CN114875982B - 对管板结合桩码头桩基结构进行局部加强的施工工艺 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种对管板结合桩码头桩基结构进行局部加强的施工工艺，其包括如下步骤：S1：确定所述咬合连接的缺陷部位的位置和尺寸；S2：从所述管板结合桩码头结构的海侧封堵所述缺陷部位；以及S3：根据所确定的缺陷部位的位置和尺寸，在所述管板结合桩码头结构的靠岸侧构建多个柱状旋喷桩，所述多个柱状旋喷桩的侧壁彼此相连接以形成挡沙结构。

Description

对管板结合桩码头桩基结构进行局部加强的施工工艺

技术领域

本公开总体上涉及码头桩基结构施工，具体涉及一种对管板结合桩码头桩基结构进行局部加强的施工工艺。

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。

在对管板结合桩码头结构进行施工的过程中，由于高精度严格控制管桩施打较为困难，因此，管桩外侧锁扣的位置可能相对于对应的板桩锁扣位置存在偏差。尽管板桩可以通过自身形变，在一定程度上弥补该偏差，从而保证板桩和管桩能够在锁扣处相连接，但是，在某些极端情况下，仍然可能因为管桩施打精度误差过大，超过了板桩自身形变的极限，在板桩施打过程中造成板桩与锁扣撕裂的缺陷。随着板桩与锁扣的撕裂，管板结合桩码头板桩结构将失去围挡靠岸侧的沙土的作用，靠岸侧的沙土将经由该崩裂处泄漏到海侧，发生漏沙事故，破坏码头整体安全性。

因此，为保证码头整体安全性以及维持码头的正常营运，需要在出现上述情况时，对管板结合桩码头结构的缺陷部位进行修补。

发明内容

本公开实施例提供了一种对管板结合桩码头桩基结构进行局部加强的施工工艺，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，相邻的管桩和板桩通过锁扣咬合连接，所述管板结合桩码头结构的靠岸侧的沙土能够经由所述咬合连接的缺陷部位泄漏到所述管板结合桩码头结构的海侧，所述施工工艺包括如下步骤：

S1：确定所述咬合连接的缺陷部位的位置和尺寸；

S2：从所述管板结合桩码头结构的海侧封堵所述缺陷部位；

S3：根据所确定的缺陷部位的位置和尺寸，在所述管板结合桩码头结构的靠岸侧构建多个柱状旋喷桩，所述多个柱状旋喷桩的侧壁彼此相连接以形成挡沙结构。

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对管板结合桩码头桩基结构进行局部加强的施工工艺的流程图；

图2示出了根据本公开的实施例的当确定缺陷部位位于单个板桩的单侧锁扣处时的旋喷桩的施工点位图；

图3示出了根据本公开的实施例的当确定缺陷部位位于单个板桩的双侧锁扣处时的旋喷桩的施工点位图；

图4示出了根据本公开的实施例的当确定缺陷部位位于多个板桩的多个锁扣处时且码头上部结构未完成的情况下的旋喷桩的施工点位图；以及

图5示出了根据本公开的实施例的当确定缺陷部位位于多个板桩的多个锁扣处时且码头上部结构已完成的情况下的旋喷桩的施工点位图。

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。

在对管板结合桩码头结构进行施工时，先将管桩施打到地基中，然后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相互连接。为了确保分别打入地基的管桩和板桩在锁扣处连接良好，就需要保证管桩的锁扣能够位于预期位置。

然而，在实际的管桩和板桩施打过程中，板桩的锁扣可能无法成功与管桩的锁扣接合，或者即便接合，但由于管桩的位置精度差，板桩的锁扣与管桩的锁扣出现较大错位，超过了板桩的变形极限，在锁扣处发生撕裂，导致发生漏沙。此时，为保证码头整体安全性以及维持码头的正常营运，需要对管板结合桩码头结构的发生撕裂的部位进行修补。

