組合式打樁船在柬埔寨優(yōu)聯(lián)碼頭中的應(yīng)用

梁昆，時永杰，尹德龍，程強(qiáng)

（中交一航局第五工程有限公司，河北 秦皇島 066000）

1 工程概況

柬埔寨國公省優(yōu)聯(lián)發(fā)展集團(tuán)有限公司濱海旅游區(qū)項目河海工程多用途碼頭一期工程位于柬埔寨南部的磅遜灣外，靠近磅遜灣北側(cè)，皇帝島東北面。

本工程擬建10 000 DWT多用途泊位1個，計劃年通過能力約80萬t件雜貨。碼頭結(jié)構(gòu)形式為高樁梁板結(jié)構(gòu)，全長208 m，平臺寬25 m，共4個結(jié)構(gòu)段，每段長度為52 m。每個結(jié)構(gòu)段由8榀排架構(gòu)成，排架間距為7.0 m，每榀排架由4根直樁、2根叉樁及1根斜樁組成，斜樁傾斜角為5∶1和10∶1兩種，平面扭角均為16°，兩結(jié)構(gòu)段相鄰兩榀樁的間距為3.0 m。鋼管樁總計224根，鋼管樁單根最大長度26.5 m，單重13.5 t。

2 打樁船比選

據(jù)了解，柬埔寨及周邊國家無合適的打樁船，需從國內(nèi)調(diào)遣。按經(jīng)濟(jì)效益對比，并考慮公司海外工程施工需要，我公司自行設(shè)計并建造可拆卸、方便調(diào)遣的打樁船。

經(jīng)過分析，組合式打樁船僅拖航費(fèi)用就節(jié)約110萬美元，如考慮往返費(fèi)用，節(jié)約拖航費(fèi)用約220萬美元，船體總造價約為323萬美元，綜上可以看出組合式打樁船應(yīng)用在海外工程中實際效益明顯。

3 組合式打樁船的組裝

3.1 設(shè)計意圖

目前，組合式打樁船主要應(yīng)用在柬埔寨優(yōu)聯(lián)碼頭工程鋼管樁沉樁，在原有組合方駁上增設(shè)52 m沉樁設(shè)施，沉樁設(shè)施要求可拆卸，以達(dá)到方便調(diào)遣的要求。

3.2 打樁船組裝簡介

打樁船組裝工程主要包括31個箱體的水上拼裝、樁架安裝以及甲板配套絞車等設(shè)備的安裝與調(diào)試。組裝施工地點(diǎn)為柬埔寨西哈努克港鄂爾多斯鴻駿電力有限公司的方塊碼頭。樁架高度為52 m，底座跨距為8.2 m，打樁軌道總長62 m，高出樁架8 m，樁架及軌道自重1 060 kN。三腳架高17 m，跨距13.5 m×9.8 m，自重18.5 t。其主要構(gòu)件均在國內(nèi)進(jìn)行過試裝、拆分后，通過集裝箱和滾裝船運(yùn)至柬埔寨西哈努克港，30 t平板運(yùn)輸車運(yùn)至組裝現(xiàn)場，75 t汽車吊及240 t履帶吊輔助組裝。

3.3 打樁船組裝

打樁船組裝主要包括組合箱體水上拼裝和52 m樁架安裝兩部分，其中52 m樁架安裝主要包括三角架安裝、樁架安裝、剩余軌道安裝、樁錘安裝、樁帽安裝、抱樁器安裝、最下段導(dǎo)梁安裝、GPS打樁定位系統(tǒng)等。

3.4 箱體拼裝

全船共由31個單箱體拼裝而成，其中艏艉部位箱體構(gòu)造出佛龕形狀，單箱體最大尺寸14.8 m×3.04 m×3.6 m，重量22.9 t。箱體聯(lián)接采用在箱體間底部和側(cè)面設(shè)置“陰陽鉤”卡槽裝置，以限制箱體上下運(yùn)動及平行向的偏轉(zhuǎn)；在箱體頂部采用高強(qiáng)螺栓連接，每個箱體根據(jù)長度設(shè)置4~8個甲板連接盒?？紤]到施工區(qū)雨季風(fēng)浪較大，箱體拼裝完成后，將船體周圈的箱體拼縫用2 cm厚鋼板滿焊加固，以確保船體整體穩(wěn)定。

