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構，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《港口工程樁基規范》和《公路橋涵施工技術規范》，直樁傾斜度允許偏差規定不大于1／100；本工程要求不大于1／200。

2.2 偏位控制要求高

參照《港口工程樁基規范》和《公路橋涵施工技術規范》，一般外海無掩護環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

埋置式承臺結構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”初定位和2臺全站儀精確定位結合的測量方法完成施工任務。

4.1 初定位

根據導向架打樁工藝，參考外海GPS打樁系統［3，4］，引入SICK LMS500掃描儀，研發了“天威號群樁打樁系統”。系統由RTK GPS、傾斜傳感器、掃描儀、數據網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，運行定位系統軟件，根據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、右抱樁臂和調整船體壓艙水協同完成，“天威號群樁打樁系統”界面見圖4所示。

4.2 精確定位

初定位完成后，根據潮位和水深情況，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［5］觀測要求測量鐵板上的標志點，并聯測兩側各1個已知控制點，經內業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。記錄相關測量數據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則進行樁位重新調整，此時觀察GPS打樁系統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打樁系統中樁偏差趨勢直至振沉結束，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量的合格率，但是現場將無法進行作業。

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合在一起，測量人員在打樁間隙利用鋼平臺以及GPS C級網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。

埋置式承臺結構對鋼管樁打設的位置和傾斜度提出了更高要求，影響著后續安裝施工。鋼管樁打設時采用GPS定位系統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。