蔣峰 中交一航局第五工程有限公司

1.項目概況

馬塔巴里超臨界燃煤電廠配套碼頭項目，重點建設內(nèi)容包含1座煤炭碼頭和1座油品兼重件碼頭。碼頭采用到高樁梁板結(jié)構(gòu)，基樁為樁徑Φ914.4＊16mm的SKK490鋼管樁，以直樁和斜樁兩種方式布置。施工現(xiàn)場的土層以淤泥層、砂土層、粘土層、粉細砂層為主，地質(zhì)勘察結(jié)果顯示，土層泥面以下15～20m的地層偏軟，樁端約5m范圍內(nèi)的地質(zhì)較硬，對于各自的平均標貫擊數(shù)，前者為25，后者在50以上。

2.超長鋼管樁沉樁施工的現(xiàn)場準備工作

2.1 疏浚

小潮的高潮位+1.0 m，低潮位-1.2m；大潮的高潮位+2.2m，低潮位-2.1m。樁基施工時，沉樁作業(yè)優(yōu)先從引橋陸側(cè)開始，但該處的水深有限，未達到打樁船吃水條件，因此先安排挖泥疏浚作業(yè)，以便提供更大的吃水深度，確保平潮以上水位時打樁船可正常作業(yè)。疏浚底標高為-1.8m，疏?？偭考s1200m3。

引橋基礎部分疏浚以水上作業(yè)的方式完成，基本施工思路如圖1所示：

圖1 疏浚斷面

（1）根據(jù)1000t方駁的結(jié)構(gòu)特點和運行特性，對其做改造升級，形成滿足施工要求的挖泥船；以焊接的方法在甲板上設泥倉，以便暫放疏浚料；于船首處安排一臺長臂300LC-V，此設備輔助作業(yè)，高效挖泥和卸泥。

（2）考慮到疏浚期間邊坡可能失穩(wěn)的情況，在疏?，F(xiàn)場的東側(cè)邊線靠岸側(cè)偏移4m的位置打設樁徑φ100mm～φ200mm不等、長度均為4m的圓木樁，形成一排穩(wěn)定的擋土結(jié)構(gòu)，木樁的打設用長臂挖掘機完成。測量人員組織疏浚區(qū)域測量放線，界定疏浚的作業(yè)范圍；疏浚期間，用水陀螺測量水深，根據(jù)實測結(jié)果判斷其是否滿足設計標高的要求。

2.2 清淤

改造的簡易挖泥船用拖輪運至現(xiàn)場，長臂挖掘機駐位在方駁上，根據(jù)工程要求及時清淤。嚴格限定長臂挖掘機的作業(yè)范圍，僅允許其在加固夾板上移動，且由專員在現(xiàn)場指揮，保證作業(yè)的規(guī)范性。挖泥從陸側(cè)開始，有序向海側(cè)推進。疏浚期間，長臂挖掘機及時清理疏浚料，將此部分存儲在后方的泥倉內(nèi)，隨著疏浚量的增加，泥倉內(nèi)堆積的疏浚料逐步增加，待泥倉達到滿倉狀態(tài)時，在拖輪的輔助下將簡易挖泥船轉(zhuǎn)至指定點位，以便向陸側(cè)卸載疏浚料。棄泥點配套1臺SY215C挖掘機，其作用在于將卸載的疏浚料整平。

3.超長鋼管樁沉樁施工技術(shù)

3.1 測量控制

水上沉樁定位采用南方測繪沉樁定位系統(tǒng)。打樁船上設兩臺以RTK方式工作的GPS流動站、五臺傾角傳感器，實時監(jiān)測船體的位置、方向和狀態(tài)，通過軟件系統(tǒng)處理后給出打樁船的移動方向和移動量，據(jù)以調(diào)整船位。陸上聯(lián)合應用到全站儀、經(jīng)緯儀，通過兩類儀器的協(xié)助，有效校核打樁船定位精度，確保全程比例誤差≤1PPm，平面坐標固定誤差≤8mm。

為提高測量控制水平，樁位定點先用沉樁定位系統(tǒng)粗調(diào)，再聯(lián)合應用陸上全站儀和經(jīng)緯儀，精細調(diào)節(jié)樁的垂直度，直至滿足沉樁定位要求為止。沉樁過程中，全站儀測量，作業(yè)人員根據(jù)實測結(jié)果靈活控制沉樁標高，如圖2、圖3所示。

