外海人工岛施工的双吊机打桩船拼桩和压桩方法.pdf

本发明公开了一种外海人工岛施工的双吊机打桩船拼桩和压桩方法，包括以下步骤：(1)改装适合外海施工的双吊机方型驳船；(2)将单片钢板桩吊装到方驳上的堆放区；(3)在双吊机打桩船上，将3片一组单片钢板桩拼桩为成品钢板桩；(4)吊机将起始端加长钢板桩插入水底泥面下；(5)振动锤将起始端加长钢板桩压桩至头部在高潮位时露出水面；(6)振动锤顺次压下钢板桩，钢板桩与起始端端加长钢板桩、钢板桩与钢板桩之间依次横向连锁，一根接一根横向连锁成水底泥面下的钢板墙；(7)终端加长钢板桩压完时，其头部在高潮位时露出水面。本发明在双吊机打桩船上同时进行拼桩和压桩，工效为现有技术的9.6倍，大大缩短了施工周期。

1.  一种外海人工岛施工的双吊机打桩船拼桩和压桩方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)改装适合外海施工的双吊机方体驳船
在适合外海施工的2000吨以上的方体驳船船首和船尾的甲板上，各放置一台100～130吨吊机和50～70吨吊机，船首设置一外悬的钢板桩锁口定位平台；在两台吊机之间的甲板长度方向区域，顺次设置单片钢板桩堆放区、钢板桩拼桩区及成品钢板桩堆放区；所述钢板桩拼桩加工区及拼桩后成品钢板桩堆放区位于单根钢板桩堆放区和船尾的50～70吨吊机之间，沿方体驳船的宽度方向布置，其中，钢板桩拼桩加工区位于近船舷侧；在方体驳船的船首和船尾处的甲板上，各设置两台锚机；
(2)运输船将装载的成批单根钢板桩从陆地驳运至方体驳船的舷侧，用50～70吨吊机将成捆的单片钢板桩吊运、堆放至方体驳船的单片钢板桩堆放区；
(3)在钢板桩拼桩加工区，用50～70吨吊机吊运结合卷扬机拖曳，将单片钢板桩按照3片一组、横向拼合的方式即采用中间的单片钢板桩底面朝上、两侧的单片钢板桩槽口朝上搭边扣合的方式拼合，在其搭接边沿纵向间隔焊接成为成品钢板桩；然后用50～70吨吊机将拼焊好的成品钢板桩堆放在成品钢板桩堆放区；
(4)用50～70吨吊机吊起40～50kW振动锤，再通过振动锤下的夹具夹住起始端加长钢板桩，将其垂直吊运至船首钢板桩锁口定位平台内，GPS对起始端钢板桩定位，40～50kW振动锤将起始端加长钢板桩插入水底泥面下2～3米，使起始端加长钢板桩垂直稳定在水底泥面中；
(5)换用100～130吨吊机吊住的80～90kW振动锤将起始端加长钢板桩压入水底泥面下，每压下1米就用船上的GPS检测起始端加长钢板桩的定位精度和垂直度直至该起始端加长钢板桩底部沉入水底泥面下9～10米，此时，起始端加长钢板桩的头部在高潮位时露出水面；
(6)接着，用80～90kW振动锤顺次压下钢板桩，钢板桩与起始端加长钢板桩、钢板桩与钢板桩之间通过止水口滑槽依次横向连锁，后面的钢板桩一根接一根横向连锁成水底泥面下的钢板墙；当钢板桩将要压入水面下时，在振动锤下连接送桩器，送桩器的底部抵靠在钢板桩的顶部，振动锤通过送桩器将钢板桩压入水底泥面下；按照GPS测定桩位处的水底标高，结合潮位，根据当时测定的水底标高及设计桩顶标高，确定压桩结束时送桩器上与该标高相应的刻度线，在送桩器上画上最终打桩位置的刻度线，压桩到位时水面至刻度线；
(7)80～90kW振动锤压最后的终端加长钢板桩时，该终端加长钢板桩的长度根据桩位实测的水深和高潮位的高度配作；振动锤压桩结束时，终端加长钢板桩的头部在高潮位时露出水面。

2.  根据权利要求1所述的外海人工岛施工的双吊机打桩船拼桩和压桩方法，其特征在于：所述起始端和终端加长钢板桩的长度为16～18米；钢板桩的长度12～14米。

3.  根据权利要求1所述的外海人工岛施工的双吊机打桩船拼桩和压桩方法，其特征在于：所述送桩器的两端设有厚法兰，中间为φ600～700毫米的厚壁圆钢管，所述送桩器的长度为11～12米。

