淺海中棧橋鋼管樁基礎(chǔ)測(cè)量定位控制施工技術(shù)

徐小祥

(鐵道戰(zhàn)備舟橋處，山東齊河 251100)

1 工程概況

青島海灣大橋工程位于青島市膠州灣，連接青、紅、黃島，該橋全長(zhǎng)35.4 km，分期實(shí)施，一期工程全長(zhǎng)28.880 km。青島海灣大橋棧(Ⅱ)橋全長(zhǎng)3.399 km，采用鋼管樁基礎(chǔ)棧橋全長(zhǎng)3.6 km，棧橋設(shè)計(jì)跨度為15 m，棧橋使用橋面寬8.0 m，設(shè)計(jì)承重荷載為50 t，限速15 km/h，棧橋頂設(shè)計(jì)高程為 +5.0 m。棧橋樁采用φ630 mm×12 mm的Q235a鋼管樁。樁頂下橫梁采用2Ⅰ40b型鋼，主縱梁采用1.5 m高的“321”型普通型貝雷梁，共四組，每組布置兩榀。貝雷梁上依次鋪設(shè)Ⅰ25的橫向分配梁，間距1.50 m;Ⅰ12.6的縱向分配梁，間距30 cm;橋面板采用δ=12 mm鋼板，橋面板設(shè)置防滑條，橋面兩側(cè)焊接安裝1.2 m高φ48鋼管欄桿。棧橋在支棧橋入口處設(shè)有一個(gè)12 m寬倒車平臺(tái)。該棧橋由于長(zhǎng)度長(zhǎng)，工程量大，是整座跨海大橋施工的基礎(chǔ)性工程和控制性工程，鋼管樁施工工期緊、任務(wù)重，施工難點(diǎn)是海中定位極為不便，管樁測(cè)量定位控制方法直接決定了棧橋施工速度的快慢。

該橋棧橋基礎(chǔ)墩位處處于淺海灣中，水深約2 m～8 m，潮差1.5 m左右。海床表面有2 m～8 m泥砂覆蓋層，其下為硬巖層，海床表面較平整。

2 棧橋鋼管樁基礎(chǔ)施工總體方案比選

棧橋基礎(chǔ)鋼管樁施工一般可采取釣魚法逐跨推進(jìn)施工和海上大型打樁船多跨推進(jìn)施工。

釣魚法施工是由橋臺(tái)處開(kāi)始施工，將履帶吊安設(shè)在已完成的橋面上，吊裝懸臂導(dǎo)向支架，利用懸臂導(dǎo)向架精確打入棧橋基礎(chǔ)鋼管樁。沉樁合格后安裝焊接連接系和上部結(jié)構(gòu)及橋面系。釣魚法施工特點(diǎn):在經(jīng)濟(jì)上此法的施工比較合算，充分發(fā)揮履帶吊的作用，節(jié)省了海上運(yùn)輸船、海上打樁船的成本費(fèi)用，可以直接用汽車由陸上運(yùn)送物資器材，還可以直接利用陸上電力，此法工序?yàn)榫C合性，打樁、安裝整套工藝渾然一體。要合理安排、調(diào)度工序，使之緊張有序組織生產(chǎn)。但由于該棧橋較長(zhǎng)、工期緊、任務(wù)重，釣魚法施工不能滿足生產(chǎn)需要。

海上大型打樁船施工是利用其配套吊裝打樁設(shè)備配合振動(dòng)錘進(jìn)行管樁插打施工，比較安全，但由于棧橋施工線路長(zhǎng)，而海上打樁船體積龐大，移動(dòng)定位緩慢，施工效率較低，施工成本大，不經(jīng)濟(jì)，不宜采用。

對(duì)此，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工條件以及工期要求，考慮到棧橋基礎(chǔ)鋼管樁施工工程量大，比較以上2種方案，決定劃分3段采用3套浮吊打樁設(shè)備同時(shí)進(jìn)行平行作業(yè)施工的總體方案。即利用鐵路舟橋器材拼組的20 t浮吊配合吊裝DZ90A型振動(dòng)錘進(jìn)行管樁插打施工，利用鐵路舟橋器材拼組的10 t低架浮吊進(jìn)行連接系和棧橋上部結(jié)構(gòu)及橋面施工，整個(gè)施工按流水作業(yè)組織施工，鋼管樁插打?qū)蜓b置采用立式導(dǎo)向架和導(dǎo)向定位船(懸臂導(dǎo)向架)進(jìn)行施工，其中岸邊淺水區(qū)段采用立式導(dǎo)向架進(jìn)行定位，深水區(qū)段采用導(dǎo)向定位船進(jìn)行定位，測(cè)量采用GPS精確定位。由于舟橋器材拼組浮吊移動(dòng)靈活，定位船或立式導(dǎo)向架定位快速方便，能夠大大節(jié)約施工費(fèi)用、加快施工進(jìn)度。該方法施工較采用逐跨推進(jìn)施工(釣魚法施工)快速安全，較海上大型打樁船施工經(jīng)濟(jì)快速。

