李坤

（中交第三航務(wù)工程局有限公司廈門分公司）

1 工程概況

中廣核平潭大練海上風(fēng)電場項(xiàng)目C 區(qū)18 臺(tái)單樁基礎(chǔ)及20 臺(tái)風(fēng)機(jī)安裝工程位于平潭大練、小練東北側(cè)及白青東北側(cè)，場址分A、B、C 三塊區(qū)域，其中C 區(qū)位于大練島北側(cè)，中心距離海壇島約2.4km，水深約10～25m，泥面標(biāo)高16.0～28.0m，共有28 臺(tái)4MW 風(fēng)機(jī)，共計(jì)112MW。本標(biāo)段位于C 區(qū)，有單樁基礎(chǔ)共18 臺(tái)，樁徑分別為5.5～6.8m 和5.5～6.3m，樁長71.6～84.6m，樁重725～910t。

本工程所處海域受大風(fēng)、波浪、涌浪、流速等自然環(huán)境影響大，尤其處于夏季臺(tái)風(fēng)期、冬季季風(fēng)期異常氣象時(shí)期，根據(jù)氣象資料顯示因開闊海域的涌浪影響，年有效工作日不到年日歷日的一半。單樁基礎(chǔ)頂法蘭直徑5.5m、壁厚、樁重，屬超大型管樁基礎(chǔ)。

2 沉樁施工工藝

單樁基礎(chǔ)鋼管樁的沉樁難度較大，工程為無掩護(hù)外海施工，現(xiàn)場的天氣狀況欠佳，季風(fēng)、臺(tái)風(fēng)對(duì)施工的干擾作用較強(qiáng)，有效作業(yè)時(shí)間緊張。同時(shí)施工現(xiàn)場的水深具有較明顯的階段性變化，沙洲有偏移以及移動(dòng)的特點(diǎn)。在較為嚴(yán)苛的施工條件中需要綜合考慮到安全、質(zhì)量、效率多重要求。經(jīng)技術(shù)分析后項(xiàng)目采用高潮位移船駐位的施工工藝。

3 垂直度監(jiān)測方法的對(duì)比分析與選擇

錘擊是沉樁施工中的關(guān)鍵作業(yè)環(huán)節(jié)，樁錘和樁體應(yīng)共處相同的軸線上，否則易出現(xiàn)偏心錘擊現(xiàn)象。盡可能減小鋼管樁的沉樁偏差，基本要求為：位置允許偏差≤50cm，高程允許偏差≤5cm，樁軸線傾斜度偏差≤3%。

全站儀觀測法是一種應(yīng)用較為廣泛的方法，具有測量精度高的特點(diǎn)，但也存在不足之處，主要體現(xiàn)在如下幾方面：

⑴全站儀觀測法所涵蓋的操作流程較多，需按照“停錘→適配全站儀→測量→拆除全站儀→打樁”的順序循環(huán)操作，在測量工作中耗費(fèi)較多的時(shí)間，隨之影響打樁的效率。而現(xiàn)場有效作業(yè)時(shí)間短，因此在效率層面存在可行性欠佳的情況。

⑵全站儀運(yùn)行期間涉及到手動(dòng)調(diào)平操作，為滿足此要求應(yīng)配套支腿船或是其它裝置，作為穩(wěn)固作業(yè)平臺(tái)而使用，由此明顯增加工作量。

針對(duì)全站儀觀測法在實(shí)際應(yīng)用中的不足之處，項(xiàng)目技術(shù)人員進(jìn)一步探索，提出掃描儀計(jì)算樁心坐標(biāo)法和液壓沖擊錘間接測量法并展開對(duì)比分析，從中選擇具有可行性的方法[1]。

4 測量控制網(wǎng)