4.  根据权利要求1所述的用于外海人工岛施工的双吊机打桩船拼桩和压桩方法，其特征在于：所述钢板桩锁口定位平台为两根平行设置的型钢加焊多块筋板构成，所述型钢的一端与船首固定连接，所述型钢之间的内侧距离大于钢板桩的厚度；所述钢板桩锁口定位平台的长度为5.5～6.5米，宽度为1～1.5米。

5.  根据权利要求1所述的外海人工岛施工的双吊机打桩船拼桩和压桩方法，其特征在于：所述100～130吨吊机和50～70吨吊机均为履带式吊机，其中100～130吨吊机的吊臂长度在30米以上。

外海人工岛施工的双吊机打桩船拼桩和压桩方法
技术领域
本发明涉及一种人工岛基础的建造方法，尤其涉及一种用于无掩蔽、潮差大的外海人工岛防水流冲刷的钢板桩拼装和压桩方法，属于水工工程技术领域。
背景技术
在一些缺少深水岸线的沿海地区要建深水大港，必须在离海岸较远、潮差大、涨潮急的深水区域依托外海人工岛才能建成，并通过桥梁、管线与陆地连接。人工岛工程是浅海岸线建设深水大港最重要的环节，而在这样的区域建设人工岛往往无岛屿掩蔽，海床受到水流的严重冲刷形成冲坑，如仅采用现有的软体排保护堤身底部的方法，则无法保证该处人工岛堤身结构的稳定，严重影响人工岛的长期安全，必须在将建造的人工岛堤身底部外一定距离打下钢板桩，利用钢板桩之间侧面锁口的横向连接构成水底泥面下的钢板墙，才能有效地阻挡水流对海床的冲刷掏空人工岛堤的底部，保证人工岛堤的安全。
现有的外海打桩船及压桩方法采用适合外海施工的两条方体驳船作业的方式，其中一条方体驳船作为将3个单片钢板桩拼装成1个成品钢板桩的拼装船，另一条方体驳船作为打桩船。运输船将岸上的单片钢板桩运到拼装作业船旁，拼装作业船通过船载吊机将单片钢板桩吊装到船上，然后将单片钢板桩拼焊成成品钢板桩，再用船载吊机将拼焊成的成品钢板桩吊运到打桩船上供其打桩。由于外海的施工条件较差，风浪大、船舶多、互相干扰大，如风浪大时，拼装船和打桩船之间的成品钢板桩的传送就无法进行，由于各道工序不能同步进行造成作业效率低，一条打桩船一天最多只能打10根钢板桩。
发明内容
本发明的目的是提供一种方法简单、施工方便、用于外海人工岛施工的双吊机打桩船的钢板桩拼装和压桩方法，采用这种方法能大幅度提高施工效率。
本发明通过以下技术方案予以实现：
一种外海人工岛施工的双吊机打桩船拼桩和压桩方法，包括以下步骤：
(1)改装适合外海施工的双吊机方体驳船
在适合外海施工的2000吨以上的方体驳船船首和船尾的甲板上，各放置一台100～130吨吊机和50～70吨吊机，船首设置一外悬的钢板桩锁口定位平台；在两台吊机之间的甲板长度方向区域，顺次设置单片钢板桩堆放区、钢板桩拼桩加工区及成品钢板桩堆放区；所述钢板桩拼桩加工区及拼桩后的成品钢板桩堆放区位于单片钢板桩堆放区和船尾的50～70吨吊机之间，沿方体驳船的宽度方向布置，其中，钢板桩拼桩加工区位于近船舷侧；在方体驳船的船首和船尾处的甲板上，各设置两台锚机。
(2)运输船将装载的成批单片钢板桩从陆地驳运至方体驳船的舷侧，用50～70吨吊机将成捆的单片钢板桩吊运、堆放至方体驳船的单片钢板桩堆放区。
(3)在钢板桩拼桩加工区，用50～70吨吊机吊运结合卷扬机拖曳，将单片钢板桩按照3片一组、横向拼合的方式即采用中间的单片钢板桩底面朝上、两侧的单片钢板桩槽口朝上搭边扣合的方式拼合，在其搭接边沿纵向间隔焊接成为钢板桩；然后用50～70吨吊机将拼焊好的成品钢板桩堆放在成品钢板桩堆放区。
(4)用50～70吨吊机吊起40～50kW振动锤，再通过振动锤下的夹具夹住将起始端加长钢板桩，将其垂直吊运至船首钢板桩锁口定位平台内，GPS对起始端钢板桩定位，40～50kW振动锤将起始端加长钢板桩插入水底泥面下2～3米，使起始端加长钢板桩垂直稳定在水底泥面中。
