潮間帶傾斜鋼管樁吊打沉樁施工技術(shù)及質(zhì)量控制

中交四航局第三工程有限公司，廣東 湛江 524005

1 工程概況

越南朔莊一期海上風(fēng)電項目位于越南南端的朔莊省沿海地區(qū)，擬建10臺單機3.3MW的風(fēng)電機組，裝機規(guī)模為30MW。場址離岸距離為1～3km，按越南國家高程平面計算場區(qū)泥面高程約為-2.8～-0.8m，當(dāng)?shù)爻蔽粎^(qū)間約為-2.12～+2.18m。每臺風(fēng)機基礎(chǔ)設(shè)計采用6根外徑1.4m、壁厚25mm、長62～71m的傾斜鋼管樁，按傾斜度1∶6沿圓周均勻布置。由于水深較淺，常用的打樁船無法滿足吃水要求，經(jīng)研究討論采用“平板駁”坐灘后作為工作平臺，采用吊機+定位架進(jìn)行傾斜鋼管樁吊打的沉樁工藝。

2 定位架設(shè)計

為了滿足斜樁吊打工藝的實施，項目部采用輔助沉樁定位架。定位架由三大部分組成，即定位錨樁基礎(chǔ)、定位架和限位架，在工廠按設(shè)計圖紙加工成型，運輸?shù)浆F(xiàn)場組拼。沉樁定位架的設(shè)計需考慮以下六個主要參數(shù)的要求：（1）沉樁定位架的整體強度和穩(wěn)定性滿足吊打施工要求，并根據(jù)吊打施工過程的主要工序和工況進(jìn)行分步驟、分階段受力分析，確保施工安全。（2）沉樁定位架每次安裝后可同時實現(xiàn)6根工程樁的定位，沉樁定位架上、下導(dǎo)向輪相對位置與工程樁按1∶6斜率要求相匹配，且沉樁后樁位偏差滿足設(shè)計要求。（3）上、下導(dǎo)向輪樁架設(shè)置微調(diào)裝置，其中頂層內(nèi)側(cè)導(dǎo)向輪調(diào)節(jié)行程為180mm，其他導(dǎo)向輪調(diào)整行程約為140mm。（4）為了沉樁后定位架可拆除，在頂層限位架位置采用伸縮調(diào)節(jié)裝置，每個樁位沉樁至定位架頂部時通過收起上層限位架后繼續(xù)將樁施打至設(shè)計標(biāo)高。（5）上層限位通過滑輪裝置，使6個樁位共用1個上層限位架。通過上、下層限位架微調(diào)裝置可防止樁架蹩樁現(xiàn)象，便于樁架拆除。（6）考慮導(dǎo)向輪與鋼管樁間摩擦可能造成鋼管樁防護(hù)涂層的損壞，定位架與工程樁接觸處的活動限位支架用尼龍滾輪滾動接觸。定位架現(xiàn)場安裝效果圖見圖1。

圖1 定位架現(xiàn)場安裝效果圖

3 定位架安裝

（1）船舶定位。高潮位時平板駁拋錨定位，采用GPS定位將施工船舶移至沉樁位置。（2）錨樁插打。施工前測量放樣錨樁位置并用木樁做標(biāo)記(木樁高潮位露出水面)，同時在機位附近搭設(shè)臨時測量平臺，使用全站儀監(jiān)測沉樁樁位。錨樁采用駁船上吊機和振動錘進(jìn)行插打，插打前先利用安裝在船舷的吊機進(jìn)行立樁，立樁后夾振動錘并將鋼管樁起吊至定好的位置插打，錨樁插打深度應(yīng)按計算要求的深度進(jìn)行，如果插打深度不足應(yīng)進(jìn)行校核并采取措施，如采用雙錨樁的方法確保錨樁的承載力滿足要求。（3）錨樁插打完成后，按設(shè)計標(biāo)高割平錨樁樁頭。（4）定位架安裝。為保證定位架安裝位置正確，安裝前在錨樁頂上測量放樣出定位架的安裝位置，并在錨樁頂上與定位架接觸部位焊接限位卡槽。然后測量人員對定位架進(jìn)行方位校正，將坐灘后的平板駁作為測量平臺，架設(shè)全站儀進(jìn)行觀測，對比鋼管樁設(shè)計坐標(biāo)和架子底層限位架中心坐標(biāo)偏差，利用吊機進(jìn)行微調(diào)，直至定位架定位滿足要求。（5）定位架加固。定位架安裝完成后，為了保證定位架安裝后的整體穩(wěn)定性，在穩(wěn)樁架精定位完成后在錨樁頂部與穩(wěn)樁架接觸部位焊接型鋼門字架固定。（6）限位滾輪安裝與調(diào)整。定位架平臺按設(shè)計標(biāo)高安裝完成后，調(diào)整上、下層限位滾輪位置，為工程樁施工做好準(zhǔn)備。