3 棧橋基礎(chǔ)管樁測(cè)量定位施工

3.1 測(cè)量?jī)x器選用

測(cè)量?jī)x器選用了先進(jìn)的全球衛(wèi)星測(cè)量定位系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱GPS RTK。GPS RTK主要分兩個(gè)部分，一個(gè)是RTK基站，一個(gè)是RTK流動(dòng)站。測(cè)量前首先要對(duì)設(shè)計(jì)院提供的首級(jí)導(dǎo)線控制點(diǎn)進(jìn)行檢核，確認(rèn)無(wú)誤后方可使用。施工時(shí)可以先建立強(qiáng)制對(duì)中觀測(cè)墩，以便將RTK基站安裝在觀測(cè)墩上，利用觀測(cè)墩架設(shè)基站可以克服人為因素以及環(huán)境因素對(duì)儀器精度的影響，而且架設(shè)儀器快、安放平穩(wěn)，不受陰雨、夜晚的影響。

3.2 打樁設(shè)備20 t高架浮吊就位及錨碇

由于海域廣闊，不同于陸地，沒(méi)有明顯的標(biāo)志。要使用打樁船進(jìn)入確定的施工區(qū)域，首先要對(duì)樁位進(jìn)行放樣。先利用小木船拋浮標(biāo)指出樁位的具體位置，引導(dǎo)打樁船就位。首次進(jìn)入施工區(qū)域的浮吊船，由于對(duì)線路方向不夠熟悉，要根據(jù)錨索長(zhǎng)度、錨碇方向計(jì)算出四角錨的坐標(biāo)、放樣錨碇位置、拋浮標(biāo)、指導(dǎo)拋錨船拋錨，各錨纜的布置點(diǎn)應(yīng)設(shè)置明顯標(biāo)志或采用其他安全措施。

3.3 鋼管樁定位

鋼管樁基礎(chǔ)施工作業(yè)控制施工進(jìn)度的關(guān)鍵工序首先是鋼管樁的定位、設(shè)計(jì)懸臂導(dǎo)向架或向海中放入立式導(dǎo)向架定位。將水上定位轉(zhuǎn)變?yōu)殛懮隙ㄎ?，避免由于潮水的漲落對(duì)定位的影響，實(shí)現(xiàn)全天候施工是打入鋼管樁基礎(chǔ)施工所要解決的主要問(wèn)題。

3.3.1 導(dǎo)向定位船(含懸臂導(dǎo)向架)定位

導(dǎo)向定位船懸臂導(dǎo)向架布置在打樁設(shè)備20 t高架浮吊正前方，導(dǎo)向船利用舟橋器材6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)舟節(jié)拼組而成，懸臂導(dǎo)向架利用型鋼焊接加工而成。導(dǎo)向架高度設(shè)計(jì)為4 m，可以自由提升。當(dāng)懸臂導(dǎo)向架安裝好后，在導(dǎo)向架中心處安放十字鋼架。將RTK流動(dòng)站放置于導(dǎo)向架中心也就是十字鋼架中心處進(jìn)行測(cè)量放樣，RTK記錄手簿可以直接顯示與目標(biāo)點(diǎn)的偏差情況。指揮打樁船上四角上錨纜拉放，使打樁移動(dòng)，直到測(cè)量出中心偏差在30 mm以內(nèi)后，完成鋼管樁準(zhǔn)確定位。導(dǎo)向定位船(含懸臂導(dǎo)向架)如圖1所示。

