一种陆上超长PHS斜桩施工定位方法与流程

本发明涉及桩基施工技术，具体涉及陆上超长phs斜桩施工定位技术。

背景技术：

近几年来，港口工程不断发展，高桩承台式护岸结构被越来越多的采用。无论水上锤击沉桩和陆上锤击沉桩都是港口工程施工中比较成熟的施工工艺。其沉桩原理是利用柴油锤的反复跳动和桩的自重，克服桩身的侧壁摩阻力和桩端土层的阻力，将桩体沉到设计标高。该施工工艺沉桩效率高，沉桩动力大、对施工条件要求不高，对于港口远离密集建筑物区域沉桩有着巨大的优势和良好的发展前景。

水上锤击沉桩和陆上锤击沉桩施工工艺越来越成熟，然而与水上锤击沉桩不同的是，陆上phs斜桩的锤击沉桩施工艺并没形成成熟的施工工艺；同时水上沉桩允许偏差远没有陆上沉桩要求要严格，通过测试对比，水上沉桩定位系统并不能满足陆上斜桩定位需要平面位置和斜度控制的误差平均值远远超过陆上沉桩要求，因此水上锤击沉桩施工工艺无法应用到陆上锤击沉桩施工。

对于港口工程来说，斜桩定位误差直接影响到了整体结构的承载能力，为满足工程需要并对类似工程提供借鉴经验，采用各种技术手段减小超长phs斜桩定位误差极为重要。

技术实现要素：

针对现有工艺无法满足陆上斜桩定位需求的问题，需要一种能够满足陆上超长phs斜桩施工需求的定位方案。

为此，本发明的目的在于提供一种陆上超长phs斜桩施工定位方法，本方法误差小，可满足陆上超长phs斜桩施工需求。

为了达到上述目的，本发明提供的陆上超长phs斜桩施工定位方法，所述定位方法在phs斜桩沉桩施工之前，先按照平面位置和斜度在土中打入一根简易导向桩，后续沉桩只需与导向桩焊接牢固沿着导向方向施工下沉。

所述定位方法包括：

平面位置定位步骤，在沉桩之前采用测量手段将桩位入土点测出并做好标记，下桩时对准标记；

斜度定位步骤，将导向桩按照设计规定的斜度插入土中，沉桩时桩身跟随导向桩方向下沉；

接桩定位步骤。

进一步地，所述平面位置定位步骤中采用gps卫星定位，测量时先对场地标高进行确定，按照方程l＝tana*h计算出平面位置偏移量，再对实测点位进行标记。

进一步地，所述平面位置定位步骤中设定一个标高，选用两台经纬仪正交观测同一点位，当两台经纬仪从两个轴线方向在选定标高出交汇在一个点上是时，确定该点为设定标高出桩位点。

进一步地，所述斜度定位步骤中利用振动机械臂夹住导向桩，按照设计规定的斜度激振下沉。

进一步地，所述斜度定位步骤中，设置一个可焊接在桩架之上的倚靠支撑，将导向桩固定在支撑上，利用桩架后仰至设计角度锤击入土。

进一步地，所述接桩定位步骤中，通过加工十字形导向桩，并接桩时十字导向桩头与桩尖端头板焊接牢固。

进一步地，所述接桩定位步骤中，通过加工圆筒导向桩，圆筒为桩身截面的外截圆，沉桩时将桩身插入圆筒中。

本发明提供的定位方案整体定位精度高，完全满足陆上超长phs斜桩施工对精度的要求，可有效克服现有技术所存在的问题。

再者，本发明提供的定位方案其施工成本且施工安全性高，具有很高的推广前景。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明实例中进行导向桩的平面位置定位的原理图；

图2为本发明实例中进行倚靠支撑的原理图；

图3为本发明实例中十字导向桩的设置原理图；

图4为本发明实例中圆筒导向桩的设置原理图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

名词解释

phs桩：

phs桩是先张法预应力空心方桩的简称，是采用先张法预应力工艺和离心成型法制成的空心简体细长混凝土预制构件，主要由正方形桩身、端头板和钢套箍等组成。

沉桩平面位置偏差：

桩基工程施工之前对桩身位置测量，根据测量结果进行沉桩，完成后对桩顶进行复测，复测值与测量值之差为平面位置偏差。

桩身斜度偏差：

桩基工程根据设计要求的斜度定位沉桩，沉桩后采用测斜设备对斜度复测，复测值与设计值之差为桩身斜度偏差。

针对phs斜桩沉桩施工特点，桩身分节定位时首先考虑为沉桩确定斜桩的入土路线，如果入土路线准确无误则沉桩定位准确。

据此，本实例方案采用导向桩定位方式，即在phs斜桩沉桩施工之前，先按照平面位置和斜度在土中打入一根简易导向桩，后续沉桩只需与导向桩焊接牢固沿着导向方向施工下沉即可。

