到土层的预定深度处。

在使用振动锤将板桩施打到土层的预定深度处时，板桩加长件也被施打到土层中。为了拆除板桩加长件使得施打到位的板桩桩顶的标高需要低于管桩桩顶的标高，则开挖板桩施打点附近的土层，以露出板桩加长件。

值得注意的是，开挖同样是进行上述其他分项工程所述需要的。也就是说，拆除板桩加长件进行的开发可以被后续进行其他分项工程利用，不仅不会因为为了拆除板桩加长件二增加额外的费用，还避免二次开挖，进一步降低了施工成本，提高了施工效率。

露出板桩加长件后，可以将板桩加长件从板桩上切除。在一些实施例中，采用气割方式将板桩加长部与板桩进行分离，由于气割法的高温以及工人操作时的手工误差，在切割后不可避免的会损伤板桩已有的防腐涂层。尽管板桩仍然会有牺牲阳极装置进行防腐保护，但是仍需要重新添加防腐涂层以对板桩进行有效保护。因此，在将板桩加长件从板桩上切除后，对切除部位进行防腐处理，例如进行防腐喷涂。

另外地或替代地，板桩加长件由于其采用了板状的密闭结构因此影响了码头后方向海侧排水。因此，在一些实施例中，可在板桩加长件上进行开孔，以便于排水。相较于直接切除板桩加长件而言，打孔的方案节约人工及机械施工成本。此外，与切除板桩加长件的方案类似，在开孔之后，也对开孔部位进行防腐处理，如进行防腐喷涂。

应当理解的是，在本说明书中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系或尺寸为基于附图所示的方位或位置关系或尺寸，使用这些术语仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，并且因此不能理解为对本公开的保护范围的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本说明书提供了能够用于实现本公开的许多不同的实施方式或例子。应当理解的是，这些不同的实施方式或例子完全是示例性的，并且不用于以任何方式限制本公开的保护范围。本领域技术人员在本公开的说明书的公开内容的基础上，能够想到各种变化或替换，这些都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所附权利要求所限定的保护范围为准。