盤錦30萬噸原油碼頭超硬地層沉樁施工技術

李漢濤 LI Han-tao；周斌 ZHOU Bin

（中國葛洲壩集團第六工程有限公司，昆明 650206）

（China Gezhouba Group No.6 Engineering Co.，Ltd.，Kunming 650206，China）

1 概述

本工程為新建30萬噸級原油碼頭，由1座碼頭和1座引橋組成，均采用樁基墩式結構，用大跨度鋼桁架引橋連接。工程所在海域地質條件復雜，設計要求樁尖達到層頂高程-49m處極密實粉細砂層，但在層頂高程-12.15～-36.09m處夾有極密實粉細砂，土質不均，分布不連續，平均厚9.67m，標準貫入度在60＜N＜70擊之間，該層厚度較大時將給沉樁施工帶來極大困難及誤判導致樁端未有效穿透底部粘性土等現象。

2 主要船機設備性能

采用“葛飛騰2”打樁船，該打樁船配備D-180柴油錘錘擊Φ1.5m鋼管樁，成功穿透10m左右的極密實海底粉細砂層，這在國內同類型打樁船中尚屬首次完成，打樁船和打樁錘性能見表1和表2。

表1 “葛飛騰 2”打樁船技術性能表

表2 D-180柴油錘性能表

3 施工方法

3.1 施工工藝流程 海上沉樁流程：施工準備（安裝調試GPS定位系統）→運樁→沉樁船舶駐位→打樁船移至運樁駁起樁→移船立樁→管樁進龍口→移船就位→調平船、調整龍口垂直度或斜度→調整樁位平面扭角和GPS精確定位、收緊纜繩→樁自沉→依據GPS調整船位和龍口→壓上柴油錘和替打→依據GPS再次調整船位和龍口→啟動小沖程錘擊管樁→正常錘擊管樁→根據GPS軟件反映貫入度變化及時調整錘擊頻率→滿足沉樁控制條件后停錘→估測樁偏位→起吊錘和替打→移船取樁。

3.2 操作要點

3.2.1 施工準備 首先在岸上已知的坐標控制點上設置GPS參考基站，通過進行參考站安裝的GPS信號發射裝置與打樁船上的GPS信號接受系統聯合調試，把具體樁位坐標、仰/俯角、斜率等參數輸入GPS打樁軟件，具備打樁施工船舶定位條件。另外要掌握海水的流速和風力等情況，確定每根的沉樁作業時間，確保沉樁質量和安全；熟悉詳細的地質資料，以便施工過程中預測沉樁阻力及時調整錘擊頻率。

3.2.2 移船拋錨定位 打樁船由起重量為15t的拋錨艇負責拋錨，使用4個10t、3個8t海軍錨進行海上移船定位工作，每個錨上配用Φ38mm起錨鋼絲繩及浮漂，定位船、運樁駁船停泊在打樁船附近，保持150m左右間距。在錨纜設置上，船體左右拋設交叉十字錨和單前進纜以及尾八字錨，錨繩大約布置350m左右，以保持船身平穩。

3.2.3 起樁與立樁 ①起樁。緊松錨纜，將打樁船移至運樁駁船一側，令兩船的中心線保持互相垂直狀態，龍門架前傾，下放主副吊鉤。鋼管樁上設有3個吊點，2個120t主吊鉤吊掛靠近樁頂的2個前吊點，1個80t副吊鉤吊掛樁尖部位后吊點。待起吊鋼絲繩卡環鎖好鋼管樁后，主副吊鉤同步上升，使鋼管樁脫離運樁駁船，通過移船絞車松緊錨纜移動打樁船至樁位附近，準備立樁。②立樁。打樁船左邊120t主鉤與右邊80t副鉤采用2點起吊將鋼管樁由水平狀態調整到豎直狀態，同時右邊120t主鉤逐漸帶勁，鋼管樁將繞軸心扭轉180，觀察操作臺稱重計量器，使左右兩鉤受力平衡，即由2個主鉤共同承擔樁身自重，此時可將樁身下部副鉤吊點的抽銷卡環解脫。最后操作樁架變幅油缸使龍口架后傾，讓鋼管樁與龍口架滑道基本保持平行，樁身靠上龍口架卡背板。啟動抱樁器，通過液壓支臂抱樁并鎖定，操作樁錘絞車使替打沿龍口架軌道滑移，套住樁頂完成立樁。