(5)换用100～130吨吊机吊住80～90kW振动锤将起始端加长钢板桩压入水底泥面下，每压下1米就用船上的GPS检测起始端加长钢板桩的定位精度和垂直度直至该起始端加长钢板桩底部沉入水底泥面下9～10米，此时，起始端加长钢板桩的头部在高潮位时露出水面。
(6)接着，用80～90kW振动锤顺次压下钢板桩，钢板桩与起始端加长钢板桩、钢板桩与钢板桩之间通过止水口滑槽依次横向连锁，后面的钢板桩一根接一根横向连锁成水底泥面下的钢板墙；当钢板桩将要压入水面下时，在振动锤下连接送桩器，送桩器的底部抵靠在钢板桩的顶部，振动锤通过送桩器将钢板桩压入水底泥面下；按照GPS测定桩位处的水底标高，结合潮位，根据当时测定的水底标高及设计桩顶标高，确定压桩结束时送桩器上与该标高相应的刻度线，在送桩器上画上最终打桩位置的刻度线，压桩到位时水面至刻度线。
(7)80～90kW振动锤压最后的终端加长钢板桩时，该终端加长钢板桩的长度根据桩位实测的水深和高潮位的高度配作，振动锤压桩结束时，终端加长钢板桩的头部在高潮位时露出水面。
本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。
前述的外海人工岛施工的双吊机打桩船拼桩和压桩方法，其中所述起始和终端加长钢板桩的长度为16～18米；钢板桩的长度12～14米。
前述的外海人工岛施工的双吊机打桩船拼桩和压桩方法，其中所述送桩器的两端设有厚法兰，中间为φ600～700毫米的厚壁圆钢管，所述送桩器的长度为11～12米。
前述的外海人工岛施工的双吊机打桩船拼桩和压桩方法，其中所述钢板桩锁口定位平台为两根平行设置的型钢加焊多块筋板构成，所述型钢的一端与船首固定连接；所述钢板桩锁口定位平台的长度为5.5～6.5米，宽度为1～1.5米。
前述的外海人工岛施工的双吊机打桩船拼桩和压桩方法，其中所述100～130吨吊机和50～70吨吊机均为履带式吊机，其中100～130吨吊机的吊臂长度在30米以上。
本发明可在双吊机打桩船上同时进行拼桩和压桩，从单片钢板桩到拼为成品钢板桩，从起始端加长钢板桩的定位、压桩到终端加长钢板桩的压桩结束，所有工序均在一条船上一气呵成，效率极高。改变了现有的采用两条方体驳船同时作业，一条方体驳船拼装成成品钢板桩，另一条方体驳船打桩的方式，本发明将两条方体驳船并为一条，大大降低了使用成本。本发明克服了外海现场自然条件恶劣，多艘船舶施工互相干扰大，现场压桩、传送钢板桩困难的缺点，极大地提高了打桩效率，一个工作日的压桩数量从现有的10根提高到96根，本发明的工效为现有技术的9.6倍，大大缩短了施工周期，显著降低了施工成本。
本发明的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。
附图说明
图1是采用本发明的双吊机打桩船的主视图；
图2是图1的俯视图；
图3是拼桩后的钢板桩端面视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1～图3所示，本发明包括以下步骤：
(1)方体驳船1的改装
本实施例的2000吨方体驳船1适合于外海施工，其船体尺寸为60×15米²，在2000吨方体驳船1船首和船尾的甲板上，各放置一台120吨履带吊机11和65吨履带吊机12，其中，120吨履带吊机11的吊臂111长度为33米，可满足较大范围的压桩施工。采用履带吊机方便灵活，外海施工时，履带吊机驶上方体驳船施工；外海施工结束后，履带吊机驶离方体驳船，履带吊机和方体驳船均可另作他用。在船首设置一外悬的钢板桩锁口定位平台13，用于压桩时工人站在其上进行钢板桩定位操作。该钢板桩锁口定位平台13为两根平行设置的型钢构成，型钢的一端与船首固定连接，当型钢之间的内侧距离调整到大于钢板桩2的厚度时，则适合于钢板桩2的定位；当型钢之间的内侧距离调整到大于送桩器113的最大直径时，则适合于送桩器113定位。钢板桩锁口定位平台2的长度为6米，宽度为1.2米。