相关技术中，对管板结合桩码头结构进行修补的方法主要包括：在水下将钢板焊接到撕裂部位，然后在水中浇筑不离散砂浆。此外，在浇筑完成后，还需要放置约2m*3m*0.3m的笼装石，以防止海水冲刷导致泥面线降低漏出撕裂部位影响结构安全。然而，上述方法存在如下缺陷：(1)需要进行水下焊接，而水下焊接施工难度大、周期长、成本高且对于水下施工工人的人身安全有一定的威胁；(2)不离散砂浆成本较高，而且由于焊接的钢板存在空腔，无法完全密封挡水，导致砂浆存在较高损耗；(3)为了应对海水冲刷导致的泥面线降低可能造成的结构安全问题，需要额外放置笼装石，工序繁琐，成本较高。

本公开实施例提供了一种用于码头桩基结构的管桩施工工艺，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对管板结合桩码头桩基结构进行局部加强的施工工艺的流程图。如图所示，根据本公开的施工工艺主要包括如下步骤：

S1：确定咬合连接的缺陷部位的位置和尺寸

施工工艺的第一步是确定管桩和板桩咬合连接的缺陷部位的位置和尺寸。例如，需要确定缺陷部位是位于板桩的单侧锁扣处、两侧锁扣处、以及是否存在连续多块板桩漏沙的情况。应理解，可以采用任何检测方法来确定缺陷部位的位置和尺寸。在一些实施例中，通过潜水员水下逐个检查所述锁扣的咬合连接，来确定咬合连接的缺陷部位的位置和尺寸。

S2：从管板结合桩码头结构的海侧封堵缺陷部位

在确定咬合连接的缺陷部位的位置和尺寸后，需要从管板结合桩码头结构的海侧封堵缺陷部位。管板结合桩码头结构的靠船一侧为海侧，在海侧，管板结合桩码头结构直接接触海水；另一侧为靠岸侧，管板结合桩码头的前墙能够将靠岸侧的沙土与海水隔开。如果管板结合桩码头存在缺陷部位，在海侧的海水的潮汐作用以及涌动作用下，会进一步加剧漏沙。因此，需要从管板结合桩码头结构的海侧封堵缺陷部位。这有利于降低海水的潮汐作用和涌动作用对后续构建旋喷桩的影响，否则，在构建旋喷桩时，旋喷桩的砂浆将很容易从缺陷部位泄漏到海侧而无法形成有效的旋喷桩结构。

在一些实施例中，采用土工布与环氧树脂水下粘合剂，从管板结合桩码头结构的海侧封堵所述缺陷部位。在采用土工布与环氧树脂水下粘合剂对缺陷部位进行封堵前，通过潜水员在管板结合桩码头结构的海侧使用高压水枪(例如，30MPa)进行冲洗操作，清理缺陷部位周围附着的沙土，以便于后续使用土工布与环氧树脂水下粘合剂堵漏。采用土工布和环氧树脂水下粘合剂进行堵漏施工难度较低，避免了水下焊接操作，同时能够实现为后续工艺进行预先堵漏的作用。

