高樁碼頭沉樁施工技術控制措施

沈偉斌

摘 要：本文以實際工程為例，對高樁碼頭沉樁施工技術進行了分析和探討，尤其是分析了擴建工程在打樁時應考慮的事項和采取的措施。

關鍵詞：高樁碼頭 沉樁 施工技術

1.工程概況

嘉興港糧食碼頭擴建工程位于浙江省平湖市黃姑鎮南部的獨山港區，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。碼頭平臺采用高樁梁板式結構，共分三個結構分段，位于已建碼頭棧橋的喇叭口段西側。

2.工程沉樁設計

該工程碼頭平臺水上沉樁均為φ1200mm大管樁，數量共計214根，樁基持力層為灰色粉砂層，樁長為60m至68m不等，沉樁期間以擬建碼頭平臺區域上游、海側各300m、岸側150m為樁船施工作業區域，碼頭平臺前沿設計泥面標高為-14.82m。

3.碼頭沉樁施工技術

3.1沉樁船舶設備

碼頭工程樁基為Φ1200mm預應力大管樁，最長樁長為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大管樁的沉樁要求。沉樁期間配備2～3艘1000t、2000t級樁駁運輸大管樁，2艘800HP以上的拖運拖輪的打樁船及方駁，為順利完成樁船的沉樁和拋錨施工，配設了1艘拋錨船。

3.2合理選取錘型

替打材料必須具有高強度和剛度，且制作精湛，確保沉樁捶打時樁頂受力均勻。樁墊材料是厚15～20cm、專業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的紙屑后裝設，保證錘擊能量的有效削峰，且樁頂無損壞。

3.3樁落駁要點

該項目所用樁材料均在特定廠家統一預制。樁的落駁、裝設、運輸時，按照沉樁順序以倒序落駁方式進行裝運，并進行加固。待運輸到現場后，需上交該駁樁的相關材料及合格證，由項目技術人員和監理一同校驗材料的型號、數量、出廠日期及樁的外觀質量等。在進行樁的落駁裝運時需把握以下幾點：結合施工沉樁及吊樁順序繪制落駁圖；嚴格按照設計的落駁圖實施裝駁，分層數控制在3層；樁選用多支架的堆放模式，且均勻布設墊木，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的平穩性，包括落駁、運送及起吊等。

3.4打樁測量布設

3.4.1校核點的布設

該項目選用GPS定位技術進行沉樁定位，為保證沉樁的精確性，采用全站儀定位校準，經過現場實地探查，在校核設備的布設上主要考慮到以下因素：

①已建糧食碼頭平臺和引橋因業主運營要求正常運作，且碼頭設施較多，對觀測的視線上有較大影響，無法固定的選擇位置來架設儀器；

②沉樁的碼頭平臺離岸側海堤較遠，且海堤上設置了圍網等設施，無法進行觀測，且海堤上外圍人員車輛影響大，不利于儀器長時間架設和觀測。

以上兩點不利因素出現后，我部發現在位于糧食碼頭平臺后方，引橋西側有一座海事碼頭，該碼頭平臺對于沉樁碼頭平臺視野較為開闊，且平臺上只有系纜墩等少量設施，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安設1臺全站儀來進行對定位校核。

3.4.2GPS定位技術

采用GPS的沉樁定位系統主要選用了由中交三航局研發實施的“GPS打樁定位系統”。該系統包含了多種較先進的傳感和定位裝置，可以準確定位樁身位置及測定樁頂標高。于船體的合適方位布設2～3個GPS天線，通過RTK的工作方式，GPS系統可實時測量GPS天線的地理坐標，并測量船體橫搖和縱傾角，以及樁架傾角、樁體、替打等位置。結合測量坐標位置換算為接收天線、替打及樁架的數學模型，借助相關軟件進行系統分析，得到樁體的各項參數值，包括坐標、貫入度、樁頂標高、方位角等。沉樁定位系統主要以分級把控模式，先進行船體定位，后以船體為參照，通過船體前端安設的免棱鏡激光測距儀進行樁身的準確定位，進而直接把控樁身，該系統的定位精度可達厘米級。

