打樁船在跨海大橋中的應用研究

俞有力

廣東省長大公路工程有限公司 廣東 廣州 510620

1 論述

隨著我國海洋工程的高速發(fā)展，跨海大橋、海上平臺、海上風電工程等大型工程不斷涌現(xiàn)，促使打樁設備向大型化、高精度化方向發(fā)展。海上樁基工程施工受到風力、洋流、水深、地址等條件的影響和環(huán)境的制約，集成高精度GPS定位系統(tǒng)以及測距儀、側(cè)傾儀使打樁船打樁作業(yè)平面定位以及高程控制符合各類海上工程的要求[1]。

2 測量基準

平面坐標采用港珠澳大橋管理局測量控制中心建立的橋梁工程坐標系，高程采用 1985 國家黃海基準。

3 樁基定位作業(yè)(RTK外業(yè))技術(shù)要求

（1）RTK作業(yè)應盡可能安排在良好的天氣狀況下進行，作業(yè)前應進行星歷預報，并注意測量控制中心關(guān)于太陽黑子活動狀況的通報，以避開不利時段。

（2）應注意觀察GPS衛(wèi)星數(shù)量、分布等觀測窗口狀況。

（3）定位過程中，保持對所有可見GNSS衛(wèi)星進行連續(xù)跟蹤，一旦失鎖造成衛(wèi)星數(shù)下降4顆以下，應重新初始化后再定位測量。

（4）樁基定位時平面收斂精度應≤1.5cm，垂直收斂精度應≤3cm，且收斂穩(wěn)定。

（5）為避免出現(xiàn)錯誤，應采用不同基準站電臺測量的方式進行檢校確保定位結(jié)果正確無誤。

（6）當初始化時間超過3分鐘仍不能獲得固定解時，應重啟GPS接收機，再次進行初始操作。

4 鋼管樁插打施工測量

樁基鋼管采用長大?；柎驑洞翗叮┕y量定位是由打樁船上的海上打樁SEA-RTK定位系統(tǒng)利用HZMB-CORS RTK或單基站RTK定位技術(shù)進行。

4.1 鋼管樁插打施工流程

首先將打樁船GPS 定位系統(tǒng)與港珠澳大橋GNSS 連續(xù)運行參考站系統(tǒng)（HZMB-CORS）或單基站進行連接，然后將鋼管樁參數(shù)輸入GPS 定位系統(tǒng)，直接顯示所有要沉入的鋼管樁圖形。插打鋼管前應對輸入海上打樁SEA-RTK定位系統(tǒng)中的鋼管中心坐標、管頂標高、管徑和管長等參數(shù)逐一復核，確保數(shù)據(jù)正確無誤。

4.2 管樁精確定位

根據(jù)選定的要打入的鋼管樁編號，按照該樁在GPS 定位系統(tǒng)顯示的數(shù)據(jù)，移動打樁船，使其到達指定位置，然后進行鋼管樁的精確定位，直至樁位滿足規(guī)范要求后，下樁開打。其定位步驟如下：

（1）操作室通過觀察打樁船上的兩臺測距儀和操縱室控制臺上的樁架上安裝的高精度測斜儀調(diào)整樁架的前后傾斜度，將鋼管樁粗略調(diào)整至設計斜率。

（2）打樁船的海上打樁SEA-RTK定位系統(tǒng)根據(jù)接收到的GPS信號（數(shù)據(jù)鏈）及預先輸入的單樁平面扭角（方位角）及平面坐標，計算出打樁船姿態(tài)及樁空間位置的圖形和數(shù)據(jù)，并顯示于操作間的顯示屏之上。

（3） 根據(jù)顯示于顯示屏上的打樁船姿態(tài)及鋼管樁空間位置的圖形和數(shù)據(jù)，通過錨機系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)精確調(diào)整打樁船船體位置，并利用打樁架液壓系統(tǒng)調(diào)整樁架的向前或向后的傾角，使樁到達設計位置。