S3：根据所确定的缺陷部位的位置和尺寸，在管板结合桩码头结构的靠岸侧构建 多个柱状旋喷桩，多个柱状旋喷桩的侧壁彼此相连接以形成挡沙结构

在海侧完成封堵后，在靠岸侧的预定位置构建多个柱状旋喷桩以形成挡沙结构。多个柱状旋喷桩的位置根据所确定的缺陷部位的位置和尺寸来确定。

图2-5分别示例性地示出了根据缺陷部位的不同位置和尺寸所确定的旋喷桩的施工点位图。

在图2所示的实施例中，当确定缺陷部位位于单个板桩210的单侧锁扣230处时，可围绕锁扣构建多个柱状旋喷桩200以形成扇形挡沙结构，其中，位于扇形挡沙结构两端的柱状旋喷桩的侧壁分别设置成抵接锁扣230所连接的板桩210和管桩220，以防止沙土从扇形挡沙结构两端泄漏到海侧。在一些实施例中，旋喷桩通过钻头构建。为了防止在钻头施工时损伤自身或管板结合桩结构，需要将钻头设置成与板桩和管桩相距一安全距离h，例如200mm。在一些实施例中，可以根据两个相邻锁扣之间的间距、管桩直径、所确定的安全距离h、以及旋喷桩的有效工作直径d，以锁扣为圆心确定扇形的半径R并在扇形上设置多个旋喷桩的施工点位。例如，如图2所示，在两个相邻锁扣之间的间距为1.4m、管桩直径为2m、所确定的安全距离h＝200mm、以及旋喷桩的有效工作直径d＝600mm时，以锁扣为圆心确定扇形的半径R＝0.5m并在扇形上设置多个旋喷桩的施工点位。

在图3所示的实施例中，当确定缺陷部位位于单个板桩310的两侧锁扣330、331处，可围绕两个锁扣330、331构建多个彼此相连接的柱状旋喷桩300以形成对称的双扇形挡沙结构，其中，位于双扇形挡沙结构两端的柱状旋喷桩的侧壁分别设置成抵接板桩310所连接的两个管桩320、321，以防止沙土从双扇形挡沙结构两侧泄漏到海侧。在一些实施例中，旋喷桩有效工作直径可设置为600mm。

在图4所示的实施例中，当确定的缺陷部位位于多个板桩410、411的多个锁扣430、431、432、433处，可在距离管板结合桩码头结构预定距离处，构建多个彼此相连接的柱状旋喷桩400以形成联排挡沙结构。在一些实施例，旋喷桩有效工作直径可设置为800mm。

在图5所示的实施例中，当至少部分的码头上部结构完成搭建的情况下，拆除与码头胸墙连接的过渡板和铺面结构，可在距离码头胸墙预定距离处构建多个彼此相连接的柱状旋喷桩500以形成联排挡沙结构。在一些实施例中，旋喷桩有效工作直径可设置为800mm。

在一些实施例中，采用旋喷桩连续施工工艺来构建旋喷桩。旋喷桩连续施工主要包括如下步骤：

S31：测量放线与确定孔位：根据设计的施工图和坐标网点测量放出施工轴线，在施工轴线上确定孔位，编上桩号、孔号、序号，依据基准点进行测量各孔口地面高程；

S32：钻机造孔：采用泥浆护壁回转钻进、冲击套管钻进和冲击回转跟管钻进等方法进行引孔，必要时对引孔进行保护以防止塌方。同时，引孔深度应当满足施工要求，引孔底标高应当满足以下公式：

SL≤WL-h

其中：SL为引孔底标高、WL为板桩设计底标高、h为防冲刷高度。

板桩设计底标高根据业主输入条件及水工设计规范由相关设计单位进行确定，防冲刷高度根据经验值进行确定，通常地，取0.5-2m。

S33：下喷射管：钻孔经验收合格后，方可进行高压喷射注浆下管，同时应当注意：1)测量喷射管长度，测量喷嘴中心线是否与喷射管方向箭一致，喷射管应标识尺度；2)将喷头置于高压水泵附近，试压管路应小于20m，试喷调为设计喷射压力；3)施工时下喷射管前进行地面水、气、浆试喷；4)设计喷射压力与管路压力为施工用的标准喷射压力，更换喷嘴时应当重新调试；5)摆喷施工下喷射管前，应进行地面试喷并调准喷射方向和摆动角度；6)地面试喷经验收合格后，下入喷射管时，应采取措施防止喷嘴堵塞；7)孔内沉淀物较多时，应事先准备黏土泥浆，下喷射管时边冲入泥浆边下管；8)钻孔当采用套管护壁时，下入喷射管后，拔出护壁套管。

