CN117306534A - 一种装配式海工桩基建筑物逆作施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种装配式海工桩基建筑物逆作施工方法，包括以下步骤：S1、将各桩基划分为多个桩基一和多个桩基二；预制各桩基一、各桩基二以及上部结构，上部结构开设有预留盲孔和预留通孔；S2、施打各桩基一，在各桩基一的上部安装辅助定位装置；S3、吊装上部结构，使各桩基一的顶部伸入对应的预留盲孔，然后通过辅助定位装置精确调整上部结构至设计位置；S4、施打各桩基二，使各桩基二穿过对应的预留通孔进行沉桩；S5、在各预留盲孔和各预留通孔内浇筑混凝土；S6、安装预制面板，浇筑板缝及面层。本发明降低了装配化施工对沉桩允许偏差的要求，可大量减少水上现浇作业量，缩短施工周期，实现了桩基海工建筑物的全装配化快速建造。
Description
技术领域
本发明涉及海工桩基建筑物施工技术领域。更具体地说，本发明涉及一种装配式海工桩基建筑物逆作施工方法。
背景技术
随着港口逐渐向深水、外海区域发展，海上桩基建筑物施工环境更为恶劣。以高桩码头为例，传统施工方法工序复杂，通常先水上沉桩，再进行桩芯、桩帽混凝土水上现浇作业，待桩顶混凝土强度达到要求后，进行横梁现浇施工，或预制纵横梁安装，节点现浇施工，最后进行码头面层施工。由此在恶劣环境下水上现浇施工、构件安装等过程中施工质量难以控制，安全风险高，施工周期长，以及环境污染、资源浪费等系列问题。
近年来在建筑行业装配式技术迅速发展趋势下，海工建筑物方面也开展了少量装配式施工方法的研究，通过将某一单元结构进行工厂预制，现场模块化安装。而由于海工建筑物施工条件的特殊性，在现场实施过程中通常发现，装配式构件例如预制桩芯、预制桩帽、预制梁板在工厂内预制后运输至现场安装时，对桩基的沉桩精度要求较高。在桩基数量较多、恶劣海况、不良地质等情况下，一旦沉桩偏差较大，装配式构件安装则非常困难，导致工效降低，甚至不能正常安装，需采取扩大、更改结构等方式解决。此外，由预制纵梁、横梁、面板等结构组成的装配式码头，在桩顶连接节点处通常钢筋密布，绑扎、焊接操作困难，直接影响施工质量。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种装配式海工桩基建筑物逆作施工方法，所述装配式海工桩基建筑物包括多个呈矩形分布的桩基和设置在桩基上的上部结构，所述逆作施工方法包括以下步骤：
S1、将各桩基划分为多个桩基一和多个桩基二，相邻两个所述桩基一之间间隔设置一个或多个所述桩基二；预制各所述桩基一、各所述桩基二以及所述上部结构，所述上部结构对应各所述桩基一开设有预留盲孔，对应各所述桩基二开设有预留通孔；所述上部结构对应各所述预留盲孔预埋有注浆孔；
S2、施打各所述桩基一，在各所述桩基一的上部安装辅助定位装置；
S3、吊装所述上部结构，使各所述桩基一的顶部伸入对应的所述预留盲孔，然后通过所述辅助定位装置精确调整所述上部结构，直至所述上部结构安装至设计位置；
S4、施打各所述桩基二，使各所述桩基二穿过对应的所述预留通孔进行沉桩，并密封所述预留通孔的底部与所述桩基二之间的间隙；
S5、将各所述桩基二的桩芯钢筋以及各所述预留通孔内的底部钢筋向上延伸至板缝处，然后在各所述预留盲孔和各所述预留通孔内浇筑混凝土；
S6、待混凝土强度满足要求后，安装所述预制面板，连接各所述桩基二的桩芯钢筋、各所述预留通孔内的底部钢筋以及面板钢筋，浇筑板缝及面层。
优选的是，步骤S2中施打各所述桩基一进行沉桩，沉桩结束后，按设计标高统一割除各所述桩基一的桩头，然后在各所述桩基一的上部安装所述辅助定位装置。