（4）檢查船身傾斜度等無異常后，慢慢下放吊鉤，使鋼管樁連同替打在重力作用下自動插樁，待鋼管進入淤泥層1m左右時暫停下樁。

（5）鋼管樁平面定位及傾斜度控制：

精準定位時RTK平面收斂精度應≤1.5cm，垂直收斂精度應≤3cm，且收斂穩(wěn)定。同時為避免出現(xiàn)錯誤，應采用不同基準站（K19臨時參考站、K27臨時參考站或K33臨時參考站）電臺測量的方式對定位結(jié)果進行檢查校正。然后待船體基本穩(wěn)定后，通過松緊打樁船錨機的鋼纜繩，對鋼管平面位置進行精確調(diào)整，計算X、Y坐標的實際值與設計值的差值ΔX與ΔY，反復調(diào)整，直至≤4cm。

通過左右船艙注入平衡水實現(xiàn)對鋼管橫向垂直度的調(diào)整，根據(jù)控制室的傾斜儀將垂直度控制在-0.03?！?0.03。范圍之內(nèi)；前后傾倒樁架實現(xiàn)對鋼管縱向垂直度的調(diào)整，根據(jù)樁架上的傾斜儀將垂直度精度控制在-0.06。～+0.06。范圍之內(nèi)。

（6）緩慢下樁，每次下放0.5m后，測量人員通過復核GPS接受的數(shù)據(jù)鏈、輸入沉樁定位系統(tǒng)的源數(shù)據(jù)、鋼管的平面位置及傾斜度變化情況進行觀察并及時按步驟5進行調(diào)整，使鋼管的平面定位精度及傾斜度符合設計及規(guī)范要求。

（7）測量檢查滿足要求后，慢慢放松上吊點主吊索，使樁在重力的作用下自動插樁。然后通過錘擊的方式使鋼管打設達到設計標高處[2]。

5 鋼管樁竣工測量

完成鋼管樁插打及鉆孔平面的搭設工作后，采用單基站RKT方式測量鋼管樁頂部實際的中心位置，與鋼管樁設計的中心位置進行比較，計算出鋼管樁中心的偏位情況。鋼管復合樁平面精度要求為中心偏位小于100mm。

6 沉樁施工注意事項

（1）沉樁前，認真學習設計圖紙，對工程平面圖、樁位圖、樁基結(jié)構(gòu)圖、地質(zhì)資料及沉樁控制標準等資料，進行復核和確認。

（2）開錘前應檢查錘、替打與樁是否在同一軸線上，避免偏心錘擊，造成樁頂變形。樁自沉、壓錘，開錘過程中不得移船。注意檢查樁錘、替打和樁架龍口，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

（3）打樁船進退作業(yè)時，注意錨纜位置，防止纜索拌樁。沉樁時采取適當?shù)拇胧┓乐棺咤^。

（4）提示各種施工船舶，在施工過程中，嚴禁碰撞已施打完畢的樁，不準在施打好的樁上帶纜。當船行波影響沉樁穩(wěn)定時，暫停沉錘。

（5）沉樁應盡量選擇平潮，此時水流流速小、潮位變化慢，可避免因船位變化引起的樁、替打、樁錘不在同一軸線的問題。若不能在平潮作業(yè)且沉樁時流速稍大，則應適當增加來流方向的錨纜力。

（6）打樁前認真核對船位及樁的規(guī)格型號，并檢查樁身外觀質(zhì)量。

（7）認真做好沉樁記錄，沉樁記錄要準確反映停錘前幾陣的貫入度和停錘后的實際樁頂標高；每天檢查沉樁記錄，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

7 結(jié)束語

打樁船在港珠澳大橋建設中克服惡劣的海況條件，在海上打樁作業(yè)順利完成發(fā)揮了重要的作用，為海上樁基工程施工過程的管理和控制積累了寶貴的經(jīng)驗。

[1]GB/T18314-2009.全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范[S].北京:中國標準出版社,2009.

[2]JTGC10-2007.公路勘測規(guī)范[S].北京:中國標準出版社,2007.