箱體水上拼裝順序為（見圖1）：A09C1→A12C→A07S→A09C2→A06S1→A09C3→A06S2→A13C→A08S→A10S→A06S3→A06S4→A06S5→A11S→A01S→A03S1→A03S2→A04S→錨絞車 4臺、錨及錨鏈4套、變幅1和2絞車、吊錘絞車1臺、吊樁絞車1臺、抱樁器絞車1臺、吊籃絞車 1臺及舾裝件→A07P→A06P1→A06P2→A08P→A10P→A06P3→A05P→A06P4→A11P→A01P→A02P→A03P→A04P→甲板室→集控室→3臺錨絞車、錨及錨鏈3套、變幅3絞車、吊樁絞車2臺、抱樁器1臺、吊籃絞車1臺及舾裝件→電纜槽及電纜→試驗。

圖1 箱體拼裝平面圖Fig.1 Plan of the case assembling

拼裝時，由于單箱穩(wěn)性較差，故將箱體A09C1、A12C、A07S陸上組裝成一個整體，連接加固后用方駁吊機(jī)吊放下水。3套箱體拼裝下水后，組合體可漂浮于水面，視工程設(shè)備使用情況用方駁吊機(jī)或75 t汽車吊按圖1順序拼裝。

3.5 樁架安裝

3.5.1 狀態(tài)分析

1） 起始狀態(tài)，樁架與水平夾角5°（見圖2，不含下面3節(jié)軌道）。

圖2 起始狀態(tài)樁架與水平角度示意圖Fig.2 Sketch of pile frame and level angle in initial state

樁架及軌道自重為93 t，樁架及軌道自重力臂24.98 m，按1.1動載系數(shù)計算起升力矩23 231.4 kN·m，吊車吊點(diǎn)力臂39.16 m，理論起升樁架需要593.24 kN，單臺吊車起重能力37 t（抬吊系數(shù)選0.8）。

2） 臨界狀態(tài)，樁架與水平夾角49°（見圖3）。

樁架及軌道自重力臂為15.477 m，力矩為15 833 kN·m，變幅3力臂為19.863 m，變幅3此時可產(chǎn)生力矩15 890 kN·m>15 833 kN·m，變幅3可自行拉起樁架。此時樁架吊點(diǎn)位置距地面高度為30.56 m。

圖3 臨界狀態(tài)樁架與水平角度示意圖Fig.3 Sketch of pile frame and level angle in critical state

根據(jù)計算可得，動載系數(shù)為1.1，抬吊系數(shù)為0.8時，吊車單臺起升力37 t，起升高度為30.56 m，索具加吊車勾頭6.5 m，吊高37.1 m。

3.5.2 三角架安裝

三角架各支管運(yùn)至方塊碼頭方駁?？课恢酶浇?，75 t吊車將壓桿組裝件按三角架由底到頂?shù)捻樞蛑鸺踔链辖M裝，用臨時墊墩支穩(wěn)。三角架吊至方駁上后，安裝變幅2、3滑輪組（800 t和1 250 t滑車），同時安裝變幅2、3鋼絲繩，用于封固三腳架。吊車吊三腳架頂部，絞車跟隨絞緊，將壓桿組起吊至設(shè)計位置，前后鎖扣絞車?yán)o，并及時安裝拉桿上、下銷軸。

3.5.3 樁架安裝

樁架各支管運(yùn)至方塊碼頭船邊，先將軌道分段放至地面軸線位置。樁架按胎架制作順序由下至上組裝。由一端逐段安裝軌道，與樁架連接螺栓緊至規(guī)定扭矩。船舶駐位，連接變幅1、2、3鋼絲繩。安裝吊樁、抱樁器、吊籃鋼絲繩和滑輪組，自由端固定于甲板，見圖4。