4 鋼管樁吊打施工工藝

（1）鋼管樁立樁。平板駁和運樁駁趁高潮位在穩(wěn)樁架旁駐位，利用平板駁上的800t吊機和320t吊機進(jìn)行抬吊取樁、立樁。立樁時采用800t吊機掛鉤帶力起吊，同時采用320t吊機掛鉤慢慢下放，最終使鋼管樁豎立。（2）鋼管樁定位。鋼管樁定位前，首先調(diào)節(jié)頂層和底層的限位架導(dǎo)向輪至6∶1的傾斜度，為確保打樁錘順利通過穩(wěn)樁架及考慮斜樁變俯趨勢，在調(diào)節(jié)頂層限位架導(dǎo)向輪時向外預(yù)留15cm偏位。完成后800t吊機將鋼管樁吊至穩(wěn)樁架平臺設(shè)計樁位定位，當(dāng)樁底穿過穩(wěn)樁架底層平臺限位口后，再控制吊機擺位旋轉(zhuǎn)使鋼管樁傾斜套入穩(wěn)樁架頂層平臺限位口，吊機慢松鋼絲繩下樁，樁身沿著上下限位平臺導(dǎo)向輪緩慢下沉，樁底入土前進(jìn)行樁身傾斜度調(diào)整和坐標(biāo)測量，確認(rèn)無誤后鋼管樁在自重作用下下沉至穩(wěn)定狀態(tài)，復(fù)測鋼管樁偏位無誤后解除連接樁身吊索，完成鋼管樁定位。（3）振動錘初打。為了增加鋼管樁入土深度和穩(wěn)定性，先采用ICE44B振動錘進(jìn)行初打。振動錘初打過程中應(yīng)監(jiān)測鋼管樁偏位和傾斜度，如有較大偏差，應(yīng)及時調(diào)整。振動錘初打過程鋼管樁偏位可以通過架子頂部千斤頂和吊機配合微調(diào)，調(diào)節(jié)至滿足設(shè)計要求后繼續(xù)施打直至鋼管樁無明顯下沉。（4）液壓沖擊錘沉樁。振動錘初打結(jié)束后換用YC40液壓沖擊錘沉樁，沉樁分為兩個步驟，第一步是將鋼管樁沉樁至錘帽距離穩(wěn)樁架頂層平臺約1m處，第二步是將頂層限位架旋轉(zhuǎn)180°至下一樁位，再將鋼管樁施打至設(shè)標(biāo)標(biāo)高。YC40液壓沖擊錘打樁過程前期采用小能量施打，后續(xù)根據(jù)貫入度實際情況逐漸加大能量施打。

5 沉樁質(zhì)量控制

鋼管樁沉樁后樁頂平面位置偏差應(yīng)小于±150mm，樁身傾斜度偏差不超過1%，標(biāo)高允許偏差為0～50mm，且鋼管樁采用聚氨酯玻璃鱗片漆防腐涂層，對防腐要求較高。為保證鋼管樁沉樁質(zhì)量滿足要求，該項目采取以下措施。

