海上鋼管樁沉樁施工技術要點分析

吳志鵬

上海振華重工（集團）股份有限公司 上海 200120

海上沉樁施工風險高、難度大，需要考慮各種自然和人為的影響因素，故對施工技術要求很高，本文分析了南通市洋口港區橋梁和液化碼頭工程PPP項目中的子項目液體化工碼頭二期海上鋼管樁沉樁施工所需關注的主要問題及存在的難點問題，從保證施工安全和質量的角度出發，提出在沉樁施工技術當中的重點控制過程及要素。

1 工程概況

南通港洋口港區陽光島南側液體化工碼頭二期工程擬建于洋口港區西太陽沙碼頭區，從一期碼頭棧橋向外延伸，距已建海巡艇碼頭393m，距已建重件碼頭477m。

本工程包含棧橋和碼頭兩部分，棧橋長347m，寬為12.35m，設有4個補償器墩及4個固定墩。碼頭G2、G3泊位長度均為195m，與工作平臺統一布置。每個碼頭泊位均設置2組靠船墩，每組有2座靠船墩，每個泊位共4座靠船墩。棧橋與碼頭夾角內側設置輔建平臺，上部布置碼頭前方綜合用房。本工程所有樁基均為鋼管樁，本工程樁長在51m～67.5m之間，共計339根，其中直樁95根，斜樁244根[1]。

2 工程特點及難點

2.1 施工環境復雜，有效作業時間短。

本工程地處江蘇外海，常年風浪比較大，每年7～9月份為臺風多發期，受臺風的影響大；每年11月至翌年3月冬季寒潮大風頻繁，海上涌浪大，最大波高超過3m，持續時間長，全年平均可作業時間不足15天/月。

2.2 工況條件惡劣，對施工船舶的要求高。

施工水域潮差大，常年風浪大，最大潮差達到8.08m，漲落潮水流流速急，對施工船舶的穩定性要求高，尤其是起重船，船型宜選擇1000t以上的平板駁，考慮到大型鋼模板吊裝和現場的吊距、吊高的需求，起重船的起重能力要達到50t以上。

2.3 樁位布置復雜，扭角差異大，沉樁難度大，工效低

本工程墩臺和平臺的樁位布置比較復雜，樁基的扭腳差異較大，墩臺間樁位互相影響，打樁過程中需要頻繁的起、移錨調整打樁船船位，沉樁的難度大，工效低[2]。

3 重點控制過程及要素

3.1 施工準備

在沉樁施工實施前，要確保人員、船機設備、材料全部進場到位，做好各項準備工作。人員進場后，進行安全技術交底，確保交底到每個作業人員，并開展安全教育。船機設備進場后進行全面排查，確保船機設備的性能、船況、配員等均能滿足現場施工要求。按照分項工程開工報審的要求，人員、材料、船機設備等各項報審手續完備后，開始進行水上沉樁施工。

3.2 鋼管樁制造及運輸

樁基是碼頭工程施工的重點，鋼管樁的制作及涂裝的質量直接影響碼頭的耐久性和結構安全，本工程地處外海，自然條件極惡劣，為了保證鋼管樁的生產質量，選用專業廠家進行制作，制作完成后在廠內進行防腐，再由運輸駁運輸到現場安裝，每批管樁出廠時需同時提供出廠合格證和質保書，廠家按照提供的每駁管樁加工計劃加工完成并經驗收合格后，再按順序進行落駁，由拖輪拖運至施工現場。

本項目采用駁船運輸，駁船具備足夠的長度和穩定性，裝駁時按照沉樁順序及編號，對稱堆放，并繪制落駁圖。由于樁長度較長，裝駁時使用小型木方找平，并用纜索緊固，使支點處在同一平面上，避免折樁。裝卸時使用鋼管樁上的吊耳，嚴禁出現損壞防腐涂層的操作方法，相鄰鋼管樁之間的吊耳用麻袋外包。經檢查合格后的成品鋼管樁按不同的規格分別堆存，堆放形式和層數應安全可靠，避免產生縱向變形和局部壓曲變形，堆放要整齊，底部及管與管之間墊放軟物，避免破壞防腐涂層。

3.3 測量控制

根據本工程外海離岸施工的特點，采用GPS系統進行沉樁測量定位，沉樁平面偏位控制標準符合設計及規范要求。利用GPS RTK定位技術進行沉樁定位測量具有定位方便、速度快的特點，可實時提供放樣點的三維坐標且不受天氣影響，可全天候作業，在外海水域作業優勢突出。

打樁船利用GPS/RTK模式遠距離打樁定位系統進行海上沉樁定位的工作步驟如下：

（1）基準站的建立，根據業主提供的控制點在現有圍墾堤及黃海大橋上設置加密控制網，并選定一個沉降穩定的加密控制點作為數據鏈發射電臺的基準站，距本工程最遠處10km，滿足GPS/RTK差分定位需求。

（2）在打樁船的適當部位布設2個流動站，一般布設在船縱橫軸線或其平行線上，能代表船的具體位置和方向，以RTK作業模式，實時測出該船上2個固定點的三維坐標，通過GPS RTK打樁定位工程軟件將基準站GPS坐標系統轉換為大橋工程坐標和設計高程系統的高程，從而就知道打樁船的位置和方向。