圖4 已吊起樁架圖Fig.4 The lifted pile frame

3.5.4 剩余軌道安裝

軌道正對打樁船布置，樁架下俯，用吊樁滑車吊起軌道，調(diào)整吊樁絞車將軌道豎起。通過樁架角度調(diào)整，將軌道對正，采用長螺栓與已經(jīng)安裝好的軌道固定。軌道連接螺栓固定后對準(zhǔn)軌道與樁架連接法蘭，螺栓連接固定，擰緊至規(guī)定扭矩，本節(jié)軌道安裝完成，依次安裝下節(jié)軌道。

3.6 樁錘安裝

樁錘運(yùn)至船邊后，樁架下俯，用吊樁滑車吊起樁錘，調(diào)整吊樁絞車和樁架，將錘與軌道對正，吊入軌道。放下起落架，將起落架與樁錘卡牢，松掉吊樁滑車，解扣，樁錘安裝完成。

3.7 GPS打樁定位系統(tǒng)

打樁船組裝完成后，在船體中后部兩側(cè)適當(dāng)位置安裝2個GPS接收天線，GPS接收系統(tǒng)以RTK方式工作，實時監(jiān)測2個接收天線的大地坐標(biāo)；同時檢測船體橫搖、縱傾角、樁架傾角，樁體、替打與樁架的相對位置。根據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換數(shù)學(xué)模型，天線、樁架及替打之間的幾何關(guān)系，通過軟件系統(tǒng)進(jìn)行處理，計算出樁體坐標(biāo)、方位角、樁頂標(biāo)高、貫入度等參數(shù)[1-2]。

4 工程應(yīng)用

4.1 沉樁定位校核

柬埔寨優(yōu)聯(lián)碼頭鋼管樁沉樁于2013年11月18日開始，2014年1月8日完工。在鋼管樁沉樁施工過程中，為了驗證“方駁128”打樁船GPS打樁定位系統(tǒng)的精確程度，在岸上架設(shè)了1臺全站儀和2臺經(jīng)緯儀，利用常規(guī)測量方法，三點(diǎn)交會定位，并和GPS定位結(jié)果進(jìn)行對比。

數(shù)據(jù)表明，打樁船“海上GPS打樁定位系統(tǒng)”的水平定位平均偏差小于±10 cm；高程定位平均偏差小于±15 cm，滿足規(guī)范要求[3]。

4.2 沉樁定位結(jié)果

優(yōu)聯(lián)碼頭施工海域為離岸無掩護(hù)水域。通過對鋼管樁實際樁位測量后發(fā)現(xiàn)樁位偏差合格率為100%，組合式打樁船完全可以適應(yīng)類似水域和類似海況的施工要求。

5 結(jié)語

組合式打樁船在本工程中的應(yīng)用，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，對拓展柬埔寨市場起到推動作用。組合式打樁船設(shè)計簡單實用，適用范圍大，操作簡便，調(diào)遣靈活，能夠滿足大多數(shù)樁基碼頭施工需要。

[1] 藺勝永，王美峰.GPS-RTK技術(shù)在打樁船中的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代測繪，2011，34（6）：19-21.LINSheng-yong,WANGMei-feng.Application research of GPSRTK technology in pilingbarge[J].Modern Surveyingand Mapping,2011,34(6):19-21.

[2] 黃劍波，榮國成.GPS打樁定位系統(tǒng)的安裝及應(yīng)用[J].公路，2009（1）：142-145.HUANGJian-bo,RONGGuo-cheng.Installation and application of GPSpilingpositioningsystem[J].Highway,2009(1):142-145.

[3]JTS257—2008，水運(yùn)工程質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)[S].JTS257—2008,Standard for quality inspection of port and waterwayengineeringconstruction[S].