3.2.4 GPS定位與落樁 ①GPS定位。海上測量定位采用“海工工程遠距離GPS打樁定位系統”，該系統主要由三臺固定在船體上的GPS流動站和岸基GPS參考站以實時動態模式控制船體的位置、方向和姿態。GPS流動站的坐標數據經信號反饋線路傳入計算機測控軟件，軟件根據船上3臺GPS流動站與2臺激光測距儀的相對位置，推算出2臺測距儀的坐標數據，結合輸入軟件的樁基要素，從而推算出樁基中心坐標，并在測控軟件上顯示設計樁位坐標的位置。后續只需將船體動態樁基位置移至設計樁基位置，即可完成精確定位工作，定位精度達到2cm以內。②落樁。通過移船絞車松緊錨纜，按照GPS軟件的指示使鋼管樁到達設計的樁位，并將鋼管樁調整至設計斜率；慢慢下放主吊鉤，待樁尖入土2～3m后，暫停下樁，觀察GPS軟件顯示界面，對樁體進行進一步的校正，然后繼續下樁，直至在樁體自重作用下不再下沉為止。在此基礎上落下樁錘，此時管樁將繼續下沉直至穩定，微調船體左右平衡，要求樁錘、替打和樁身保持同一軸線上，檢查無誤后，解開2個主鉤吊索卡環，完成落樁工作，具備開錘條件。

3.2.5 動態控制錘擊過程 D-180柴油錘有四個檔位，可通過外置手柄拉索控制供油量來調整柴油錘爆發能量應對不同地層情況。一般開錘前，通過關閉柴油錘供油裝置的方式，用“空錘”錘擊鋼管樁3～4次，進一步下沉鋼管樁，避免海底淤泥層過厚造成“串樁”現象。待樁身穩定后打開抱樁器和背板，啟動樁錘，開始正常施打，開始錘擊時油門需控制的小一些，以后逐步加大，直至打至要求的設計標高或控制貫入度。

在盤錦榮興港30萬噸原油碼頭項目的沉樁施工中，起始地層標準貫入度N≤30擊，屬于中密砂土層，D-180柴油錘通常使用2擋沉樁。當樁尖進入密實砂土層時，標準貫入度也隨之增大，D-180柴油錘切換為3擋沉樁。當標準貫入度N≥60時，沉樁貫入度急劇變小，為突破該地層需切換為4擋沉樁直至樁尖位置達到設計要求。通過實踐，“葛飛騰2”打樁船配備的D-180柴油錘在錘擊過程中按照地層變化實時動態控制柴油錘錘擊狀態，可以有效地穿透標準貫入度60＜N＜70的海底粉細砂地層，在滿足設計要求的同時，錘擊數減少30%，可以有效地延長柴油錘的使用壽命。

3.2.6 停錘 按照本工程鋼管樁沉樁停錘標準，以標高控制為主，貫入度為輔。樁尖達到設計標高，最后10擊平均貫入度不應大于5～7mm/擊。

4 結束語

配備D-180柴油錘和GPS衛星打樁定位系統的“葛飛騰2號”93.5m打樁船，工作精度高，柴油錘爆發能量大，在盤錦榮興港鋼管樁沉樁施工中，成功穿透極密實粉細砂層，可在類似大型海上橋梁工程和港口工程的樁基施工中應用和推廣應用。

[1]JTJ 254-98，中華人民共和國行業標準《港口工程樁基規范[S].交通部第三航務工程勘察設計院編制.

[2]許清俠，胡中雄.沉樁的擠土效應[J].地下工程與隧道，1998（03）.

[3]陳海豐，朱寧.沉樁效應的差異分析[J].電力勘測設計，2005（01）.