海上鋼管樁沉樁施工技術(shù)要點(diǎn)分析

吳志鵬

上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司 上海 200120

海上沉樁施工風(fēng)險高、難度大，需要考慮各種自然和人為的影響因素，故對施工技術(shù)要求很高，本文分析了南通市洋口港區(qū)橋梁和液化碼頭工程PPP項(xiàng)目中的子項(xiàng)目液體化工碼頭二期海上鋼管樁沉樁施工所需關(guān)注的主要問題及存在的難點(diǎn)問題，從保證施工安全和質(zhì)量的角度出發(fā)，提出在沉樁施工技術(shù)當(dāng)中的重點(diǎn)控制過程及要素。

1 工程概況

南通港洋口港區(qū)陽光島南側(cè)液體化工碼頭二期工程擬建于洋口港區(qū)西太陽沙碼頭區(qū)，從一期碼頭棧橋向外延伸，距已建海巡艇碼頭393m，距已建重件碼頭477m。

本工程包含棧橋和碼頭兩部分，棧橋長347m，寬為12.35m，設(shè)有4個補(bǔ)償器墩及4個固定墩。碼頭G2、G3泊位長度均為195m，與工作平臺統(tǒng)一布置。每個碼頭泊位均設(shè)置2組靠船墩，每組有2座靠船墩，每個泊位共4座靠船墩。棧橋與碼頭夾角內(nèi)側(cè)設(shè)置輔建平臺，上部布置碼頭前方綜合用房。本工程所有樁基均為鋼管樁，本工程樁長在51m～67.5m之間，共計339根，其中直樁95根，斜樁244根[1]。

2 工程特點(diǎn)及難點(diǎn)

2.1 施工環(huán)境復(fù)雜，有效作業(yè)時間短。

本工程地處江蘇外海，常年風(fēng)浪比較大，每年7～9月份為臺風(fēng)多發(fā)期，受臺風(fēng)的影響大；每年11月至翌年3月冬季寒潮大風(fēng)頻繁，海上涌浪大，最大波高超過3m，持續(xù)時間長，全年平均可作業(yè)時間不足15天/月。

2.2 工況條件惡劣，對施工船舶的要求高。

施工水域潮差大，常年風(fēng)浪大，最大潮差達(dá)到8.08m，漲落潮水流流速急，對施工船舶的穩(wěn)定性要求高，尤其是起重船，船型宜選擇1000t以上的平板駁，考慮到大型鋼模板吊裝和現(xiàn)場的吊距、吊高的需求，起重船的起重能力要達(dá)到50t以上。

2.3 樁位布置復(fù)雜，扭角差異大，沉樁難度大，工效低

本工程墩臺和平臺的樁位布置比較復(fù)雜，樁基的扭腳差異較大，墩臺間樁位互相影響，打樁過程中需要頻繁的起、移錨調(diào)整打樁船船位，沉樁的難度大，工效低[2]。

3 重點(diǎn)控制過程及要素

3.1 施工準(zhǔn)備

在沉樁施工實(shí)施前，要確保人員、船機(jī)設(shè)備、材料全部進(jìn)場到位，做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。人員進(jìn)場后，進(jìn)行安全技術(shù)交底，確保交底到每個作業(yè)人員，并開展安全教育。船機(jī)設(shè)備進(jìn)場后進(jìn)行全面排查，確保船機(jī)設(shè)備的性能、船況、配員等均能滿足現(xiàn)場施工要求。按照分項(xiàng)工程開工報審的要求，人員、材料、船機(jī)設(shè)備等各項(xiàng)報審手續(xù)完備后，開始進(jìn)行水上沉樁施工。

3.2 鋼管樁制造及運(yùn)輸

樁基是碼頭工程施工的重點(diǎn)，鋼管樁的制作及涂裝的質(zhì)量直接影響碼頭的耐久性和結(jié)構(gòu)安全，本工程地處外海，自然條件極惡劣，為了保證鋼管樁的生產(chǎn)質(zhì)量，選用專業(yè)廠家進(jìn)行制作，制作完成后在廠內(nèi)進(jìn)行防腐，再由運(yùn)輸駁運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場安裝，每批管樁出廠時需同時提供出廠合格證和質(zhì)保書，廠家按照提供的每駁管樁加工計劃加工完成并經(jīng)驗(yàn)收合格后，再按順序進(jìn)行落駁，由拖輪拖運(yùn)至施工現(xiàn)場。