S34：搅拌制浆：搅拌机的转速和拌和能力应分别与所搅拌浆液类型和灌浆泵的排浆量相适应，并应能保证均匀、连续地拌制浆液，保证高压喷射注浆连续供浆需量。

同时应当注意：1)按设计的水灰比拌制水泥浆液，在某些实施例中，水灰比为1；2)水泥浆的搅拌时间，使用高速搅拌机不少于60s，使用普通搅拌机不少于180s；3)纯水泥浆的搅拌存放时间，自制备至用完的时间应少于2.5小时；4)浆液应在过筛后使用，并定时检测其密度；5)制浆材料称量可采用质量或体积计量法，其误差应不大于5％；6)炎热夏季施工应采取防热和防晒措施，浆液温度应控制在5～40℃；7)寒冷季节施工应做好机房和高压喷射注浆管路的防寒保暖工作；8)若用热水制浆，水温不得超过40℃；9)浆液使用前，检查输浆管路和压力表，保证浆液顺利通过输浆管路喷入地层。

S35：供水供气：施工用高压水泥浆、高压水和压缩气的流量、压力应满足工程设计要求，在部分实施案例中主要包括1)单管法，施工用高压水泥浆；2)两管法，施工用高压水泥浆和压缩气；以及3)三管法，施工用高压水泥浆、施工用高压水和压缩气。

S36：喷射注浆：高压喷射注浆法为自下而上连续作业。喷头分单嘴、双嘴和多嘴。在一些实施例中，喷射注浆流程主要包括：

S361：注浆管下沉至设计深度，喷嘴达到设计标高，进行喷射注浆；

S362：开喷后送入符合设计要求的水、气、浆，待浆液返出孔口正常后，开始提升；

S363：高压喷射注浆喷射过程中出现压力突降或骤增，立刻停止施工并进行检查；

S364：喷射过程中如需拆卸喷射管，在拆卸重新安装后进行下落搭接复喷，搭接长度不小于0.2m；

S365：喷射过程中因故中断后，恢复喷射时，应进行复喷，搭接长度不小于0.5m；

S366：喷射中断超过浆液初凝时间，应进行扫孔，恢复喷射时，复喷搭接长度不小于1m；

S367：喷射过程中出现孔内漏浆，停止提升，直至不漏浆为止，继续提升；

S368：喷射过程中孔内严重漏浆，停止喷射，提出喷射管，重复步骤S2采取堵漏措施；以及

S369：对有特殊要求的注浆孔，采用复喷来增加喷射长度和强度。

S37：旋摆提升：采用旋喷方式进行，高压旋喷切割土体一周，旋摆和提升速度慢，喷射半径长，形成桩径大。提升速度应与注浆量匹配，供浆量应满足提速，提速应满足喷射半径长度。5)高压喷射注浆机械旋摆，形成凝固体积规则，人工旋摆，形成凝固体积不规则。6)旋摆定喷射过程中要固定喷方向桩，以便随时检查和防止喷方向位移。7)喷射过程中接卸换管时要检查喷方向，防止喷射方向位移。8)按设计要求旋摆定喷射提升，自下而上至设计标高，停止喷射，提出喷射管。9)旋喷注浆适用于细颗粒和粗颗粒松散地层，定喷注浆适用于细颗粒松散地层。a.定喷:适用于黏性土、粉土、砂土细颗粒松散地层。b.摆喷:适用于黏性土、粉土、砂土、砾石中颗粒松散地层。c.旋喷:适用于黏性土、粉土、砂土、砾石、卵石粗颗粒松散地层。