在120吨履带吊机11和65吨履带吊机12之间的甲板长度方向的40×12米²区域内，顺次设置用于储存待拼桩的单片钢板桩的单片钢板桩材料堆放区13、钢板桩拼桩加工区14及拼桩后成品钢板桩堆放区15，后两区域位于单片钢板桩堆放区13和船尾的65吨履带吊机12之间，沿方体驳船的宽度方向布置，其中，钢板桩拼桩区加工区14位于近船舷侧。在方体驳船的船首各设置两台锚机18，船尾处亦各设置两台锚机19，2000吨方体驳船1锚泊定位时，四台锚机前后抛八字锚将其牢固定位。在钢板桩拼桩加工区14的对侧是2000吨方体驳船1的生活区110，其两端各设有一台250kW发电机17，用于对振动锤22和振动锤22的液压系统、电焊机16供电，其中一台备用。本实施例的2000吨方体驳船1共配备3台交流电焊机16和4套气割工具供拼桩加工使用，还配备压桩定位用的GPS定位仪。
(2)运输船将装载成批的单片钢板桩从陆地驳运至2000吨方体驳船1的舷侧，用65吨履带吊机12将成捆的单片钢板桩材料吊运、堆放至2000吨方体驳船1的单片钢板桩材料堆放区13。
(3)用65吨履带吊机12吊运结合卷扬机20拖曳，将单片钢板桩21如图3所示的方式，按照3片一组、横向拼合的方式即采用中间的单片钢板桩21底面朝上、两侧的单片钢板桩21槽口朝上搭边211扣合的方式拼合，在其搭接边沿纵向间隔焊接为成品钢板桩2；然后用65吨履带吊机12将拼焊好的成品钢板桩2堆放在成品钢板桩堆放区。
(4)用65吨履带吊机12吊起45kW振动锤22，再通过振动锤22下的夹具夹住将起始端加长钢板桩，将其垂直吊运至船首钢板桩锁口定位平台13内，GPS对起始端钢板桩定位，45kW振动锤22将起始端加长钢板桩插入水底泥面下2米，使起始端加长钢板桩垂直稳定在水底泥面中。
(5)或用65吨履带吊机12吊起45kW振动锤22，将起始端加长钢板桩垂直吊运至船舷侧，插入水底泥面下2米，使起始端加长钢板桩垂直稳定在水底泥面中。
(6)换用120吨履带吊机11吊住的90kW振动锤22将起始端端加长钢板桩压入水底泥面下，每压下1米就用船上的GPS检测起始端加长钢板桩的定位精度和垂直度直至该起始端加长钢板桩底部沉入水底泥面下9～10米，此时，起始端加长钢板桩的头部在高潮位时露出水面；
(7)接着，用90kW振动锤22顺次压下钢板桩2，钢板桩2与起始端加长钢板桩、钢板桩2与钢板桩2之间通过止水口滑槽211依次横向连锁，后面的钢板桩2一根接一根横向连锁成水底泥面下的钢板墙；当钢板桩2将要压入水面下时，在振动锤22下连接送桩器113，送桩器113的底部抵靠在钢板桩的顶部，振动锤22通过送桩器113将钢板桩2压入水底泥面下；按照GPS测定桩位处的水底标高，结合潮位，根据当时测定的水底标高及设计桩顶标高，确定压桩结束时送桩器113上与该标高相应的刻度线，在送桩器113上画上最终打桩位置的刻度线，压桩到位时水面至刻度线。
(8)90kW振动锤22压最后的终端加长钢板桩时，终端加长钢板桩的长度根据桩位实测的水深和高潮位的高度配作，振动锤22压桩结束时，终端加长钢板桩的头部在高潮位时露出水面。
起始端和终端加长钢板桩的长度均为16～18米；钢板桩2的长度12～14米；送桩器113的两端设有厚法兰，中间为φ600毫米的厚壁圆钢管，其长度为11～12米，振动锤22只有通过送桩器113压钢板桩2，才能将钢板桩2压入水底泥面内。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。