淺海中棧橋鋼管樁基礎測量定位控制施工技術

徐小祥

(鐵道戰備舟橋處，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35.4 km，分期實施，一期工程全長28.880 km。青島海灣大橋棧(Ⅱ)橋全長3.399 km，采用鋼管樁基礎棧橋全長3.6 km，棧橋設計跨度為15 m，棧橋使用橋面寬8.0 m，設計承重荷載為50 t，限速15 km/h，棧橋頂設計高程為 +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，橋面板設置防滑條，橋面兩側焊接安裝1.2 m高φ48鋼管欄桿。棧橋在支棧橋入口處設有一個12 m寬倒車平臺。該棧橋由于長度長，工程量大，是整座跨海大橋施工的基礎性工程和控制性工程，鋼管樁施工工期緊、任務重，施工難點是海中定位極為不便，管樁測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 棧橋鋼管樁基礎施工總體方案比選

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

釣魚法施工是由橋臺處開始施工，將履帶吊安設在已完成的橋面上，吊裝懸臂導向支架，利用懸臂導向架精確打入棧橋基礎鋼管樁。沉樁合格后安裝焊接連接系和上部結構及橋面系。釣魚法施工特點:在經濟上此法的施工比較合算，充分發揮履帶吊的作用，節省了海上運輸船、海上打樁船的成本費用，可以直接用汽車由陸上運送物資器材，還可以直接利用陸上電力，此法工序為綜合性，打樁、安裝整套工藝渾然一體。要合理安排、調度工序，使之緊張有序組織生產。但由于該棧橋較長、工期緊、任務重，釣魚法施工不能滿足生產需要。

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

對此，根據現場實際施工條件以及工期要求，考慮到棧橋基礎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套浮吊打樁設備同時進行平行作業施工的總體方案。即利用鐵路舟橋器材拼組的20 t浮吊配合吊裝DZ90A型振動錘進行管樁插打施工，利用鐵路舟橋器材拼組的10 t低架浮吊進行連接系和棧橋上部結構及橋面施工，整個施工按流水作業組織施工，鋼管樁插打導向裝置采用立式導向架和導向定位船(懸臂導向架)進行施工，其中岸邊淺水區段采用立式導向架進行定位，深水區段采用導向定位船進行定位，測量采用GPS精確定位。由于舟橋器材拼組浮吊移動靈活，定位船或立式導向架定位快速方便，能夠大大節約施工費用、加快施工進度。該方法施工較采用逐跨推進施工(釣魚法施工)快速安全，較海上大型打樁船施工經濟快速。

3 棧橋基礎管樁測量定位施工

3.1 測量儀器選用

測量儀器選用了先進的全球衛星測量定位系統，簡稱GPS RTK。GPS RTK主要分兩個部分，一個是RTK基站，一個是RTK流動站。測量前首先要對設計院提供的首級導線控制點進行檢核，確認無誤后方可使用。施工時可以先建立強制對中觀測墩，以便將RTK基站安裝在觀測墩上，利用觀測墩架設基站可以克服人為因素以及環境因素對儀器精度的影響，而且架設儀器快、安放平穩，不受陰雨、夜晚的影響。

3.2 打樁設備20 t高架浮吊就位及錨碇

由于海域廣闊，不同于陸地，沒有明顯的標志。要使用打樁船進入確定的施工區域，首先要對樁位進行放樣。先利用小木船拋浮標指出樁位的具體位置，引導打樁船就位。首次進入施工區域的浮吊船，由于對線路方向不夠熟悉，要根據錨索長度、錨碇方向計算出四角錨的坐標、放樣錨碇位置、拋浮標、指導拋錨船拋錨，各錨纜的布置點應設置明顯標志或采用其他安全措施。

3.3 鋼管樁定位

鋼管樁基礎施工作業控制施工進度的關鍵工序首先是鋼管樁的定位、設計懸臂導向架或向海中放入立式導向架定位。將水上定位轉變為陸上定位，避免由于潮水的漲落對定位的影響，實現全天候施工是打入鋼管樁基礎施工所要解決的主要問題。