3.5沉樁施工技術要點3.5.1沉樁錨位

該工程碼頭沉樁按照碼頭平臺的分段亦分為三個階段，以毗鄰已建糧食碼頭平臺為第一個分段，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，沉樁施工設備對已建碼頭的影響最大，因此首先沉一階段樁，這樣可以在第一時間做好與已建碼頭運行上的協調工作，協調工作完成后施工方即以最快速度完成一階段碼頭沉樁，既對已建糧食碼頭運作的影響減到最小，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，業主要求不影響一期糧食碼頭船只靠離泊和碼頭生產作業。根據打樁船錨位，在一期糧食碼頭前沿作業水域，有打樁船3個錨位，即倒錨、邊錨、后錨。倒錨向碼頭區域拋進120m，緊貼碼頭前沿線，不設浮漂在下層系船柱自掛鋼絲繩；邊錨向碼頭區域拋進120m，離開前沿線30m，不設浮漂；后錨向碼頭區域拋進120m，向后300 m與碼頭作業區域基本無影響。根據打樁船沉樁順序排列，結合施工方打樁船的停靠位置，分析出在沉27-F樁時錨纜位置處于最不利位置，也就是說在沉設次樁時，打樁對已建碼頭船舶停靠和作業的影響達到最大。

沉樁錨位對已建碼頭的影響分析如圖1所示，第一階段最不利施工時，即在最低潮時，已建碼頭停靠的基本船型（15000t），長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，雖然倒錨已經避開了作業船，但邊錨對此類型較大船只船底有交集點。

具體影響剖面根據圖2所示，邊錨與船舶底部相交而不能同時作業，所以及時跟業主協調靠一階段的已建碼頭泊位停止靠船作業，施工方也以最早速度完成了一分段的沉樁施工，以最快速度恢復了已建碼頭泊位的正常停船運作。

②二、三階段錨位。

在本階段沉樁施工時錨纜已達到安全距離，僅在拋、起錨時可能與停靠船舶存在短時的交叉作業，施工方保證起錨艇24小時停靠在作業現場以應對可能出現的各類應急情況，并且與業主單位協調在船舶靠泊前1小時及時通知我方。

3.5.2沉樁施工時技術要點及措施

①該工程地處杭州灣區域，潮水為半日潮，潮水漲落較快，流速大，所以沉樁時在水流及風浪較小時段沉樁，避免高潮、大流速、樁頂淹沒時段沉樁。

②樁位數據處理：嚴格按照設計樁位圖和平臺與碼頭的相關尺寸將設計樁位繪制成CAD圖，并在CAD圖形中作好坐標轉換和獲取樁位坐標。

③根據樁身仰、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大管樁開孔：為了消除水錘應力，大管樁預制時自行設置排氣孔。

⑥在已建碼頭上設施沉降位移觀測點，尤其是在一階段沉樁時，土層的擾動對緊靠的碼頭可能有較大影響，每日對沉降點進行觀測，并派專人對已建碼頭的碼頭平臺構建進行檢查，確保構件安全。

3.6夾樁施工

杭州灣地區季節性風浪較大，為避免風浪、水流及樁自身重量的作用，造成樁的偏位和傾斜，沉樁施工完成后結合現場特點，實時布設鋼圍囹，并對圍囹進行加固，尤其是前沿頂面標高較低的樁，受潮水沖擊大，必須用槽鋼等材料把獨立的圍囹前后左右連接成整體，以加強圍囹的整體性。

4.結論

在本工程沉樁上，根據實際情況采取了一系列沉樁的技術控制措施，最終用時65天完順利完成了碼頭平臺的沉樁這一關鍵節點，同時對業主已建碼頭的影響減少到了最低。工程沉樁的成功經驗以為此類擴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作用。

參考文獻：

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