该方案中的导向桩可采用钢板定制加工，易于加工；且将沉桩定位简化为导向桩定位，可操作性强，效果明显。

本实例给出的导向桩定位方式将复杂的斜桩定位简化为简便的斜向导向桩定位，导向桩入土固定之后后续桩只需要根导向桩焊接牢固跟随下沉即可。

故，导向桩的平面位置和斜度直接影响着桩的平面位置和斜度，同时后续桩与导向桩的连接是否牢固和精准同样影响着桩整体的定位精确程度。

据此，本实例中的导向桩定位方案主要包括导向桩的平面位置定位、导向桩的斜度定位和接桩准确定位。

(一)导向桩的平面位置定位。

针对陆上斜桩平面定位特点，平面定位实际上时桩尖入土位置确定，因为沉桩区域地面难免凹凸不平，当图面标高不一致时，桩尖入土位置会随着泥面标高变化而变化，变化方程如下(如图1所示)：

l＝tanαh；

其中：

l为随泥面标高变化桩尖入土位置偏离距离；

α为设计桩身倾斜角度；

h为实际桩尖入土位置与设计桩顶平面位置的变化高度；

斜桩平面位置确定难点在于实际桩尖入土位置不定，施工过程中很难保证每处桩尖入土位置的高程绝对相等，因此导致了每个桩尖入土位置的偏离距离都不一样，测量定位工作量巨大。

针对该问题，本实例中具体采用gps点位标记方式和十字交叉悬空点位方式来实现斜桩平面位置确定。

(1)gps点位标记方式，采用gps卫星定位，测量时先对场地标高进行确定，按照方程l＝tanα*h计算出平面位置偏移量，采用白灰对实测点位进行标记(结合图1)。

(2)十字交叉悬空点位法，设定泥面标高为一个固定值，选用两台经纬仪正交观测同一点位，当两台经纬仪从两个轴线方向在选定标高出交汇在一个点上是时，确定该点为设定标高出桩位点。即设定h为一个固定值，则l为固定值，用经纬仪前方正交交汇的原理，定位在虚拟泥面上(结合图1)。

(二)导向桩斜度定位。

本实例中进行导向桩斜度定位时，采用预定方法将导向桩按照设计规定的斜度插入土中，沉桩时桩身跟随导向桩方向下沉，通过导向桩定位来准确确定斜桩的斜度。

本步骤在具体实施时采用夹桩振插方式和倚靠支撑方式来进行导向桩精确定位。

(1)夹桩振插方式，利用振动机械臂夹住导向桩，按照设计规定的斜度激振下沉。

(2)倚靠支撑方式，制作一个可焊接在桩架之上的倚靠支撑，将导向桩固定在支撑上，利用桩架后仰至设计角度锤击入土。本方式中桩架后仰时有限位装置，斜度容易控制，当导向桩与桩架固定平行时，可定位导向桩斜度。

(三)接桩准确定位

在导向桩定位下沉完成后要保证后续沉桩准确，则需要后续桩与导向桩之间连接牢固，本实例通过优化导向桩的形状及连接形式实现准确接桩。

本步骤在具体实施时采用十字导向桩或圆筒导向桩来实现准确接桩。

(1)十字导向桩，加工十字形导向桩，接桩时十字导向桩头与桩尖端头板焊接牢固(如图3所示)。

具体可用钢板焊接制作十字导向桩，为每根桩均需要配到一根导向桩，通过十字导向桩可以有效在土中为桩身定位，预计效果较好。

(2)圆筒导向桩，加工圆筒导向桩，圆筒为桩身截面的外截圆，沉桩时将桩身插入圆筒中(如图4所示)。

针对本实例给出的定位方案，通过实施500根桩的实验论证，斜桩定位的平面位置偏差为56mm小于目标值100mm。斜桩定位的斜度偏差平均值为7.5mm/m小于目标值10mm/m。

本发明提供的定位方案整体定位精度高，完全满足陆上超长phs斜桩施工对精度的要求，可有效克服现有技术所存在的问题。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。