圖2 陸地全站定位

圖3 打樁船GPS定位

沉樁時，最后1m每10擊停錘讀數(shù)（根據(jù)要求，沉樁貫入度的控制需要著重考慮的是最后3陣，其中每陣10擊），對比分析實測結(jié)果與設計值，直至達到設計標高為止。鋼管樁有1～2m的富余樁長，因此在打樁后若實測樁頂標高超過設計標高，可以適當向下錘擊，直至與設計標高一致為止。

3.2 鋼管樁的裝船、運輸

3.2.1 鋼管樁的裝船

運輸駁船采用1000t方駁，按沉樁順序圖倒序過駁，以免出現(xiàn)樁序錯亂的異常狀況。裝駁及過駁時加強對樁體的有效防護，例如在樁間設置支墊，以免涂層受損。吊帶捆扎吊樁，在鋼絲繩與樁間墊土工布，以免由于吊樁而出現(xiàn)涂層遭刮蹭的情況。

吊樁前，先全面檢查參與吊裝的索具，確認無受損或是其它異常狀況后方可投入使用。鋼管樁裝船起吊采取2點吊的方法，用紅油漆在樁身上標記吊點的位置，以便準確吊樁。裝船時，樁體擺放層數(shù)最多為3層，層間設木枋，起到分隔、防護的作用。

3.2.2 鋼管樁的運輸

根據(jù)各場所采取相應的運輸方式：吉大港至施工現(xiàn)場，用交工83拖航運輸；場內(nèi)，以拖輪拖航的方式運輸，以便將鋼管樁轉(zhuǎn)至指定的沉樁點位。

3.3 船舶駐位

在拖輪的拖帶作用下，將打樁船轉(zhuǎn)移至沉樁周邊位置，船長嚴格聽從現(xiàn)場指揮，準確拋錨，而后設置浮漂，作為錨眼標志。沉樁全流程中，施工現(xiàn)場的潮位會有變動，因此根據(jù)潮位動態(tài)調(diào)節(jié)錨纜的松緊程度，采取此方法來保證船舶定位的準確性和沉樁的有效性。打樁船拋錨駐位需考慮到漲落潮以及其它環(huán)境因素的影響，必要時適當調(diào)節(jié)船內(nèi)壓艙水，確保作業(yè)全程船體的姿態(tài)均具有合理性。

打樁時，先安排打樁船準確就位。根據(jù)圖4所看，運樁駁駐位情況動態(tài)調(diào)節(jié)樁頂方向，若在打樁船左側(cè)，則采取的是樁頂方向朝打樁船的布設方式，若在右側(cè)則使樁尖朝打樁船。

圖4 運樁船裝樁示意圖

3.4 打樁船錨纜的布設

打樁前，全面檢查錨車和錨纜，確保各類設施均無誤；打樁船拋全方位錨，根據(jù)打樁點位的布設情況，使樁船順潮流方向停泊到位。

3.5 錘擊沉樁

3.5.1 沉樁流程

沉樁的基本流程為：油品兼重件碼頭的引橋、平臺→系纜墩→煤碼頭的北引橋、平臺、南引橋。

打樁前，項目部技術(shù)人員與打樁船人員溝通，確定適宜的沉樁順序，在保證打樁質(zhì)量的前提下，盡可能減少打樁船的移動頻率，每根樁的平面扭角方向及傾斜方向均要具有合理性，以便打樁船的順暢作業(yè)。

3.5.2 吊樁

以2點起吊的方式吊樁，每根鋼管樁吊點數(shù)量均為3個，在樁身同一直線上布設2個，分別距樁頂10.5m、距樁底0.207L（L為樁長），并在距離樁頂11.5m處布設1各吊點（與前兩個吊點對稱）。吊樁示意圖，如圖5所示。

圖5 管樁吊樁圖（m）

吊樁時，先用卡環(huán)將共處相同直線的2吊點與打樁船吊鉤連接，經(jīng)檢查，確認無誤后則緩慢起吊30cm，懸停以便觀察樁體的狀態(tài)，若其保持穩(wěn)定，則用卡環(huán)將剩余吊點與打樁船的吊鉤連接。

3.5.3 吊樁入龍口

同步啟動各吊鉤，適當將鋼管樁向上提起，打樁船絞錨后退，移船至沉樁樁位周邊區(qū)域，帶勁回收上部主鉤，下部副鉤則適當放松，經(jīng)過前述一系列動作后，將鋼管樁緩慢立起，將樁頂嵌入替打中，放松連接下部吊點的副鉤，關閉抱樁器。