⑴測量控制網(wǎng)的建立。本工程由業(yè)主提供測量控制點(diǎn)，我公司會(huì)同監(jiān)理等有關(guān)人員進(jìn)行首級(jí)控制網(wǎng)（點(diǎn)）的現(xiàn)場交接，對(duì)現(xiàn)場控制點(diǎn)的狀況做好記錄，如發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場的控制點(diǎn)發(fā)生破壞應(yīng)立即在資料交接單上注明。并在進(jìn)點(diǎn)后的7 天內(nèi)建立平面控制網(wǎng)坐標(biāo)系統(tǒng)與高程控制網(wǎng)，并報(bào)監(jiān)理人復(fù)核后批準(zhǔn)。①布網(wǎng)原則。根據(jù)《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》（GB/T 18314-2009）布網(wǎng)原則為基本布網(wǎng)原則?？紤]到本網(wǎng)高程傳遞距離遠(yuǎn)、精度要求高，網(wǎng)中邊長長度差異較大等特點(diǎn)，布網(wǎng)時(shí)應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)長邊結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；②坐標(biāo)系統(tǒng)與起算坐標(biāo)。根據(jù)業(yè)主提供的測量控制點(diǎn)作為平面和高程起算點(diǎn)，再增加加密點(diǎn)，布置施工控制網(wǎng)。在解算時(shí)選擇其中三個(gè)點(diǎn)作為已知起算點(diǎn)，其余已知點(diǎn)作為檢查點(diǎn)，同時(shí)解算出各加密點(diǎn)的坐標(biāo)；③基本網(wǎng)形?；€超過5km，采用3 臺(tái)以上儀器靜態(tài)同步觀測，靜態(tài)同步觀測的基本網(wǎng)形為多邊形。基線小于5km，可以采用與參考站聯(lián)測的星型網(wǎng)。未直接聯(lián)測臨近點(diǎn)之間的最短推算路線中基線數(shù)不超過3 條，最短推算路線中基線數(shù)總長度應(yīng)不超過未直接聯(lián)測臨近點(diǎn)之間距離的3 倍；④閉合環(huán)。所有參與平差和其他后處理的獨(dú)立基線均能構(gòu)成不超過5 條邊的閉合環(huán)，以保證對(duì)基線的外業(yè)可靠性進(jìn)行必要的校核[2]。

⑵參考站的建立。本工程海上沉樁施工平面和高程控制采用實(shí)時(shí)厘米級(jí)精度的GPSRTK 定位技術(shù)為主，GPSRTK 技術(shù)應(yīng)用需有基準(zhǔn)站點(diǎn)位坐標(biāo)及適用于施工區(qū)域的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。選擇的基準(zhǔn)站應(yīng)覆蓋整個(gè)施工海域，由于信號(hào)覆蓋范圍在15km內(nèi)，根據(jù)施工海域離岸最近控制點(diǎn)不超過8km，故在控制點(diǎn)G-215 設(shè)立基準(zhǔn)站。在G-215 架設(shè)基準(zhǔn)站時(shí)，要考慮設(shè)備供電、發(fā)射天線及GPS衛(wèi)星天線固定并采取相應(yīng)措施做好儀器主機(jī)及電源設(shè)備防淋工作等。根據(jù)現(xiàn)場勘察，參考站有良好的對(duì)天通視條件，點(diǎn)位周圍沒有較強(qiáng)的電磁波輻射源，如雷達(dá)、微波站、發(fā)電廠等。

5 測量步驟

根據(jù)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)施工技術(shù)要求，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)分為高樁基礎(chǔ)與單樁基礎(chǔ)，其中單樁基礎(chǔ)鋼管樁沉樁允許偏差：位置允許偏差≤50cm，高程允許偏差≤5cm，基礎(chǔ)頂法蘭水平度（樁軸線傾斜度）偏差≤3‰。測量方案的編制與實(shí)施需滿足上述三大主要指標(biāo)，則測量施工放樣主要由三部分組成：穩(wěn)樁平臺(tái)定位、工程樁平面及高程控制、工程樁傾斜度控制。

⑴穩(wěn)樁平臺(tái)定位。平臺(tái)船上的穩(wěn)樁平臺(tái)工程樁所處相對(duì)位置通過測量計(jì)算，將結(jié)果輸入平臺(tái)船座標(biāo)系統(tǒng)。平臺(tái)船按輸入座標(biāo)行駛至工程樁所在位置，再使用GPRS-RTK 復(fù)核工程樁中心位置，無誤后進(jìn)行4 根工藝樁的插打，插打過程中密切關(guān)注有無偏差，工程樁外側(cè)距離龍口三側(cè)結(jié)構(gòu)鋼管距離為60cm，便于調(diào)節(jié)工程樁沉樁過程的垂直度，穩(wěn)樁平臺(tái)搭設(shè)過程龍口相對(duì)位置偏差定于±15cm。穩(wěn)樁下平臺(tái)頂面標(biāo)高為+10m，通過樁身上的刻度，算出位于+10m 處工藝樁所在刻度位置。確定位置后將穩(wěn)樁平臺(tái)與工藝樁間通過套筒連接。

⑵工程樁平面及標(biāo)高控制。在穩(wěn)樁下平臺(tái)四根工藝樁沉設(shè)完畢并加固后，再進(jìn)行2 根定位樁的插打，插打到位進(jìn)行焊接牢固后，用GPS 在平臺(tái)上放樣出工程樁中心的十字軸線并作出標(biāo)記，通過定位裝置使樁身十字軸線標(biāo)記與平臺(tái)十字軸線標(biāo)記重合。實(shí)測平臺(tái)的頂面高程并標(biāo)記。