优选的是，所述辅助定位装置包括抱箍、作业平台以及多台千斤顶；所述抱箍固定于所述桩基一的上部，所述作业平台固定设置在所述抱箍外周，所述千斤顶设置在所述作业平台上；所述抱箍的顶面设置有环形板，所述环形板的内圆面设置有止水橡胶，且顶面设置有橡胶层。
优选的是，步骤S2中还包括测量各所述桩基一的偏位情况，结合码头控制边线上划定的所述上部结构安装位置，计算限位点的位置，然后在对应的所述作业平台上标记限位点的位置。
优选的是，所述上部结构包括多个横梁和多个纵梁，所述横梁与所述纵梁在同一平面内垂直相交连接，且二者相交的节点处均对应开设所述预留盲孔或所述预留通孔；各所述预留盲孔及各所述预留通孔内均嵌设有波纹管。
优选的是，步骤S3具体包括以下步骤：
S31、将所述上部结构起吊至所述桩基一上方，使各所述预留盲孔对准对应的所述桩基一，然后缓慢下方所述上部结构直至各所述桩基一伸入对应的所述预留盲孔内；
S32、根据所述上部结构与所述限位点的位置偏差情况，由对应的各所述千斤顶对所述上部结构的位置进行精确调整，直至所述上部结构安装至设计位置，此时所述上部结构的底面置于各所述环形板上，各所述橡胶层和各所述止水橡胶将对应的所述预留盲孔的底部密封。
优选的是，任意所述作业平台上设置有三个所述千斤顶，其中两个所述千斤顶沿码头长度方向对称设置在所述桩基一的两侧，用以沿码头长度方向调整所述上部结构的位置；其余一个所述千斤顶为三向千斤顶，其设置在所述作业平台的中部，用以沿码头的宽度方向调整所述上部结构的位置。
优选的是，步骤S4具体包括以下步骤：
S41、在各所述预留通孔内悬挂环形底模；
S42、使所述桩基二穿过对应的所述预留通孔以及所述环形底模进行沉桩，沉桩结束后通过环形橡胶圈密封所述桩基二与所述环形底模之间的间隙。
优选的是，步骤S5具体为：将各所述预留通孔内的底部钢筋向上弯起至板缝，将各所述桩基二的桩芯钢筋向上延伸至板缝，由板缝钢筋与所述底部钢筋和所述桩芯钢筋连接，所述预留通孔内的中部钢筋不连接，然后在所述预留通孔内浇筑混凝土，浇筑标高为所述上部结构的顶面；同时通过所述注浆孔向各所述预留盲孔内注浆。
本发明至少包括以下有益效果：
1、本发明所提供的装配式海工桩基建筑物逆作施工方法，上部结构上设置预留盲孔和预留通孔，配合采用逆作法施工，先施打桩基一以支撑上部结构，剩余桩基二在上部结构已形成的基础上，穿过预留通孔施打沉桩，降低了装配化施工对沉桩允许偏差的要求，提高了装配式施工的适用性，实现了桩基海工建筑物的全装配化快速建造。
2、本发明所提供的装配式海工桩基建筑物逆作施工方法，上部结构为预制结构段，现场整体安装，减少大量水上现浇作业，快速缩短施工周期，降低安全风险，同时提高了码头主体结构的工程质量。
3、本发明所提供的装配式海工桩基建筑物逆作施工方法，上部结构由纵梁、横梁相互连接，通过在先施工的桩基一上设置辅助定位装置，便于上部结构整体进行定位；后施工的桩基二穿过预留通孔沉桩，预留通孔内的中间钢筋不连接，优化为横梁的底部钢筋向上弯起，桩芯钢筋与面板钢筋在板缝直接相连，避免了桩顶纵、横梁节点钢筋密布问题。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明所述桩基一和所述桩基二的布置结构示意图；
图2为本发明所述辅助定位装置的侧面结构示意图；
图3为本发明所述辅助定位装置的俯视图；
图4为本发明所述上部结构的结构示意图；
图5为本发明步骤S4的施工过程示意图；
图6为本发明步骤S5中所述预留盲孔和所述预留通孔浇筑混凝土后的结构示意图；
图7为本发明所述预留通孔内钢筋绑扎方式示意图；