（3）通過各種傳感器，測出樁到2個固定點的相對距離、樁架傾斜度及其與樁船縱（橫）軸線水平夾角、樁頂標高等，從而利用打樁定位工程軟件計算出樁在設計中心處的設計坐標及偏位、樁的扭角、傾斜度、樁頂（尖）標高等。

3.4 水上沉樁

（1）確定沉樁順序及設備，根據樁位布置及樁的斜度、扭角，綜合考慮樁船的尺寸以及運轉的有效性與合理性，并且受一期碼頭港池疏浚等因素影響，制定沉樁施工順序，然后進行棧橋區域沉樁施工，棧橋區域沉樁施工順序為從一期碼頭側向碼頭側進行，最后再由工作平臺向東，完成全部沉樁任務。

（2）打樁船拋錨定位，按照沉樁順序進行打樁船的拋錨定位。施工前根據實際的工況條件，應確保纜繩能夠滿足現場的要求，避免出現纜繩斷裂和走錨的現象。使用拖輪將打樁船拖航至擬打樁位置，由起錨艇將打樁船的錨逐一送至指定位置進行拋錨，拋錨后通過錨機將纜繩收緊，根據船上的定位系統絞至打樁地點。拋錨定位總原則是：所有錨纜不影響已施沉的樁，同時應方便運樁駁船送樁。打樁船及定位駁需注意各錨位的布置情況，每天作業前檢查各纜繩是否牢固可靠，如遇大風及時加纜和錨，杜絕前后錨纜在同時拉緊的情況下移船。

（3）管樁起吊，按要求，鋼管樁沉樁起吊應采用三點吊，另一面吊點用于翻轉鋼管樁吊入樁架龍口。索具選用卸扣，吊索選用鋼絲繩。

（4）管樁定位，操縱室通過觀察樁架上的角度測量儀調整樁架的傾斜度，以使樁身斜率符合設計要求；再根據預先輸入的單樁平面扭角（方位角）、平面坐標，依據船上專用的GPS定位系統顯示的圖形和數據，通過調整船位的方法，使樁到達設計位置。

（5）沉樁，樁就位后，將打樁船上錨纜帶緊，以保持樁位和船體穩定。樁自沉穩樁，同時監測樁位的變化，如果樁位變化超過允許的誤差范圍，立即停止樁的下沉，將樁拔起，查明原因，重新定位。樁后壓錘，樁在壓錘穩定后，松開抱樁器，啟動樁錘，開始進行沉樁。開錘前檢查樁頂與替打底面是否密合，保證兩者的垂直。替打墊層是否均勻，替打和錘的豎直對中要保證，以免發生偏心錘擊。

（6）夾樁，本工程樁基施工在外海作業，鋼管樁沉樁后斜樁懸臂端較長，并受水流、風浪、潮流的影響，打完樁后必須及時進行夾樁施工。夾樁施工是用制作好的鋼抱箍套入已沉鋼管樁上，抱箍內裹以厚膠皮，固定在標高處后用型鋼、對拉螺桿把群樁和抱箍相互聯成整體。

3.5 技術保障措施

鋼管樁吊運時，根據樁長的不同，采用3點吊運工藝；起吊時要平穩，防止相互碰撞；打樁前，應測量沉樁區域水深和水下地形；打樁按落駁圖順序進行，吊樁時應考慮樁駁平衡，吊樁順序應對稱起吊。樁錘、替打和樁三者始終在同一直線上，避免偏擊；在自沉或壓上錘和替打后，如發現樁基偏位超出規范要求，需將樁基拔起后，重新定位調整，禁止在沉樁過程中擠樁糾偏；漲、落潮時，應隨潮水的漲、落適時松、緊纜繩，以保持船位不變和防止個別錨纜受力過大；沉樁應連續，不要中途停頓，以免土壤恢復而增加其對沉樁的阻力；沉樁時，如現場的水下地形有斜坡段，則需預留出打樁偏位的提前量，確保最終的沉樁偏位滿足規范要求；當施工第一根樁時，匯同業主、設計單位、監理組現場觀察沉樁過程，并確定停錘標準，作為以后施工的控制停錘標準；為防止在風浪、水流及斜樁自重的作用下樁傾斜偏位等，沉樁后應及時夾樁；當預計出現臺風或大浪時，必須檢查樁頭連接情況并采取必要的加固措施；運樁和打樁過程中，嚴禁碰撞鋼管樁、破壞防腐涂層；認真做好沉樁施工記錄，沉樁記錄要準確反映停錘前幾次的貫入度；沉樁過程中以及沉樁完成后應積極安排檢測單位做好高應變動力檢測試驗，并及時進行典型施工總結，報設計單位確定沉樁停錘標準。

4 結束語

海上沉樁施工環境復雜，難度高，本文根據南通市洋口港區橋梁和液化碼頭工程項目現場沉樁施工當中存在的具體問題和難點，分析了在典型海上沉樁施工中的控制技術要點，這其中材料供應、設備選型、人員培訓、測量控制、施工技術措施保障等方面都是必須要關注和重點控制的關鍵環節，做到全過程的防范和控制，才能保證沉樁施工的質量和安全。

[1] 潘路,劉星.海上超大型鋼管樁沉樁工藝研究[J].工程技術,2016,(20):85-85.

[2] 梁達志.高樁碼頭鋼管樁施工質量控制[J].中國水運,2015,(9):62-63.