加工可移動(dòng)的標(biāo)高指示裝置，帶水平指針或裝激光指向器，并具備可調(diào)節(jié)高低及水平功能。打樁前安裝在平臺(tái)上，將水平指針指向樁身畫有刻度側(cè)。根據(jù)測定的平臺(tái)頂標(biāo)高、設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高，調(diào)整水平指針到合適的標(biāo)高，錘擊時(shí)通過樁身刻度與指針的相對(duì)關(guān)系進(jìn)行沉樁記錄和樁頂標(biāo)高控制。

⑶工程樁軸線傾斜度控制。根據(jù)現(xiàn)場施工條件有以下幾種監(jiān)測方法：全站儀觀測法、激光垂準(zhǔn)儀觀測法、鋼絲垂吊法、水平尺觀測法。

上述幾種方法均存在一定的局限性，其中全站儀需在平臺(tái)較穩(wěn)定時(shí)觀測；激光垂準(zhǔn)儀及鋼絲垂吊均需在鋼管樁上安裝輔助設(shè)施且實(shí)時(shí)性不高；水平尺較短，制樁橢圓度對(duì)實(shí)測精度影響較大。從施工工藝、風(fēng)浪影響及實(shí)時(shí)性等方面考慮，采用“高精度數(shù)顯水平尺粗調(diào)，全站儀進(jìn)行精調(diào)”的監(jiān)測技術(shù)，主要措施如下：①鋼管樁入泥前，采用2 把高精度數(shù)顯水平尺測量樁身正交兩個(gè)軸線的垂直度，也可測量多個(gè)不同側(cè)面進(jìn)行比較；在入泥過程中實(shí)時(shí)反映測量數(shù)據(jù)，確保垂直度控制在1‰以內(nèi)；②鋼管樁入泥后，采用2 臺(tái)90°方向布置的全站儀觀測樁身切邊傾斜度，并計(jì)算垂直度，在樁身垂直度≤1‰條件下插樁；沉樁過程中按上述方法全程監(jiān)測[3]。

⑷全站儀觀測法。兩臺(tái)全站儀架設(shè)在平臺(tái)邊緣，兩條觀測視線分別與起重船吊臂軸線垂直和平行，并通過樁切邊。兩臺(tái)全站儀視線正交為宜。測量設(shè)備投入為中海達(dá)V30 雙頻接收機(jī)2 臺(tái)、全站儀2 臺(tái)、激光掃平儀1套等，詳見表1。

通過全站儀觀測樁身切邊上兩個(gè)不同高度（高差≥20m）的水平投影差與高差計(jì)算該方向的樁身傾斜度，通知起重工調(diào)整。兩個(gè)正交視線上的樁身垂直度均達(dá)到要求后，樁軸線傾斜度就滿足設(shè)計(jì)要求。

高樁基礎(chǔ)鋼管樁沉樁允許偏差：位置允許偏差≤50cm，高程允許偏差≤5cm，由于采用專業(yè)打樁船進(jìn)行高樁的沉樁，所以在打樁船打樁前復(fù)核其打樁系統(tǒng)定位的準(zhǔn)確性，符合精度后再進(jìn)行后續(xù)施工作業(yè)。在沉樁開始時(shí)測量人員時(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)顯示的樁位偏差，滿足設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行下樁。開始錘擊時(shí)，測量人員分為2 班，一班人對(duì)照打樁系統(tǒng)記錄沉樁的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，如貫入度、錘擊數(shù)、錘擊能量等，另外一班人近距離觀測沉樁進(jìn)度，并與打樁系統(tǒng)的進(jìn)度進(jìn)行核對(duì)看是否一致（主要核對(duì)貫入度與樁尖標(biāo)高），直至沉樁完成后再用RTK 進(jìn)行樁位的平面與高程復(fù)核并做好相應(yīng)的測量數(shù)據(jù)記錄。

表1 測量儀器配置

6 結(jié)束語

影響海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)沉樁垂直度的因素很多，本文主要從測量方法和步驟出發(fā)對(duì)如何控制沉樁垂直度進(jìn)行了介紹。實(shí)際測量中，不但需要好的測量方法，更需要有豐富經(jīng)驗(yàn)測量人員，還需抱樁平臺(tái)強(qiáng)大的抱樁頂升能力支持，才能最優(yōu)地控制沉樁垂直度。