埋置式承臺鋼管樁打設測量方法

沈家海

（中交一航局第一工程有限公司，天津300456）

1 引言

港珠澳大橋CB03標非通航孔橋采用埋置式承臺結(jié)構(gòu)，見圖1，其基礎由6根鋼管復合樁組成。施工水域自然泥面-6.3～-5.5m，平均海平面約+0.5m。鋼管復合樁施工，先施打鋼管樁，然后安裝平臺進行灌注樁施工；為便于施工，鋼管樁制作時設置替打段至樁頂+6.5m，埋置式承臺安裝前將鋼管樁替打段截除。鋼管樁直徑有2.0m和2.2m兩種，設計樁頂標高-10.329m～-8.339m，共計408根。鋼管樁打設要求設計標高處樁頂平面位置不大于100mm、傾斜度滿足承臺安裝精度要求且不大于1／200。

2 測量難點、特點

2.1 傾斜度控制要求高

參照《港口工程樁基規(guī)范》和《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》，直樁傾斜度允許偏差規(guī)定不大于1／100；本工程要求不大于1／200。

2.2 偏位控制要求高

參照《港口工程樁基規(guī)范》和《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》，一般外海無掩護環(huán)境鋼管樁直樁打設允許偏差值250mm；本工程允許偏差值100mm。

2.3 設計樁頂處中心坐標只能間接測量

埋置式承臺結(jié)構(gòu)的設計樁頂在泥面以下，很難直接測量其中心坐標，其值通過替打段頂中心坐標和軸向傾斜度推算而間接獲得。

3 鋼管樁打設工藝

將穩(wěn)定性比較好的天威號起重船改裝為導向架定位船，用另一條起重船吊2臺振動錘組振沉鋼管樁，該工藝能進行鋼管樁的振動下沉或上拔，確保鋼管樁打設精度滿足設計要求。

船舶改造：將導向架固定在天威號一側(cè)甲板面上，其上設有上、下間隔12m的平臺，在平臺上設置可啟閉的液壓抱樁器；導向架長15.3m，架高18.65m，在甲板面寬6m，甲板外懸挑共設兩層，見圖2所示。

4 鋼管樁打設測量方法

按照1／2傾斜度和2／3位置允許偏位值作為鋼管樁打設時控制值［1，2］，打設時控制其軸向傾斜度小于1／400和X、Y偏差值小于6.5cm。考慮施工效率和精度要求，采用“GPS打樁定位系統(tǒng)”初定位和2臺全站儀精確定位結(jié)合的測量方法完成施工任務。

4.1 初定位

根據(jù)導向架打樁工藝，參考外海GPS打樁系統(tǒng)［3，4］，引入SICK LMS500掃描儀，研發(fā)了“天威號群樁打樁系統(tǒng)”。系統(tǒng)由RTK GPS、傾斜傳感器、掃描儀、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡傳輸器和軟件部分組成；其中GPS布置在天威號船甲板上，傾斜傳感器布置在導向架上，掃描儀分別布置在導向架上、下平臺上。SICK LMS500掃描儀能掃描出鋼管樁輪廓線，經(jīng)軟件子程序擬合其中心點，見圖3所示（R表示擬合鋼管樁的半徑，M表示擬合精度）。

啟動硬件設備，運行定位系統(tǒng)軟件，根據(jù)提示的樁位偏差值和移船方向指導船舶就位。樁身垂直度通過伸縮上、下兩層抱樁器的左、右抱樁臂和調(diào)整船體壓艙水協(xié)同完成，“天威號群樁打樁系統(tǒng)”界面見圖4所示。

4.2 精確定位

初定位完成后，根據(jù)潮位和水深情況，將鋼管樁緩慢下放至泥面以上約0.5m，由2臺全站儀來完成精確定位。

在相鄰已打設好的樁基上安放專用測量平

臺，見圖5所示，6根鋼管樁在平臺的作用下形成比較穩(wěn)定的整體，將1塊帶測量標志的鐵板分別固定在對角線的2根樁頂。用C級GPS網(wǎng)［5］觀測要求測量鐵板上的標志點，并聯(lián)測兩側(cè)各1個已知控制點，經(jīng)內(nèi)業(yè)計算后得到標志點的平面坐標和高程。全站儀在測量標志點上設站結(jié)束后，1臺全站儀測量儀器至鋼管樁中心上、下兩次平距，另1臺全站儀測量儀器至鋼管樁邊上、下兩處的水平角，全站儀精確定位見圖6所示。記錄相關(guān)測量數(shù)據(jù)并輸入事先編制好的EXCEL計算表進行當初樁位計算，計算表見圖7所示。

全站儀精確測量樁位偏差大于6.5cm則進行樁位重新調(diào)整，此時觀察GPS打樁系統(tǒng)中樁偏差趨勢指導船舶就位。精確定位完成后，鋼管樁自沉并觀察GPS打樁系統(tǒng)中樁偏差趨勢直至振沉結(jié)束，樁偏差異常則停止沉樁并將鋼管樁振拔出泥面后重新進行精確定位。

5 結(jié)語

采用液壓振動錘振沉工藝，是保證鋼管樁正位率的有效措施，當樁位置和傾斜度偏差超出控制值時可以將樁振拔出泥面，然后重新進行測量定位。合理的鋼管樁打設控制值是保證施工效率的基礎，設置的控制值小有利于鋼管樁打設質(zhì)量的合格率，但是現(xiàn)場將無法進行作業(yè)。

埋置式承臺鋼管樁打設精確定位和打設后成樁檢測有機的結(jié)合在一起，測量人員在打樁間隙利用鋼平臺以及GPS C級網(wǎng)測量點進行樁頂中心坐標和高程測量以及樁身垂直度測量；同時鋼管樁打設和檢測的已知點相同也避免了不同點帶來的誤差，提高了測量精度。

埋置式承臺結(jié)構(gòu)對鋼管樁打設的位置和傾斜度提出了更高要求，影響著后續(xù)安裝施工。鋼管樁打設時采用GPS定位系統(tǒng)初定位和全站儀精確定位，既保證了施工工效，又確保了正位率。