高樁碼頭沉樁施工技術(shù)控制措施

沈偉斌

摘 要：本文以實(shí)際工程為例，對(duì)高樁碼頭沉樁施工技術(shù)進(jìn)行了分析和探討，尤其是分析了擴(kuò)建工程在打樁時(shí)應(yīng)考慮的事項(xiàng)和采取的措施。

關(guān)鍵詞：高樁碼頭 沉樁 施工技術(shù)

1.工程概況

嘉興港糧食碼頭擴(kuò)建工程位于浙江省平湖市黃姑鎮(zhèn)南部的獨(dú)山港區(qū)，毗鄰上海，地處杭州灣海域，該海域潮水為半日潮，潮水流速快。碼頭平臺(tái)采用高樁梁板式結(jié)構(gòu)，共分三個(gè)結(jié)構(gòu)分段，位于已建碼頭棧橋的喇叭口段西側(cè)。

2.工程沉樁設(shè)計(jì)

該工程碼頭平臺(tái)水上沉樁均為φ1200mm大管樁，數(shù)量共計(jì)214根，樁基持力層為灰色粉砂層，樁長(zhǎng)為60m至68m不等，沉樁期間以擬建碼頭平臺(tái)區(qū)域上游、海側(cè)各300m、岸側(cè)150m為樁船施工作業(yè)區(qū)域，碼頭平臺(tái)前沿設(shè)計(jì)泥面標(biāo)高為-14.82m。

3.碼頭沉樁施工技術(shù)

3.1沉樁船舶設(shè)備

碼頭工程樁基為Φ1200mm預(yù)應(yīng)力大管樁，最長(zhǎng)樁長(zhǎng)為68m，最大重量約76t。水上沉樁采用我局三航樁18#打樁船。三航樁18#樁架高（樁架最高點(diǎn)離水面）95m，最大吊重200t，樁架最大傾斜角28°，適合沉各種傾斜樁，吊高及吊重均能能滿足沉碼頭平臺(tái)大管樁的沉樁要求。沉樁期間配備2～3艘1000t、2000t級(jí)樁駁運(yùn)輸大管樁，2艘800HP以上的拖運(yùn)拖輪的打樁船及方駁，為順利完成樁船的沉樁和拋錨施工，配設(shè)了1艘拋錨船。

3.2合理選取錘型

替打材料必須具有高強(qiáng)度和剛度，且制作精湛，確保沉樁捶打時(shí)樁頂受力均勻。樁墊材料是厚15～20cm、專業(yè)商家制定的多層瓦楞硬紙板，新的樁墊必須在打樁完并清潔干凈替打內(nèi)的紙屑后裝設(shè)，保證錘擊能量的有效削峰，且樁頂無(wú)損壞。

3.3樁落駁要點(diǎn)

該項(xiàng)目所用樁材料均在特定廠家統(tǒng)一預(yù)制。樁的落駁、裝設(shè)、運(yùn)輸時(shí)，按照沉樁順序以倒序落駁方式進(jìn)行裝運(yùn)，并進(jìn)行加固。待運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)后，需上交該駁樁的相關(guān)材料及合格證，由項(xiàng)目技術(shù)人員和監(jiān)理一同校驗(yàn)材料的型號(hào)、數(shù)量、出廠日期及樁的外觀質(zhì)量等。在進(jìn)行樁的落駁裝運(yùn)時(shí)需把握以下幾點(diǎn)：結(jié)合施工沉樁及吊樁順序繪制落駁圖；嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的落駁圖實(shí)施裝駁，分層數(shù)控制在3層；樁選用多支架的堆放模式，且均勻布設(shè)墊木，以及合理的通楞，墊木頂端控制在同一平面；樁的堆放模式要確保樁在駁船時(shí)的平穩(wěn)性，包括落駁、運(yùn)送及起吊等。

3.4打樁測(cè)量布設(shè)

3.4.1校核點(diǎn)的布設(shè)

該項(xiàng)目選用GPS定位技術(shù)進(jìn)行沉樁定位，為保證沉樁的精確性，采用全站儀定位校準(zhǔn)，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地探查，在校核設(shè)備的布設(shè)上主要考慮到以下因素：

