潮間帶傾斜鋼管樁吊打沉樁施工技術(shù)及質(zhì)量控制

中交四航局第三工程有限公司，廣東 湛江 524005

1 工程概況

越南朔莊一期海上風(fēng)電項(xiàng)目位于越南南端的朔莊省沿海地區(qū)，擬建10臺(tái)單機(jī)3.3MW的風(fēng)電機(jī)組，裝機(jī)規(guī)模為30MW。場(chǎng)址離岸距離為1～3km，按越南國(guó)家高程平面計(jì)算場(chǎng)區(qū)泥面高程約為-2.8～-0.8m，當(dāng)?shù)爻蔽粎^(qū)間約為-2.12～+2.18m。每臺(tái)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)采用6根外徑1.4m、壁厚25mm、長(zhǎng)62～71m的傾斜鋼管樁，按傾斜度1∶6沿圓周均勻布置。由于水深較淺，常用的打樁船無(wú)法滿足吃水要求，經(jīng)研究討論采用“平板駁”坐灘后作為工作平臺(tái)，采用吊機(jī)+定位架進(jìn)行傾斜鋼管樁吊打的沉樁工藝。

2 定位架設(shè)計(jì)

為了滿足斜樁吊打工藝的實(shí)施，項(xiàng)目部采用輔助沉樁定位架。定位架由三大部分組成，即定位錨樁基礎(chǔ)、定位架和限位架，在工廠按設(shè)計(jì)圖紙加工成型，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)組拼。沉樁定位架的設(shè)計(jì)需考慮以下六個(gè)主要參數(shù)的要求：（1）沉樁定位架的整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性滿足吊打施工要求，并根據(jù)吊打施工過(guò)程的主要工序和工況進(jìn)行分步驟、分階段受力分析，確保施工安全。（2）沉樁定位架每次安裝后可同時(shí)實(shí)現(xiàn)6根工程樁的定位，沉樁定位架上、下導(dǎo)向輪相對(duì)位置與工程樁按1∶6斜率要求相匹配，且沉樁后樁位偏差滿足設(shè)計(jì)要求。（3）上、下導(dǎo)向輪樁架設(shè)置微調(diào)裝置，其中頂層內(nèi)側(cè)導(dǎo)向輪調(diào)節(jié)行程為180mm，其他導(dǎo)向輪調(diào)整行程約為140mm。（4）為了沉樁后定位架可拆除，在頂層限位架位置采用伸縮調(diào)節(jié)裝置，每個(gè)樁位沉樁至定位架頂部時(shí)通過(guò)收起上層限位架后繼續(xù)將樁施打至設(shè)計(jì)標(biāo)高。（5）上層限位通過(guò)滑輪裝置，使6個(gè)樁位共用1個(gè)上層限位架。通過(guò)上、下層限位架微調(diào)裝置可防止樁架蹩樁現(xiàn)象，便于樁架拆除。（6）考慮導(dǎo)向輪與鋼管樁間摩擦可能造成鋼管樁防護(hù)涂層的損壞，定位架與工程樁接觸處的活動(dòng)限位支架用尼龍滾輪滾動(dòng)接觸。定位架現(xiàn)場(chǎng)安裝效果圖見(jiàn)圖1。

圖1 定位架現(xiàn)場(chǎng)安裝效果圖

3 定位架安裝

（1）船舶定位。高潮位時(shí)平板駁拋錨定位，采用GPS定位將施工船舶移至沉樁位置。（2）錨樁插打。施工前測(cè)量放樣錨樁位置并用木樁做標(biāo)記(木樁高潮位露出水面)，同時(shí)在機(jī)位附近搭設(shè)臨時(shí)測(cè)量平臺(tái)，使用全站儀監(jiān)測(cè)沉樁樁位。錨樁采用駁船上吊機(jī)和振動(dòng)錘進(jìn)行插打，插打前先利用安裝在船舷的吊機(jī)進(jìn)行立樁，立樁后夾振動(dòng)錘并將鋼管樁起吊至定好的位置插打，錨樁插打深度應(yīng)按計(jì)算要求的深度進(jìn)行，如果插打深度不足應(yīng)進(jìn)行校核并采取措施，如采用雙錨樁的方法確保錨樁的承載力滿足要求。（3）錨樁插打完成后，按設(shè)計(jì)標(biāo)高割平錨樁樁頭。（4）定位架安裝。為保證定位架安裝位置正確，安裝前在錨樁頂上測(cè)量放樣出定位架的安裝位置，并在錨樁頂上與定位架接觸部位焊接限位卡槽。然后測(cè)量人員對(duì)定位架進(jìn)行方位校正，將坐灘后的平板駁作為測(cè)量平臺(tái)，架設(shè)全站儀進(jìn)行觀測(cè)，對(duì)比鋼管樁設(shè)計(jì)坐標(biāo)和架子底層限位架中心坐標(biāo)偏差，利用吊機(jī)進(jìn)行微調(diào)，直至定位架定位滿足要求。（5）定位架加固。定位架安裝完成后，為了保證定位架安裝后的整體穩(wěn)定性，在穩(wěn)樁架精定位完成后在錨樁頂部與穩(wěn)樁架接觸部位焊接型鋼門字架固定。（6）限位滾輪安裝與調(diào)整。定位架平臺(tái)按設(shè)計(jì)標(biāo)高安裝完成后，調(diào)整上、下層限位滾輪位置，為工程樁施工做好準(zhǔn)備。