（1）定位架穩(wěn)定性驗算。如定位架剛度和強度不足，可能會使樁位產(chǎn)生過大偏位，甚至可能導(dǎo)致定位架失穩(wěn)和鋼管樁傾覆。為保證定位架剛度和強度符合要求，項目部委托具有相應(yīng)資質(zhì)的單位對定位樁架在不同工況條件下的受力、變形進(jìn)行驗算，并對定位錨樁單樁豎向、水平承載力進(jìn)行驗算，提供單樁豎向、水平向受力結(jié)果，以確保定位架穩(wěn)定性滿足施工要求。（2）定位架偏位控制。沉樁施工前趁潮將定位架錨樁按照設(shè)計孔位放樣標(biāo)記，定位架錨樁的直徑采用1m直徑鋼管樁，錨樁插打到位后，按定位架安裝標(biāo)高對錨樁頂進(jìn)行修整，當(dāng)錨樁存在一定偏差時，可通過調(diào)整定位架與錨樁的相對位置提高定位架安裝精度。為確保工程樁精度滿足要求，結(jié)合工程樁允許偏差要求，錨樁和定位架安裝偏差控制如表1所示。錨樁與定位架連接固定后對定位架安裝位置進(jìn)行放樣，可通過安裝在定位架底座六角位置的桿件，采用全站儀選擇其中3個點作為基準(zhǔn)點進(jìn)行觀測。（3）工程樁沉樁平面位置及傾斜度控制。為保證工程樁沉樁偏位滿足設(shè)計要求，定位架安裝完畢后，對定位架上下層平臺每個樁位樁心坐標(biāo)進(jìn)行放樣，并計算出設(shè)計樁外邊緣位置與限位孔4個邊的距離，鋼管樁進(jìn)入樁架后，通過樁架上下限位架導(dǎo)輪微調(diào)裝置調(diào)整樁邊緣至限位空邊緣距離與計算值一致。考慮到定位架移除后傾斜鋼管樁會在自重作用下產(chǎn)生一定下?lián)?，因此對上定位架?nèi)側(cè)導(dǎo)輪要比設(shè)計位置預(yù)留一定偏位，根據(jù)現(xiàn)場施工驗證，預(yù)留偏位按向外側(cè)偏移150mm設(shè)置可以滿足平面位置及傾斜度的要求。（4）定位架和鋼管樁偏位監(jiān)測。沉樁過程巨大的沖擊力會對定位架平面位置及高程產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響沉樁精度。因此沉樁過程需要對定位架與鋼管樁進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測方法如下：①定位架位移監(jiān)測。沉樁過程中對定位架底座六角位置的桿件，選擇其中3個點作為基準(zhǔn)點進(jìn)行觀測，觀測基準(zhǔn)點在沉樁過程中是否發(fā)生沉降和偏位，發(fā)生較大位移時應(yīng)當(dāng)立即停止作業(yè)查明原因。②鋼管樁位置監(jiān)測。沉樁入土過程，每5m深度對鋼管樁的偏差進(jìn)行復(fù)核。如果偏差超出規(guī)范允許要求應(yīng)及時停止沉樁進(jìn)行調(diào)整。同時，為了減少沉樁過程因定位架受力產(chǎn)生位移和變形產(chǎn)生的累計偏差，鋼管樁沉樁按照對稱分布的順序進(jìn)行。（5）沉樁停錘標(biāo)準(zhǔn)。沉樁過程要做好樁頂標(biāo)高的控制和沉樁記錄表的記錄，主要記錄錘擊數(shù)、落錘高度、入土深度、貫入度等信息。（6）鋼管樁防腐油漆保護(hù)。沉樁過程要特別注意鋼管樁防腐涂層的保護(hù)，由于海上修補鋼管樁防腐涂層受天氣和潮水影響比較困難，必須在定位架限位裝置與鋼管樁接觸位置采取保護(hù)措施，目前采用導(dǎo)向輪與樁身間支墊膠合板的方式，可以有效保護(hù)防腐涂層。

表1 定位樁安裝偏差控制表 單位：mm

6 結(jié)束語

通過以上施工工藝和質(zhì)量控制方法已完成20根鋼管樁沉樁，沉樁質(zhì)量都能滿足技術(shù)規(guī)范和設(shè)計要求。該項目傾斜鋼管樁定位架輔助吊打施工工藝可以為其他類似項目提供借鑒。