图8为本发明步骤S6的施工过程示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并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，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1至图8所示，本发明提供一种装配式海工桩基建筑物逆作施工方法，所述装配式海工桩基建筑物包括多个呈矩形分布的桩基1和设置在桩基上的上部结构2，所述逆作施工方法包括以下步骤：
S1、将各桩基1划分为多个桩基一11和多个桩基二12，相邻两个所述桩基一11之间间隔设置一个或多个所述桩基二12；预制各所述桩基一11、各所述桩基二12以及所述上部结构2，所述上部结构2对应各所述桩基一11开设有预留盲孔23，对应各所述桩基二12开设有预留通孔24；所述上部结构2对应各所述预留盲孔23预埋有注浆孔；
S2、施打各所述桩基一11，在各所述桩基一11的上部安装辅助定位装置3；
S3、吊装所述上部结构2，使各所述桩基一11的顶部伸入对应的所述预留盲孔23，然后通过所述辅助定位装置3精确调整所述上部结构2，直至所述上部结构2安装至设计位置；
S4、施打各所述桩基二12，使各所述桩基二12穿过对应的所述预留通孔24进行沉桩，并密封所述预留通孔24的底部与所述桩基二12之间的间隙；
S5、将各桩基二的桩芯钢筋9以及各所述预留通孔24内的底部钢筋7向上延伸至板缝，然后在各所述预留盲孔23和各所述预留通孔24内浇筑混凝土；
S6、待混凝土强度满足要求后，安装所述预制面板10，连接各所述桩基二的桩芯钢筋9、各所述预留通孔内的底部钢筋7以及面板钢筋8，浇筑板缝及面层。
在这种技术方案中，如图1所示，所述桩基一11和所述桩基二12共同呈矩阵形分布，以支撑所述上部结构。所述桩基一11和所述桩基二12均为主体结构桩，所述桩基一11作为辅助桩基首先施工，所述桩基二12在所述上部结构2安装后再施工。
具体地，如图2和图3所示，所述辅助定位装置3包括抱箍31、作业平台32以及多台千斤顶；所述抱箍31固定于所述桩基一11的上部，所述作业平台32固定设置在所述抱箍31外周，所述千斤顶设置在所述作业平台3上；所述抱箍31的顶面设置有环形板34，所述环形板的内圆面设置有止水橡胶，且顶面设置有橡胶层。所述抱箍31向外延伸形成所述作业平台32，所述环形板34作为后续所述预留盲孔23浇筑时的底模，其安装位置高出所述上部结构2底部设计标高5mm，以使所述上部结构2压缩所述橡胶层达到完全紧密接触的目的。
步骤S2中，施打各所述桩基一11进行沉桩，沉桩结束后，按设计标高统一割除各所述桩基一的桩头，然后在各所述桩基一11的上部安装所述辅助定位装置。在安装完个所述辅助定位装置3之后，测量各所述桩基一11的偏位情况，结合码头控制边线上划定的所述上部结构2安装位置，计算限位点的位置，然后在对应的所述作业平台32上标记限位点的位置。
所述上部结构为模块化的预制结构段，模块尺寸根据上部结构重量和桩基承载力综合确定，如图4所示，包括多个横梁21和多个纵梁22，所述横梁21与所述纵梁22在同一平面内垂直相交连接，且二者相交的节点处均对应开设有所述预留盲孔23或所述预留通孔24；各所述预留盲孔23内均嵌设有波纹管。所述预留通孔24内保留有所述上部结构2内部的钢筋。所述波纹管优选钢制波纹管，用以增加所述桩基一11的锚固强度。需要说明的是，所述上部结构2还包括常规安装需要的预埋件，如吊环、锚固螺栓等。通过大型起重船将所述上部结构2整体运输至码头前沿，将吊钩与所述上部结构2预埋的多个吊环固定，进行整体起吊。