圖1 導(dǎo)向定位船結(jié)構(gòu)圖（1∶50）

3.3.2 立式導(dǎo)向架定位

此導(dǎo)向架與船體分離，在海中施工極為方便，用型鋼加工而成，高度以高潮時(shí)高出水面2 m為宜，由打樁船上提吊設(shè)備調(diào)動(dòng)放入海中。測(cè)量人員利用RTK流動(dòng)站在導(dǎo)向架邊樁框架中心處測(cè)量測(cè)點(diǎn)與樁位設(shè)計(jì)點(diǎn)之東西南北方向上左右偏差數(shù)據(jù)，在導(dǎo)向架左右兩側(cè)各系一條繩子，打樁船上的人拉著繩子，利用測(cè)量人員觀測(cè)提供的前后偏差數(shù)據(jù)，在繩索上量取長(zhǎng)度，提吊起導(dǎo)向架拉放繩索，指揮與吊車司機(jī)密切配合旋轉(zhuǎn)吊車完成左右方向的對(duì)位，繼續(xù)將導(dǎo)向架沉入海中，測(cè)量人員再次進(jìn)行觀測(cè)，多次調(diào)整，直到放樣測(cè)量的結(jié)果小于30 mm，即完成鋼管樁定位。此種方法可以同時(shí)完成一排鋼管樁的定位，在淺海棧橋鋼管樁基礎(chǔ)施工中非常實(shí)用，值得推廣。立式導(dǎo)向架施工圖如圖2所示。

圖2 立式導(dǎo)向架施工圖

3.4 定位及導(dǎo)向架技術(shù)要求

導(dǎo)向定位船懸臂導(dǎo)向架安裝必須垂直，要求垂直度小于0.5%，要安裝牢固或用螺栓與外架連接緊密，以防止鋼管樁在激振中松動(dòng)。位移樁中心偏差控制在30 mm以內(nèi)。鋼管樁在下樁過(guò)程中樁架應(yīng)保持垂直，否則予以整治。

立式導(dǎo)向架底部必須要加寬，增加與海底的接觸面，要布斜撐、要有足夠的穩(wěn)固性。對(duì)加工成型的導(dǎo)向架要進(jìn)行穩(wěn)固性的檢驗(yàn)，保證在海水中特別是在鋼管樁在激振時(shí)不傾斜不發(fā)生位移為宜。

3.5 沉樁及偏位控制

導(dǎo)向架定位后，將鋼管樁吊送入導(dǎo)向架內(nèi)激振至標(biāo)高。鋼管樁在吊入導(dǎo)向架過(guò)程中，測(cè)量人員從兩個(gè)方向吊錘球檢查鋼管樁的垂直度，指揮吊車司機(jī)調(diào)整起吊方向角度，使鋼管樁垂直插入導(dǎo)向架。振動(dòng)錘、插打管樁在沉樁時(shí)始終在一直線上，以免偏擊和蹩勁沉樁，漲落潮時(shí)拉緊纜繩以保持船位不變。

沉樁時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制樁位及豎直度，應(yīng)隨時(shí)注意防止樁的偏移。并不可采用頂、拉樁頭或樁身的邊結(jié)來(lái)糾偏，以防止增加樁身附加力矩。如出現(xiàn)貫入度反常、樁身突然下降、過(guò)大傾斜、位移等現(xiàn)象，均應(yīng)立即停止錘擊，及時(shí)查明原因，采取有效措施。不可用移船的方法糾正樁位。樁位偏差要嚴(yán)格逐樁復(fù)核檢查，控制在設(shè)計(jì)規(guī)范以內(nèi)。

3.6 施工注意事項(xiàng)

1)掌握潮水規(guī)律，加強(qiáng)天氣觀測(cè)，做好臺(tái)風(fēng)期間設(shè)備安全預(yù)防措施。

2)勤測(cè)水深，合理選擇管樁導(dǎo)向定位裝置，確保管樁偏位和垂直度符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

4 結(jié)語(yǔ)

該橋棧橋采用舟橋器材拼組水上浮吊進(jìn)行基礎(chǔ)管樁插打施工，采用立式導(dǎo)向架和導(dǎo)向定位船(含懸臂導(dǎo)向架)進(jìn)行測(cè)量定位控制施工的方法，施工非常方便快速，定位比較準(zhǔn)確，誤差完全能夠控制在設(shè)計(jì)規(guī)范以內(nèi)，每天1套流水作業(yè)設(shè)備(1臺(tái)20 t高架浮吊、2臺(tái)10 t低架浮吊和一艘運(yùn)輸船)正常能完成4跨棧橋施工任務(wù)，大大節(jié)約工期，節(jié)省費(fèi)用。該施工技術(shù)能夠?yàn)橐院箢愃茰\海棧橋施工工程項(xiàng)目提供一定的借鑒和參考。

［1］JTJ 041-2000，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］梁安東，黃亦何，周 鵬.鋼棧橋施工技術(shù)探討［J］.城市建設(shè)理論研究，2012(2):3-4.