4 鋼管樁吊打施工工藝

（1）鋼管樁立樁。平板駁和運(yùn)樁駁趁高潮位在穩(wěn)樁架旁駐位，利用平板駁上的800t吊機(jī)和320t吊機(jī)進(jìn)行抬吊取樁、立樁。立樁時(shí)采用800t吊機(jī)掛鉤帶力起吊，同時(shí)采用320t吊機(jī)掛鉤慢慢下放，最終使鋼管樁豎立。（2）鋼管樁定位。鋼管樁定位前，首先調(diào)節(jié)頂層和底層的限位架導(dǎo)向輪至6∶1的傾斜度，為確保打樁錘順利通過(guò)穩(wěn)樁架及考慮斜樁變俯趨勢(shì)，在調(diào)節(jié)頂層限位架導(dǎo)向輪時(shí)向外預(yù)留15cm偏位。完成后800t吊機(jī)將鋼管樁吊至穩(wěn)樁架平臺(tái)設(shè)計(jì)樁位定位，當(dāng)樁底穿過(guò)穩(wěn)樁架底層平臺(tái)限位口后，再控制吊機(jī)擺位旋轉(zhuǎn)使鋼管樁傾斜套入穩(wěn)樁架頂層平臺(tái)限位口，吊機(jī)慢松鋼絲繩下樁，樁身沿著上下限位平臺(tái)導(dǎo)向輪緩慢下沉，樁底入土前進(jìn)行樁身傾斜度調(diào)整和坐標(biāo)測(cè)量，確認(rèn)無(wú)誤后鋼管樁在自重作用下下沉至穩(wěn)定狀態(tài)，復(fù)測(cè)鋼管樁偏位無(wú)誤后解除連接樁身吊索，完成鋼管樁定位。（3）振動(dòng)錘初打。為了增加鋼管樁入土深度和穩(wěn)定性，先采用ICE44B振動(dòng)錘進(jìn)行初打。振動(dòng)錘初打過(guò)程中應(yīng)監(jiān)測(cè)鋼管樁偏位和傾斜度，如有較大偏差，應(yīng)及時(shí)調(diào)整。振動(dòng)錘初打過(guò)程鋼管樁偏位可以通過(guò)架子頂部千斤頂和吊機(jī)配合微調(diào)，調(diào)節(jié)至滿足設(shè)計(jì)要求后繼續(xù)施打直至鋼管樁無(wú)明顯下沉。（4）液壓沖擊錘沉樁。振動(dòng)錘初打結(jié)束后換用YC40液壓沖擊錘沉樁，沉樁分為兩個(gè)步驟，第一步是將鋼管樁沉樁至錘帽距離穩(wěn)樁架頂層平臺(tái)約1m處，第二步是將頂層限位架旋轉(zhuǎn)180°至下一樁位，再將鋼管樁施打至設(shè)標(biāo)標(biāo)高。YC40液壓沖擊錘打樁過(guò)程前期采用小能量施打，后續(xù)根據(jù)貫入度實(shí)際情況逐漸加大能量施打。

5 沉樁質(zhì)量控制

鋼管樁沉樁后樁頂平面位置偏差應(yīng)小于±150mm，樁身傾斜度偏差不超過(guò)1%，標(biāo)高允許偏差為0～50mm，且鋼管樁采用聚氨酯玻璃鱗片漆防腐涂層，對(duì)防腐要求較高。為保證鋼管樁沉樁質(zhì)量滿足要求，該項(xiàng)目采取以下措施。