3.3.1 導向定位船(含懸臂導向架)定位

導向定位船懸臂導向架布置在打樁設備20 t高架浮吊正前方，導向船利用舟橋器材6個標準舟節拼組而成，懸臂導向架利用型鋼焊接加工而成。導向架高度設計為4 m，可以自由提升。當懸臂導向架安裝好后，在導向架中心處安放十字鋼架。將RTK流動站放置于導向架中心也就是十字鋼架中心處進行測量放樣，RTK記錄手簿可以直接顯示與目標點的偏差情況。指揮打樁船上四角上錨纜拉放，使打樁移動，直到測量出中心偏差在30 mm以內后，完成鋼管樁準確定位。導向定位船(含懸臂導向架)如圖1所示。

圖1 導向定位船結構圖（1∶50）

3.3.2 立式導向架定位

此導向架與船體分離，在海中施工極為方便，用型鋼加工而成，高度以高潮時高出水面2 m為宜，由打樁船上提吊設備調動放入海中。測量人員利用RTK流動站在導向架邊樁框架中心處測量測點與樁位設計點之東西南北方向上左右偏差數據，在導向架左右兩側各系一條繩子，打樁船上的人拉著繩子，利用測量人員觀測提供的前后偏差數據，在繩索上量取長度，提吊起導向架拉放繩索，指揮與吊車司機密切配合旋轉吊車完成左右方向的對位，繼續將導向架沉入海中，測量人員再次進行觀測，多次調整，直到放樣測量的結果小于30 mm，即完成鋼管樁定位。此種方法可以同時完成一排鋼管樁的定位，在淺海棧橋鋼管樁基礎施工中非常實用，值得推廣。立式導向架施工圖如圖2所示。

圖2 立式導向架施工圖

3.4 定位及導向架技術要求

導向定位船懸臂導向架安裝必須垂直，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。位移樁中心偏差控制在30 mm以內。鋼管樁在下樁過程中樁架應保持垂直，否則予以整治。

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

3.5 沉樁及偏位控制

導向架定位后，將鋼管樁吊送入導向架內激振至標高。鋼管樁在吊入導向架過程中，測量人員從兩個方向吊錘球檢查鋼管樁的垂直度，指揮吊車司機調整起吊方向角度，使鋼管樁垂直插入導向架。振動錘、插打管樁在沉樁時始終在一直線上，以免偏擊和蹩勁沉樁，漲落潮時拉緊纜繩以保持船位不變。

沉樁時應嚴格控制樁位及豎直度，應隨時注意防止樁的偏移。并不可采用頂、拉樁頭或樁身的邊結來糾偏，以防止增加樁身附加力矩。如出現貫入度反常、樁身突然下降、過大傾斜、位移等現象，均應立即停止錘擊，及時查明原因，采取有效措施。不可用移船的方法糾正樁位。樁位偏差要嚴格逐樁復核檢查，控制在設計規范以內。

3.6 施工注意事項

1)掌握潮水規律，加強天氣觀測，做好臺風期間設備安全預防措施。

2)勤測水深，合理選擇管樁導向定位裝置，確保管樁偏位和垂直度符合設計規范要求。

4 結語

該橋棧橋采用舟橋器材拼組水上浮吊進行基礎管樁插打施工，采用立式導向架和導向定位船(含懸臂導向架)進行測量定位控制施工的方法，施工非常方便快速，定位比較準確，誤差完全能夠控制在設計規范以內，每天1套流水作業設備(1臺20 t高架浮吊、2臺10 t低架浮吊和一艘運輸船)正常能完成4跨棧橋施工任務，大大節約工期，節省費用。該施工技術能夠為以后類似淺海棧橋施工工程項目提供一定的借鑒和參考。

［1］JTJ 041-2000，公路橋涵施工技術規范［S］.

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