本項(xiàng)目采用駁船運(yùn)輸，駁船具備足夠的長度和穩(wěn)定性，裝駁時按照沉樁順序及編號，對稱堆放，并繪制落駁圖。由于樁長度較長，裝駁時使用小型木方找平，并用纜索緊固，使支點(diǎn)處在同一平面上，避免折樁。裝卸時使用鋼管樁上的吊耳，嚴(yán)禁出現(xiàn)損壞防腐涂層的操作方法，相鄰鋼管樁之間的吊耳用麻袋外包。經(jīng)檢查合格后的成品鋼管樁按不同的規(guī)格分別堆存，堆放形式和層數(shù)應(yīng)安全可靠，避免產(chǎn)生縱向變形和局部壓曲變形，堆放要整齊，底部及管與管之間墊放軟物，避免破壞防腐涂層。

3.3 測量控制

根據(jù)本工程外海離岸施工的特點(diǎn)，采用GPS系統(tǒng)進(jìn)行沉樁測量定位，沉樁平面偏位控制標(biāo)準(zhǔn)符合設(shè)計及規(guī)范要求。利用GPS RTK定位技術(shù)進(jìn)行沉樁定位測量具有定位方便、速度快的特點(diǎn)，可實(shí)時提供放樣點(diǎn)的三維坐標(biāo)且不受天氣影響，可全天候作業(yè)，在外海水域作業(yè)優(yōu)勢突出。

打樁船利用GPS/RTK模式遠(yuǎn)距離打樁定位系統(tǒng)進(jìn)行海上沉樁定位的工作步驟如下：

（1）基準(zhǔn)站的建立，根據(jù)業(yè)主提供的控制點(diǎn)在現(xiàn)有圍墾堤及黃海大橋上設(shè)置加密控制網(wǎng)，并選定一個沉降穩(wěn)定的加密控制點(diǎn)作為數(shù)據(jù)鏈發(fā)射電臺的基準(zhǔn)站，距本工程最遠(yuǎn)處10km，滿足GPS/RTK差分定位需求。

（2）在打樁船的適當(dāng)部位布設(shè)2個流動站，一般布設(shè)在船縱橫軸線或其平行線上，能代表船的具體位置和方向，以RTK作業(yè)模式，實(shí)時測出該船上2個固定點(diǎn)的三維坐標(biāo)，通過GPS RTK打樁定位工程軟件將基準(zhǔn)站GPS坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為大橋工程坐標(biāo)和設(shè)計高程系統(tǒng)的高程，從而就知道打樁船的位置和方向。

（3）通過各種傳感器，測出樁到2個固定點(diǎn)的相對距離、樁架傾斜度及其與樁船縱（橫）軸線水平夾角、樁頂標(biāo)高等，從而利用打樁定位工程軟件計算出樁在設(shè)計中心處的設(shè)計坐標(biāo)及偏位、樁的扭角、傾斜度、樁頂（尖）標(biāo)高等。

3.4 水上沉樁

（1）確定沉樁順序及設(shè)備，根據(jù)樁位布置及樁的斜度、扭角，綜合考慮樁船的尺寸以及運(yùn)轉(zhuǎn)的有效性與合理性，并且受一期碼頭港池疏浚等因素影響，制定沉樁施工順序，然后進(jìn)行棧橋區(qū)域沉樁施工，棧橋區(qū)域沉樁施工順序?yàn)閺囊黄诖a頭側(cè)向碼頭側(cè)進(jìn)行，最后再由工作平臺向東，完成全部沉樁任務(wù)。

（2）打樁船拋錨定位，按照沉樁順序進(jìn)行打樁船的拋錨定位。施工前根據(jù)實(shí)際的工況條件，應(yīng)確保纜繩能夠滿足現(xiàn)場的要求，避免出現(xiàn)纜繩斷裂和走錨的現(xiàn)象。使用拖輪將打樁船拖航至擬打樁位置，由起錨艇將打樁船的錨逐一送至指定位置進(jìn)行拋錨，拋錨后通過錨機(jī)將纜繩收緊，根據(jù)船上的定位系統(tǒng)絞至打樁地點(diǎn)。拋錨定位總原則是：所有錨纜不影響已施沉的樁，同時應(yīng)方便運(yùn)樁駁船送樁。打樁船及定位駁需注意各錨位的布置情況，每天作業(yè)前檢查各纜繩是否牢固可靠，如遇大風(fēng)及時加纜和錨，杜絕前后錨纜在同時拉緊的情況下移船。

（3）管樁起吊，按要求，鋼管樁沉樁起吊應(yīng)采用三點(diǎn)吊，另一面吊點(diǎn)用于翻轉(zhuǎn)鋼管樁吊入樁架龍口。索具選用卸扣，吊索選用鋼絲繩。