①已建糧食碼頭平臺(tái)和引橋因業(yè)主運(yùn)營(yíng)要求正常運(yùn)作，且碼頭設(shè)施較多，對(duì)觀測(cè)的視線上有較大影響，無(wú)法固定的選擇位置來(lái)架設(shè)儀器；

②沉樁的碼頭平臺(tái)離岸側(cè)海堤較遠(yuǎn)，且海堤上設(shè)置了圍網(wǎng)等設(shè)施，無(wú)法進(jìn)行觀測(cè)，且海堤上外圍人員車(chē)輛影響大，不利于儀器長(zhǎng)時(shí)間架設(shè)和觀測(cè)。

以上兩點(diǎn)不利因素出現(xiàn)后，我部發(fā)現(xiàn)在位于糧食碼頭平臺(tái)后方，引橋西側(cè)有一座海事碼頭，該碼頭平臺(tái)對(duì)于沉樁碼頭平臺(tái)視野較為開(kāi)闊，且平臺(tái)上只有系纜墩等少量設(shè)施，只供海事小型工作船停靠和人員上下，因此選擇在海事碼頭西側(cè)安設(shè)1臺(tái)全站儀來(lái)進(jìn)行對(duì)定位校核。

3.4.2GPS定位技術(shù)

采用GPS的沉樁定位系統(tǒng)主要選用了由中交三航局研發(fā)實(shí)施的“GPS打樁定位系統(tǒng)”。該系統(tǒng)包含了多種較先進(jìn)的傳感和定位裝置，可以準(zhǔn)確定位樁身位置及測(cè)定樁頂標(biāo)高。于船體的合適方位布設(shè)2～3個(gè)GPS天線，通過(guò)RTK的工作方式，GPS系統(tǒng)可實(shí)時(shí)測(cè)量GPS天線的地理坐標(biāo)，并測(cè)量船體橫搖和縱傾角，以及樁架傾角、樁體、替打等位置。結(jié)合測(cè)量坐標(biāo)位置換算為接收天線、替打及樁架的數(shù)學(xué)模型，借助相關(guān)軟件進(jìn)行系統(tǒng)分析，得到樁體的各項(xiàng)參數(shù)值，包括坐標(biāo)、貫入度、樁頂標(biāo)高、方位角等。沉樁定位系統(tǒng)主要以分級(jí)把控模式，先進(jìn)行船體定位，后以船體為參照，通過(guò)船體前端安設(shè)的免棱鏡激光測(cè)距儀進(jìn)行樁身的準(zhǔn)確定位，進(jìn)而直接把控樁身，該系統(tǒng)的定位精度可達(dá)厘米級(jí)。

3.5沉樁施工技術(shù)要點(diǎn)3.5.1沉樁錨位

該工程碼頭沉樁按照碼頭平臺(tái)的分段亦分為三個(gè)階段，以毗鄰已建糧食碼頭平臺(tái)為第一個(gè)分段，依次往西為第二和第三分段。

①一階段沉樁錨位。

一階段沉樁緊靠已建糧食碼頭，沉樁施工設(shè)備對(duì)已建碼頭的影響最大，因此首先沉一階段樁，這樣可以在第一時(shí)間做好與已建碼頭運(yùn)行上的協(xié)調(diào)工作，協(xié)調(diào)工作完成后施工方即以最快速度完成一階段碼頭沉樁，既對(duì)已建糧食碼頭運(yùn)作的影響減到最小，也有利于沉樁的銜接施工，避免了不必要的沉樁停頓。

沉樁施工期間，業(yè)主要求不影響一期糧食碼頭船只靠離泊和碼頭生產(chǎn)作業(yè)。根據(jù)打樁船錨位，在一期糧食碼頭前沿作業(yè)水域，有打樁船3個(gè)錨位，即倒錨、邊錨、后錨。倒錨向碼頭區(qū)域拋進(jìn)120m，緊貼碼頭前沿線，不設(shè)浮漂在下層系船柱自掛鋼絲繩；邊錨向碼頭區(qū)域拋進(jìn)120m，離開(kāi)前沿線30m，不設(shè)浮漂；后錨向碼頭區(qū)域拋進(jìn)120m，向后300 m與碼頭作業(yè)區(qū)域基本無(wú)影響。根據(jù)打樁船沉樁順序排列，結(jié)合施工方打樁船的停靠位置，分析出在沉27-F樁時(shí)錨纜位置處于最不利位置，也就是說(shuō)在沉設(shè)次樁時(shí)，打樁對(duì)已建碼頭船舶停靠和作業(yè)的影響達(dá)到最大。