3.5.4 鋼管樁定位

在確定樁位坐標后，將數(shù)據(jù)完整輸入至沉樁定位系統(tǒng)，由專員根據(jù)作業(yè)要求指揮打樁船調(diào)整錨纜，根據(jù)現(xiàn)場情況移動船位，調(diào)節(jié)好樁架的角度。沉樁測量是保證沉樁效果的重要舉措，為保證沉樁測量的精度，采用南方測繪GPS測量沉樁定位系統(tǒng)。在打樁船上配套兩臺GPS流動站和五臺傾角傳感器，以便在作業(yè)期間及時監(jiān)測，獲得反映船體位置、方向的信息，軟件系統(tǒng)接收測量信息，經(jīng)自動計算后確定打樁船的移動方向和移動量，進而根據(jù)計算結(jié)果對船位做靈活的調(diào)整，確認無誤后即可沉樁。工程采用的打樁船配套了沉樁定位系統(tǒng)，其具備記錄作業(yè)數(shù)據(jù)的功能，例如樁位偏移量、總錘擊數(shù)，打樁完成后，可打印特定階段內(nèi)的打樁記錄表，以便對打樁情況做更加準確的分析，同時也可作為沉樁記錄表的附件。陸上配套的全站儀和經(jīng)緯儀也實時觀測并記錄，形成沉樁記錄表。

3.5.5 鋼管樁的自沉、壓錘下沉

打樁后，解除設置在樁錘和替打間的鋼絲繩，主鉤以緩慢、勻速的狀態(tài)下放，依托樁和替打的自重作用自沉，無法繼續(xù)自沉時，下降樁錘，以錘擊的方式促進鋼管樁的下沉。壓錘結(jié)束且實測樁位偏差被控制在許可范圍內(nèi)后，解除捆樁鋼絲繩。

3.5.6 錘擊

沉樁時的錘擊作業(yè)采用的是國產(chǎn)D125-32型柴油打樁錘，錘擊前先由技術(shù)人員做詳細的檢查，例如核實樁位編號、樁型號、傾斜度等參數(shù)，若無誤則啟用該裝置，正式進行錘擊作業(yè)。

初始錘擊時不宜過猛，以小能量錘擊的方式為宜，根據(jù)貫入度判斷沉樁情況，待溜樁停止、樁身穩(wěn)定狀態(tài)較好后，方可打開抱樁器，以便進入正式錘擊環(huán)節(jié)。錘擊全程，樁身、樁架、樁錘中心軸線需重合，否則及時調(diào)整，以免出現(xiàn)偏心錘擊的異常狀況。

沉樁全程的錘擊應具有連續(xù)性，若中途間歇，將由于土壤恢復而導致沉樁的阻力加大。但為了避免樁錘過熱的問題，連續(xù)錘擊時間達到1h需適當間歇10～20min。

錘擊期間，現(xiàn)場測量人員和技術(shù)員加強觀測與記錄，沉樁貫入度、樁頂標高數(shù)據(jù)均要具有準確性，并完整體現(xiàn)在記錄表中。在做好此項工作后，能夠根據(jù)實測數(shù)據(jù)計算平均值。

經(jīng)過沉樁作業(yè)后，連接替打與樁錘，將兩者協(xié)同起吊；打樁船后退，移動至運樁方駁，繼續(xù)取樁、施打，按照前述提及的方法循環(huán)作業(yè)，最終保質(zhì)保量完成所有鋼管樁的打設作業(yè)。

4.結(jié)語

綜上所述，鋼管樁因兼具承載力強、耐久性好等優(yōu)勢而在碼頭工程中取得廣泛的應用，沉樁是其施工全流程中的重要環(huán)節(jié)，經(jīng)過本文的分析，提出鋼管樁錘擊沉樁的基本流程及各環(huán)節(jié)的作業(yè)要點，希望能夠為同仁提供參考。同時，在后續(xù)的碼頭工程中，工程技術(shù)人員仍需加強技術(shù)探索，結(jié)合現(xiàn)場條件深度優(yōu)化鋼管樁且尤其是超長鋼管樁的沉樁施工技術(shù)，夯實理論基礎，豐富施工經(jīng)驗，促進該項施工技術(shù)的持續(xù)進步。