（4）管樁定位，操縱室通過觀察樁架上的角度測量儀調(diào)整樁架的傾斜度，以使樁身斜率符合設(shè)計要求；再根據(jù)預(yù)先輸入的單樁平面扭角（方位角）、平面坐標(biāo)，依據(jù)船上專用的GPS定位系統(tǒng)顯示的圖形和數(shù)據(jù)，通過調(diào)整船位的方法，使樁到達(dá)設(shè)計位置。

（5）沉樁，樁就位后，將打樁船上錨纜帶緊，以保持樁位和船體穩(wěn)定。樁自沉穩(wěn)樁，同時監(jiān)測樁位的變化，如果樁位變化超過允許的誤差范圍，立即停止樁的下沉，將樁拔起，查明原因，重新定位。樁后壓錘，樁在壓錘穩(wěn)定后，松開抱樁器，啟動樁錘，開始進(jìn)行沉樁。開錘前檢查樁頂與替打底面是否密合，保證兩者的垂直。替打墊層是否均勻，替打和錘的豎直對中要保證，以免發(fā)生偏心錘擊。

（6）夾樁，本工程樁基施工在外海作業(yè)，鋼管樁沉樁后斜樁懸臂端較長，并受水流、風(fēng)浪、潮流的影響，打完樁后必須及時進(jìn)行夾樁施工。夾樁施工是用制作好的鋼抱箍套入已沉鋼管樁上，抱箍內(nèi)裹以厚膠皮，固定在標(biāo)高處后用型鋼、對拉螺桿把群樁和抱箍相互聯(lián)成整體。

3.5 技術(shù)保障措施

鋼管樁吊運(yùn)時，根據(jù)樁長的不同，采用3點(diǎn)吊運(yùn)工藝；起吊時要平穩(wěn)，防止相互碰撞；打樁前，應(yīng)測量沉樁區(qū)域水深和水下地形；打樁按落駁圖順序進(jìn)行，吊樁時應(yīng)考慮樁駁平衡，吊樁順序應(yīng)對稱起吊。樁錘、替打和樁三者始終在同一直線上，避免偏擊；在自沉或壓上錘和替打后，如發(fā)現(xiàn)樁基偏位超出規(guī)范要求，需將樁基拔起后，重新定位調(diào)整，禁止在沉樁過程中擠樁糾偏；漲、落潮時，應(yīng)隨潮水的漲、落適時松、緊纜繩，以保持船位不變和防止個別錨纜受力過大；沉樁應(yīng)連續(xù)，不要中途停頓，以免土壤恢復(fù)而增加其對沉樁的阻力；沉樁時，如現(xiàn)場的水下地形有斜坡段，則需預(yù)留出打樁偏位的提前量，確保最終的沉樁偏位滿足規(guī)范要求；當(dāng)施工第一根樁時，匯同業(yè)主、設(shè)計單位、監(jiān)理組現(xiàn)場觀察沉樁過程，并確定停錘標(biāo)準(zhǔn)，作為以后施工的控制停錘標(biāo)準(zhǔn)；為防止在風(fēng)浪、水流及斜樁自重的作用下樁傾斜偏位等，沉樁后應(yīng)及時夾樁；當(dāng)預(yù)計出現(xiàn)臺風(fēng)或大浪時，必須檢查樁頭連接情況并采取必要的加固措施；運(yùn)樁和打樁過程中，嚴(yán)禁碰撞鋼管樁、破壞防腐涂層；認(rèn)真做好沉樁施工記錄，沉樁記錄要準(zhǔn)確反映停錘前幾次的貫入度；沉樁過程中以及沉樁完成后應(yīng)積極安排檢測單位做好高應(yīng)變動力檢測試驗(yàn)，并及時進(jìn)行典型施工總結(jié)，報設(shè)計單位確定沉樁停錘標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)束語

海上沉樁施工環(huán)境復(fù)雜，難度高，本文根據(jù)南通市洋口港區(qū)橋梁和液化碼頭工程項(xiàng)目現(xiàn)場沉樁施工當(dāng)中存在的具體問題和難點(diǎn)，分析了在典型海上沉樁施工中的控制技術(shù)要點(diǎn)，這其中材料供應(yīng)、設(shè)備選型、人員培訓(xùn)、測量控制、施工技術(shù)措施保障等方面都是必須要關(guān)注和重點(diǎn)控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，做到全過程的防范和控制，才能保證沉樁施工的質(zhì)量和安全。

[1] 潘路,劉星.海上超大型鋼管樁沉樁工藝研究[J].工程技術(shù),2016,(20):85-85.

[2] 梁達(dá)志.高樁碼頭鋼管樁施工質(zhì)量控制[J].中國水運(yùn),2015,(9):62-63.