中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司孤东采油厂 山东东营 257237
中石化胜利建设工程有限公司 山东东营 257299
摘要：胜利油田孤东海堤位于东营市河口区东部的渤海浅海区域，黄河入海口以北约15km处，始建于1985年，于1987年建成，全长约16.7km，建成后形成围海造陆面积76.3km2，是孤东油田抵御风暴潮的唯一屏障。由于连年受风暴潮的影响，海堤受损较为严重，对后方的孤东油田是一个极大的安全隐患，从而对大堤的安全性提出了更高的要求，新的加固措施要体现出技术和使用长久的优越性。所以在2015-2017年实施了孤东海堤东大堤隐患治理工程，工程在堤脚护底外沿采用了水力插板桩，为长14m、宽1.2m、厚0.3m的板桩结构，用于护底和堤身的大块石保护，防止风暴潮冲击将块石移位，从而提高海堤的安全性。本文重点阐述水力插板桩的施工工艺及在施工中配合振动插打提高施工速度，节约费用的应用过程。
主题词：水力插板桩 水力插打 振动沉桩
1水冲振动沉桩施工工艺的原理、特点和适应范围
水冲振动沉桩施工工法施工工艺原理主要是按照传统的水力插板桩施工工艺流程，同时结合振动插板桩的施工特点，在水冲施工下沉板桩到达一定深度后，施工下沉受阻或效率低下时，在水面以上，换用振动插打设备，并安装特制的接桩器进行振动插打下沉，同时避免水下施工拆卸水管接头的复杂性，确保沉桩的合格率和提高沉桩效率。具有以下四个特点：（1）单一的水冲沉桩或振动施工对于桩体的沉桩速度较为低下，两种工艺的配合使用能够提高施工中的效率；（2）水力插打板桩能够形成连续的幕墙，对于抛石的防护稳固性起到关键作用，同时连续的幕墙能够抵抗海水的冲刷，防止海水的淘刷对底部造成安全隐患；（3）水冲插板桩在水下粉土或粉质黏土层中施工时，能够保证下切沉桩的速度，一旦遇到砂砾层等特殊地形，水冲下沉会受阻，采取截桩或其他措施，费用较高，经济性上方案不可取，采取结合振动插打，能够保证上部下沉时的成功率，提高生产效率、节约措施费用；（4）水冲插板桩在水下进行接头拆除时需要潜水作业人员进行配合，同时在水下一旦施工作业受阻，很难判断受阻原因，在水上换成振动插打设备并安装特制的接桩设备，能够避免难度较大的水下施工作业环节。水冲振动沉桩施工工法主要适用于陆海交接的浅海施工区域水力插板桩施工建设工程。
2工艺流程和操作要点
2.1 施工工艺流程
水冲振动沉桩施工工艺流程如下：
2.2 操作要点
2.2.1 板桩预制
受施工现场预制场地限制，水力插板桩在预制场进行预制，预制时按照设计图纸位置预埋过水管、喷射管、钢板以及吊环，砼严格按照配合比进行拌合，运输至预制区进行浇筑，采用插入式振捣器进行振捣，并及时进行压光抹面。浇筑板身砼，成型养护后存放备用。预制板预制安装允许偏差要满足规范要求。
2.2.2 安装运输
起吊时水利插打板桩的混凝土强度应大于设计强度的75%，吊点位置的偏差不宜超过200mm，吊索与桩身的夹角不得小于45°。板桩堆放每层板桩采用垫木支垫，同层垫木高度相同，垫木分别位于距桩端1/5桩处，堆垛层数不超过5层，上下垫木支垫在同一垂线上。从下到上板桩数量采用递减堆放，确保边坡稳定，避免堆放失稳，以免对成品造成破坏。在管桩堆放区周边设置警示标示及警示带，严禁无关作业人员进入施工区域，并安排专人值守，确保堆放区安全。插板前用30吨吊车吊装、40吨平板拖车运至施工现场装卸货台，装船运输至施工区域进行施工。