S38：成桩成墙:高压喷射注浆凝固体可形成设计所需要的形状，如旋喷形成圆柱状、盘形状，摆喷形成扇形状、亚铃状、梯形状、锥形状和墙壁状，定喷形成板状。

S4：通过超声探伤或潜水员水下检查，确定挡沙结构是否完全阻挡沙土的泄漏。

在一些实施例中，通过构建旋喷桩形成挡沙结构后，可进一步通过超声探伤或潜水员水下检查，确定所形成的挡沙结构是否能够完全阻挡沙土的泄漏，是否存在空洞问题。

S5：根据确定挡沙结构未能完全阻挡沙土的泄漏，在挡沙结构的靠岸侧的预定距 离处构建另外多个柱状旋喷桩，另外多个柱状旋喷桩的侧壁彼此相连接以形成另一挡沙结 构。

在一些实施例中，如果确定挡沙结构未能完全阻挡沙土的泄漏，则在挡沙结构的靠岸侧的预定距离处构建另外多个柱状旋喷桩，另外多个柱状旋喷桩的侧壁彼此相连接以形成另一挡沙结构，从而弥补未能完全阻挡沙土的泄漏的缺陷。

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。

Claims (7)

1.一种对管板结合桩码头桩基结构进行局部加强的施工工艺，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，相邻的管桩和板桩通过锁扣咬合连接，所述管板结合桩码头结构的靠岸侧的沙土能够经由所述咬合连接的缺陷部位泄漏到所述管板结合桩码头结构的海侧，

所述施工工艺包括如下步骤：

S1：确定所述咬合连接的缺陷部位的位置和尺寸；

S2：通过潜水员在所述管板结合桩码头结构的海侧使用高压水枪进行冲洗操作，清理所述缺陷部位周围附着的沙土，并且采用土工布与环氧树脂水下粘合剂，从所述管板结合桩码头结构的海侧封堵所述缺陷部位以便为后续工艺实现预先堵漏；

S3：在海侧完成封堵后，根据所确定的缺陷部位的位置和尺寸，在所述管板结合桩码头结构的靠岸侧构建多个柱状旋喷桩，所述多个柱状旋喷桩的侧壁彼此相连接以形成挡沙结构，其中，当至少部分的码头上部结构完成搭建的情况下，拆除与码头胸墙连接的过渡板和铺面结构，在距离所述码头胸墙预定距离处构建多个彼此相连接的柱状旋喷桩以形成联排挡沙结构。

2.根据权利要求1所述的施工工艺，其中，步骤S3包括：

根据所确定的缺陷部位位于单个板桩的单侧锁扣处，围绕所述锁扣构建多个柱状旋喷桩以形成扇形挡沙结构，其中，位于所述扇形挡沙结构两端的柱状旋喷桩的侧壁分别设置成抵接所述锁扣所连接的板桩和管桩，以防止沙土从所述扇形挡沙结构两端泄漏到海侧。

3.根据权利要求1所述的施工工艺，其中，步骤S3包括：

根据所确定的缺陷部位位于单个板桩两侧锁扣处，围绕两个锁扣构建多个彼此相连接的柱状旋喷桩以形成对称的双扇形挡沙结构，其中，位于所述双扇形挡沙结构两端的柱状旋喷桩的侧壁分别设置成抵接所述板桩所连接的两个管桩，以防止沙土从所述双扇形挡沙结构两侧泄漏到海侧。

4.根据权利要求1所述的施工工艺，其中，步骤S3包括：

根据所确定的缺陷部位位于多个板桩的多个锁扣处，在距离所述管板结合桩码头结构预定距离处，构建多个彼此相连接的柱状旋喷桩以形成联排挡沙结构。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的施工工艺，其中，步骤S1包括：

通过潜水员水下逐个检查所述锁扣的咬合连接，确定所述咬合连接的缺陷部位的位置和尺寸。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的施工工艺，还包括：

S4：通过超声探伤或潜水员水下检查，确定所述挡沙结构是否完全阻挡沙土的泄漏。

7.根据权利要求6所述的施工工艺，还包括：

S5：根据确定所述挡沙结构未能完全阻挡沙土的泄漏，在所述挡沙结构的靠岸侧的预定距离处构建另外多个柱状旋喷桩，所述另外多个柱状旋喷桩的侧壁彼此相连接以形成另一挡沙结构。