沉樁錨位對(duì)已建碼頭的影響分析如圖1所示，第一階段最不利施工時(shí)，即在最低潮時(shí)，已建碼頭停靠的基本船型（15000t），長(zhǎng)149.8m，寬22.3m，滿載吃水7.6m的船只停靠在已建碼頭最上游處，雖然倒錨已經(jīng)避開(kāi)了作業(yè)船，但邊錨對(duì)此類型較大船只船底有交集點(diǎn)。

具體影響剖面根據(jù)圖2所示，邊錨與船舶底部相交而不能同時(shí)作業(yè)，所以及時(shí)跟業(yè)主協(xié)調(diào)靠一階段的已建碼頭泊位停止靠船作業(yè)，施工方也以最早速度完成了一分段的沉樁施工，以最快速度恢復(fù)了已建碼頭泊位的正常停船運(yùn)作。

②二、三階段錨位。

在本階段沉樁施工時(shí)錨纜已達(dá)到安全距離，僅在拋、起錨時(shí)可能與停靠船舶存在短時(shí)的交叉作業(yè)，施工方保證起錨艇24小時(shí)停靠在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)以應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的各類應(yīng)急情況，并且與業(yè)主單位協(xié)調(diào)在船舶靠泊前1小時(shí)及時(shí)通知我方。

3.5.2沉樁施工時(shí)技術(shù)要點(diǎn)及措施

①該工程地處杭州灣區(qū)域，潮水為半日潮，潮水漲落較快，流速大，所以沉樁時(shí)在水流及風(fēng)浪較小時(shí)段沉樁，避免高潮、大流速、樁頂淹沒(méi)時(shí)段沉樁。

②樁位數(shù)據(jù)處理：嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)樁位圖和平臺(tái)與碼頭的相關(guān)尺寸將設(shè)計(jì)樁位繪制成CAD圖，并在CAD圖形中作好坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和獲取樁位坐標(biāo)。

③根據(jù)樁身仰、俯、傾斜度、泥面坡度、扭角和漲落潮流速、錨纜位置等因素確定沉樁定位的提前量，提高沉樁正位率。

④檢查樁、錘與龍口是否在同一軸線，避免因偏心錘擊而引起樁頂碎裂或斷樁。

⑤Φ1200mm大管樁開(kāi)孔：為了消除水錘應(yīng)力，大管樁預(yù)制時(shí)自行設(shè)置排氣孔。

⑥在已建碼頭上設(shè)施沉降位移觀測(cè)點(diǎn)，尤其是在一階段沉樁時(shí)，土層的擾動(dòng)對(duì)緊靠的碼頭可能有較大影響，每日對(duì)沉降點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，并派專人對(duì)已建碼頭的碼頭平臺(tái)構(gòu)建進(jìn)行檢查，確保構(gòu)件安全。

3.6夾樁施工

杭州灣地區(qū)季節(jié)性風(fēng)浪較大，為避免風(fēng)浪、水流及樁自身重量的作用，造成樁的偏位和傾斜，沉樁施工完成后結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)特點(diǎn)，實(shí)時(shí)布設(shè)鋼圍囹，并對(duì)圍囹進(jìn)行加固，尤其是前沿頂面標(biāo)高較低的樁，受潮水沖擊大，必須用槽鋼等材料把獨(dú)立的圍囹前后左右連接成整體，以加強(qiáng)圍囹的整體性。

4.結(jié)論

在本工程沉樁上，根據(jù)實(shí)際情況采取了一系列沉樁的技術(shù)控制措施，最終用時(shí)65天完順利完成了碼頭平臺(tái)的沉樁這一關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，同時(shí)對(duì)業(yè)主已建碼頭的影響減少到了最低。工程沉樁的成功經(jīng)驗(yàn)以為此類擴(kuò)建工程及特殊條件下的類似工程提供了寶貴的借鑒和指導(dǎo)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]華群岳.高樁碼頭樁基施工技術(shù)分析[J].中國(guó)水運(yùn)（下半月），2013，（11）：315-316.