步骤S3具体包括以下步骤：
S31、将所述上部结构2起吊至所述桩基一11上方，使各所述预留盲孔23对准对应的所述桩基一11，然后缓慢下方所述上部结构2直至各所述桩基一11伸入对应的所述预留盲孔23内；
S32、根据所述上部结构2与所述限位点的位置偏差情况，由对应的各所述千斤顶对所述上部结构2的位置进行精确调整，直至所述上部结构2安装至设计位置，此时所述上部结构2的底面置于各所述环形板34上，各所述橡胶层和各所述止水橡胶将对应的所述预留盲孔的底部密封。
具体地，任意所述作业平台32上设置有三个所述千斤顶，其中两个所述千斤顶33沿码头长度方向对称设置在所述桩基一11的两侧，用以沿码头长度方向调整所述上部结构2的位置；其余一个所述千斤顶35为三向千斤顶，其设置在所述作业平台32的中部，用以沿码头的宽度方向调整所述上部结构2的位置。
通过两个水平设置的所述千斤顶33和三向千斤顶35共同作用对所述上部结构2的位置进行精确调整。所述上部结构2安装至设计位置时，其横梁21搁置在对应的所述辅助定位装置3上，所述上部结构2的荷载由所有的所述桩基一11承受，其压缩所述环形板34上的橡胶层后使得对应的所述预留盲孔23的底部密封。
如图5所示，步骤S4具体包括以下步骤：
S41、在各所述预留通孔24内悬挂环形底模5；
施工时，所述环形底模5通过悬挂钢筋4悬挂于所述预留通孔24的底部，所述悬挂钢筋4的从所述预留通孔24内穿出后与所述上部结构2的预埋件相互固定。可以理解的是，所述环形底模5的外径大于所述预留通孔24的直径。
S42、使所述桩基二12穿过对应的所述预留通孔24以及所述环形底模5进行沉桩，沉桩结束后通过环形橡胶圈6密封所述桩基二12与所述环形底模5之间的间隙；所述环形橡胶圈6可沿所述桩基二12滑入所述预留通孔24的底部，封堵所述桩基二与所述环形底模5之间的间隙。
然后在步骤S5中进行桩芯及节点混凝土浇筑，具体为：如图6所示，将各所述预留通孔24内的底部钢筋7向上弯起至板缝处，将各所述桩基二12的桩芯钢筋9向上延伸至板缝处，在所述预留通孔24内浇筑混凝土，浇筑标高为所述上部结构2的顶面；同时通过所述注浆孔向各所述预留盲孔23内注浆，浇筑完成后如图7所示。所述预留通孔24内的中部钢筋不连接，通过底部钢筋7向上弯起与所述桩芯钢筋9一同延伸至所述预制面板10的板缝处，然后待后续所述预制面板10安装时，在所述上部结构2的顶部，也即板缝处，与所述面板钢筋8焊接，可有效减少焊接工作量，且在顶部焊接作业也更加方便，解决了传统地在在横、纵梁节点处钢筋密布，作业空间小，焊接困难的问题。
步骤S6中，待混凝土强度满足要求后，完成所述预制面板10安装，如图8所示；连接各所述桩基二的桩芯钢筋9、各所述预留通孔内的底部钢筋7以及面板钢筋8，然后浇筑板缝以及面层。
实际施工时，可将装配式海工桩基建筑物划分成多个结构段，每个结构段均按上述步骤施工。当前结构段施工完成后，依次重复上述步骤进行后续各结构段的施工，然后处理相邻两个结构段接缝区域，直至码头全部施工完成。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (9)
1.一种装配式海工桩基建筑物逆作施工方法，所述装配式海工桩基建筑物包括多个呈矩形分布的桩基和设置在桩基上的上部结构，其特征在于，所述逆作施工方法包括以下步骤：
S1、将各桩基划分为多个桩基一和多个桩基二，相邻两个所述桩基一之间间隔设置一个或多个所述桩基二；预制各所述桩基一、各所述桩基二以及所述上部结构，所述上部结构对应各所述桩基一开设有预留盲孔，对应各所述桩基二开设有预留通孔；所述上部结构对应各所述预留盲孔预埋有注浆孔；