（1）定位架穩(wěn)定性驗(yàn)算。如定位架剛度和強(qiáng)度不足，可能會(huì)使樁位產(chǎn)生過(guò)大偏位，甚至可能導(dǎo)致定位架失穩(wěn)和鋼管樁傾覆。為保證定位架剛度和強(qiáng)度符合要求，項(xiàng)目部委托具有相應(yīng)資質(zhì)的單位對(duì)定位樁架在不同工況條件下的受力、變形進(jìn)行驗(yàn)算，并對(duì)定位錨樁單樁豎向、水平承載力進(jìn)行驗(yàn)算，提供單樁豎向、水平向受力結(jié)果，以確保定位架穩(wěn)定性滿足施工要求。（2）定位架偏位控制。沉樁施工前趁潮將定位架錨樁按照設(shè)計(jì)孔位放樣標(biāo)記，定位架錨樁的直徑采用1m直徑鋼管樁，錨樁插打到位后，按定位架安裝標(biāo)高對(duì)錨樁頂進(jìn)行修整，當(dāng)錨樁存在一定偏差時(shí)，可通過(guò)調(diào)整定位架與錨樁的相對(duì)位置提高定位架安裝精度。為確保工程樁精度滿足要求，結(jié)合工程樁允許偏差要求，錨樁和定位架安裝偏差控制如表1所示。錨樁與定位架連接固定后對(duì)定位架安裝位置進(jìn)行放樣，可通過(guò)安裝在定位架底座六角位置的桿件，采用全站儀選擇其中3個(gè)點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)。（3）工程樁沉樁平面位置及傾斜度控制。為保證工程樁沉樁偏位滿足設(shè)計(jì)要求，定位架安裝完畢后，對(duì)定位架上下層平臺(tái)每個(gè)樁位樁心坐標(biāo)進(jìn)行放樣，并計(jì)算出設(shè)計(jì)樁外邊緣位置與限位孔4個(gè)邊的距離，鋼管樁進(jìn)入樁架后，通過(guò)樁架上下限位架導(dǎo)輪微調(diào)裝置調(diào)整樁邊緣至限位空邊緣距離與計(jì)算值一致。考慮到定位架移除后傾斜鋼管樁會(huì)在自重作用下產(chǎn)生一定下?lián)希虼藢?duì)上定位架內(nèi)側(cè)導(dǎo)輪要比設(shè)計(jì)位置預(yù)留一定偏位，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工驗(yàn)證，預(yù)留偏位按向外側(cè)偏移150mm設(shè)置可以滿足平面位置及傾斜度的要求。（4）定位架和鋼管樁偏位監(jiān)測(cè)。沉樁過(guò)程巨大的沖擊力會(huì)對(duì)定位架平面位置及高程產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響沉樁精度。因此沉樁過(guò)程需要對(duì)定位架與鋼管樁進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)方法如下：①定位架位移監(jiān)測(cè)。沉樁過(guò)程中對(duì)定位架底座六角位置的桿件，選擇其中3個(gè)點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)在沉樁過(guò)程中是否發(fā)生沉降和偏位，發(fā)生較大位移時(shí)應(yīng)當(dāng)立即停止作業(yè)查明原因。②鋼管樁位置監(jiān)測(cè)。沉樁入土過(guò)程，每5m深度對(duì)鋼管樁的偏差進(jìn)行復(fù)核。如果偏差超出規(guī)范允許要求應(yīng)及時(shí)停止沉樁進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)，為了減少沉樁過(guò)程因定位架受力產(chǎn)生位移和變形產(chǎn)生的累計(jì)偏差，鋼管樁沉樁按照對(duì)稱分布的順序進(jìn)行。（5）沉樁停錘標(biāo)準(zhǔn)。沉樁過(guò)程要做好樁頂標(biāo)高的控制和沉樁記錄表的記錄，主要記錄錘擊數(shù)、落錘高度、入土深度、貫入度等信息。（6）鋼管樁防腐油漆保護(hù)。沉樁過(guò)程要特別注意鋼管樁防腐涂層的保護(hù)，由于海上修補(bǔ)鋼管樁防腐涂層受天氣和潮水影響比較困難，必須在定位架限位裝置與鋼管樁接觸位置采取保護(hù)措施，目前采用導(dǎo)向輪與樁身間支墊膠合板的方式，可以有效保護(hù)防腐涂層。

表1 定位樁安裝偏差控制表 單位：mm

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上施工工藝和質(zhì)量控制方法已完成20根鋼管樁沉樁，沉樁質(zhì)量都能滿足技術(shù)規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。該項(xiàng)目?jī)A斜鋼管樁定位架輔助吊打施工工藝可以為其他類似項(xiàng)目提供借鑒。