2.2.3 水泵组安装
水泵组分为供水泵和喷射泵2组。喷射泵功率110kw，出口压力大于2mpa,排量大于200m3/h。根据泵组的功率配备控制柜和总开关柜，并配备继电器、电机保护器，配置电缆的额定电流大于电机额定电流30%作为安全储备。
2.2.4 导向架制作安装
制作导向架作为沉桩定位和导向，兼做操作平台，导向架沿轴线布置，导向架安放允许偏差为±20mm。
2.2.5 喷射管安装及管线连接
桩尖横向射水管按照设计图纸尺寸进行安装，两端用钢板封焊，并设置拉结箍筋固定。在喷水面均匀布设7排钻孔，排距为20mm，孔距25mm，孔径3mm。中心管与喷射管采用丝扣方式连接，中心管与高压软管通过快速接头连接。
2.2.6 水力插板桩施工
水力插板施工之前，首先接通高压水管线，进行高压水试喷，如果管路通畅及水压、水流喷射正常，进行下一步施工。用高压水破坏土体，清除桩尖阻力，使桩在自重作用下逐步下沉。板桩利用工程船上的吊机进行起吊、安装，吊点按照设计要求位置设置。第一块板桩插入时，GPS进行定位。对正定位的导向架，板桩插正立稳后，吊桩钢丝绳暂不解开，开启水泵，开始射水冲刷板桩下的土体，使板桩靠自重下沉，开始时使用较小水压，控制桩身缓慢下沉，随时控制校正桩的方向，板桩下沉一定深度能保持桩身稳定后，逐步加大水压力。板桩下沉时，在距设计标高2.5m左右，停止喷射。
2.2.7 振动下沉
板桩下沉时，在距设计标高2.5m左右时，停止喷射，第一块板桩施工完成后，移动定位导向架，进行第二块板桩的精确定位、沉桩。然后在一组9棵板桩水冲下沉完成后，船舶不移动，调动振动打桩设备，换用打桩锤，进行振动插打送桩，直至达到设计高程。完成后检验桩的标高和位置，确保合格后移动船只，进行下一组桩的施工。按组施工，可以减少频繁换打桩设备，提高工作效率。
3材料和设备
3.1主要材料
板桩预制主要施工用材料为水泥、河砂、碎石、引气剂、钢筋、钢板、钢管。
3.2主要施工机具和设备
单项作业需要的主要施工机具及设备：90型拌合机1台，30t汽车吊1台，122t自带浮吊船1艘，40t平板车1辆，GPS定位仪1台，110kw喷射泵2台，272kN.m振动锤1台。
3.3 劳动组织
现场施工总指挥：1人；施工技术人员：2人；HSE管理员：1名；施工操作工人：15人。
4结束语
孤东海堤东大堤隐患治理工程共计使用667棵水力插板桩，该技术的成功应用，将板桩的施工效率从每天6.5棵提高到9棵，原计划103天完成，实际仅用75天全部完成，按照每天施工直接成本约1.3万元计，节省了28天，共约降低成本36.4万元。提高了施工工效，为整个工程的主体完工创造了良好的时间优势和经济效益，且成型后的板桩位置和标高质量符合设计要求，水下连续性很好，得到了行业专家的一致好评。
本次对传统常规施工工艺的改进，大大提高了生产效率，为项目节约资金的同时，也为今后类似工程的施工提供了经验的积累，促进海上施工和板桩施工措施的改进，具有较高的操作性和推广价值。
参考文献：
[1]《水利插板桩工程设计与施工技术规定》 Q/SH1020 1540-2012.
[2]《水运工程混凝土结构设计规范》 JTS 151-2011.
论文作者:王培元1,,张百喜2
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/5/5
标签：水力论文; 插板论文; 水下论文; 作业论文; 导向论文; 东海论文; 标高论文; 《防护工程》2019年第1期论文;