S2、施打各所述桩基一，在各所述桩基一的上部安装辅助定位装置；
S3、吊装所述上部结构，使各所述桩基一的顶部伸入对应的所述预留盲孔，然后通过所述辅助定位装置精确调整所述上部结构，直至所述上部结构安装至设计位置；
S4、施打各所述桩基二，使各所述桩基二穿过对应的所述预留通孔进行沉桩，并密封所述预留通孔的底部与所述桩基二之间的间隙；
S5、将各所述桩基二的桩芯钢筋以及各所述预留通孔内的底部钢筋向上延伸至板缝处，然后在各所述预留盲孔和各所述预留通孔内浇筑混凝土；
S6、待混凝土强度满足要求后，安装预制面板，连接各所述桩基二的桩芯钢筋、各所述预留通孔内的底部钢筋以及面板钢筋，浇筑板缝及面层。
2.如权利要求1所述的装配式海工桩基建筑物逆作施工方法，其特征在于，步骤S2中施打各所述桩基一进行沉桩，沉桩结束后，按设计标高统一割除各所述桩基一的桩头，然后在各所述桩基一的上部安装所述辅助定位装置。
3.如权利要求1所述的装配式海工桩基建筑物逆作施工方法，其特征在于，所述辅助定位装置包括抱箍、作业平台以及多台千斤顶；所述抱箍固定于所述桩基一的上部，所述作业平台固定设置在所述抱箍外周，所述千斤顶设置在所述作业平台上；所述抱箍的顶面设置有环形板，所述环形板的内圆面设置有止水橡胶，且顶面设置有橡胶层。
4.如权利要求3所述的装配式海工桩基建筑物逆作施工方法，其特征在于，步骤S2中还包括测量各所述桩基一的偏位情况，结合码头控制边线上划定的所述上部结构安装位置，计算限位点的位置，然后在对应的所述作业平台上标记限位点的位置。
5.如权利要求1所述的装配式海工桩基建筑物逆作施工方法，其特征在于，所述上部结构包括多个横梁和多个纵梁，所述横梁与所述纵梁在同一平面内垂直相交连接，且二者相交的节点处均对应开设所述预留盲孔或所述预留通孔；各所述预留盲孔及各所述预留通孔内均嵌设有波纹管。
6.如权利要求4所述的装配式海工桩基建筑物逆作施工方法，其特征在于，步骤S3具体包括以下步骤：
S31、将所述上部结构起吊至所述桩基一上方，使各所述预留盲孔对准对应的所述桩基一，然后缓慢下方所述上部结构直至各所述桩基一伸入对应的所述预留盲孔内；
S32、根据所述上部结构与所述限位点的位置偏差情况，由对应的各所述千斤顶对所述上部结构的位置进行精确调整，直至所述上部结构安装至设计位置，此时所述上部结构的底面置于各所述环形板上，各所述橡胶层和各所述止水橡胶将对应的所述预留盲孔的底部密封。
7.如权利要求6所述的装配式海工桩基建筑物逆作施工方法，其特征在于，任意所述作业平台上设置有三个所述千斤顶，其中两个所述千斤顶沿码头长度方向对称设置在所述桩基一的两侧，用以沿码头长度方向调整所述上部结构的位置；其余一个所述千斤顶为三向千斤顶，其设置在所述作业平台的中部，用以沿码头的宽度方向调整所述上部结构的位置。
8.如权利要求1所述的装配式海工桩基建筑物逆作施工方法，其特征在于，步骤S4具体包括以下步骤：
S41、在各所述预留通孔内悬挂环形底模；
S42、使所述桩基二穿过对应的所述预留通孔以及所述环形底模进行沉桩，沉桩结束后通过环形橡胶圈密封所述桩基二与所述环形底模之间的间隙。
9.如权利要求1所述的装配式海工桩基建筑物逆作施工方法，其特征在于，步骤S5具体为：各所述预留通孔内的中部钢筋不连接，将各所述预留通孔内的底部钢筋向上弯起至板缝处，将各所述桩基二的桩芯钢筋向上延伸至板缝处，待所述预制面板安装时与所述面板钢筋焊接，然后在所述预留通孔内浇筑混凝土，浇筑标高为所述上部结构的顶面；同时通过所述注浆孔向各所述预留盲孔内注浆。
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