高樁碼頭水上沉樁技術應用

徐鑫哲

(盤錦職業技術學院 建筑工程分院，遼寧 盤錦 124010)

1 工程概況

某工程水工建筑物位于啟東市海工船舶工業園，由出運碼頭，出運平臺，600t桅桿起重機基礎，變電站基礎等結構組成。出運碼頭為高樁板梁式碼頭結構，共設47個排架，排架下采用管樁樁基，樁徑800mm，其中直樁共156根，樁長53m～62m。斜樁共188根，樁身斜度4:1，樁長54～59m。1#～40#排架樁頂標高為1.7m，41#～47#排架樁頂標高為2.2m。樁基持力層為第8層粉砂。

出運平臺同為高樁板梁式結構，共設30個排架，每個排架下設10根直樁。其中江側27個排架樁基分別采用240根Φ800B型PHC管樁和30根Φ1000B型PHC管樁，樁長51m～59m，樁端進入第8層粉砂。

600t桅桿起重機基礎采用高樁承臺結構，樁基采用Φ800B型PHC管樁，樁長59m～60m，樁頂標高為有2.6m。

2 施工環境及難點分析

本工程共有Φ800PHC管樁658根，Φ1000PHC管樁30根及10根防撞鋼管樁，樁基數量多，樁長，標高也不一致。

根據地質勘察資料，沉樁區域內地質情況復雜，工程場地淺部普遍分布有高壓縮性淤泥，淤泥質粘土等軟土層，可能會出現較大的貫入度甚至出現溜樁現象。另外結合現場挖泥疏浚情況，碼頭區河床表面區域有拋石層，拋石層平均厚度1.4m，可能會給沉樁帶來一定難度。

基于以上施工條件，在施工過程中采取以下措施。

(1)在沉樁施工前需準確排出沉樁順序，根據沉樁順序排出詳細的落駁圖，且必須核實實際制樁順序和落駁順序情況。

(2)打樁前認真研究地質資料，根據沉樁施工經驗判斷可能出現溜樁土層，采取預控措施。做好打樁前的技術交底工作，做好沉樁數據記錄，為后續沉樁提供數據分析資料。

(3)打樁前探明拋石層位置，實際厚度，必要時采取挖石措施，以確保樁基能夠順利穿越拋石層。打樁時采用D128柴油錘重錘輕打，降低沉樁錘擊拉應力，避免樁頭被打碎[1]。

3 水上沉樁施工

水上沉樁施工工藝流程見圖1。

圖1 水上沉樁工藝流程

3.1 打樁設備選型

根據設計文件，Φ800mm鋼管樁樁長50m；Φ800B型PHC管樁最長62m，綜合考慮施工區域的水文，風力和地質情況，選擇江宇樁1打樁船及D128錘型開二檔，重錘輕擊。

打樁船總長48.5m，寬18.6m，型深3.5m，各型參數可滿足本工程沉樁需要。

3.2 錨纜布置

沉樁過程中打樁船橫流作業，在岸線灘地上以間距50m開挖布設地壟，設置前沿統纜，打樁船船艉八字錨和前抽芯纜帶在統纜上，船艏向江內拋設八字錨，并設置后抽芯纜。沉樁期間對埋設的地籠采取防護措施，警示標志。

根據現場實際情況，配備起錨力為20t的撈錨船1艘，撈錨船配置齊全的移船拉錨系統。撈錨船停靠于打樁船上游，運樁駁抵達現場后，靠撈錨船帶纜停靠。

3.3 樁位控制

樁位控制以打樁船裝備的GPS定位為主，陸上測量儀器校核為輔的方式。沉樁施工前，換算出GPS定位系統坐標系中每個樁位的坐標，據此，在岸上已知的坐標控制點設置基準站，通過基準站安裝的GPS信號發射裝置與打樁船上的信號接收系統進行聯合調試，保證樁的定位精度[2]。沉樁施工中，打樁船上接收衛星信號，通過計算機進行船體定位。

沉樁平面控制以船載GPS定位系統控制為主，以岸邊架設兩臺經緯儀，采用“前方任意角交會法”對樁位測量校核。本工程沉樁以設計標高控制為主，貫入度為輔，并作為校核的依據。沉樁標高以岸上架設的經緯儀采用“豎直角法”觀測控制，以船載GPS校核。沉樁過程中，以靠近沉樁位置的岸上經緯儀觀測樁身上的刻度，對沉樁貫入度和標高觀測控制，對整個沉樁過程進行雙控。

3.4 沉樁施工

沉樁作業時，啟動打樁船，通過錨纜控制打樁船移動到運樁方駁附近，從方駁上將管樁吊起。接下來，打樁船移動到將要沉樁的區域，放下小鉤，升起大鉤，緩慢地將樁吊至垂直狀態，在測量人員及GPS測量系統的指引下，進行樁的定位。完成后，自重沉樁，當樁尖打入土中2m～3m時，需進一步校正管樁的垂直度，滿足要求之后再繼續沉樁，當管樁在自身重力的作用下不再繼續下沉時，進行壓錘，在壓力作用下樁繼續下沉，當樁停止下沉后，保持船體平衡，啟動樁錘，進行錘擊沉樁，錘擊幅度由小到大，避免由于沖擊力過大導致樁頂開裂或者樁身斷裂，直至打至設計要求為止[3]。

3.5 樁基檢測與驗收

本工程管樁沉樁完成后依據《港口工程樁基動力檢測規程》(JTJ249-2001)進行樁基檢測。檢測數量中低應變不少于208根，高應變不少于21根。具體檢測樁位由監理及業主單位指定，其中優先選取沉樁貫入度偏大，樁頂較高，樁頂破碎等異常樁進行檢測，異常樁不計入樁基檢測要求數量。

沉樁完成后，要立即測量樁處于自由狀態下樁頂的偏位值，如偏位值超過允許值要及時采取合理的處理措施。在各排架夾樁鋪底完成后，測量設計標高處樁頂偏位值作為樁基竣工偏位值，并繪制樁基竣工偏位圖報監理工程師查驗[4]。

4 水上沉樁質量保證措施

4.1 質量控制措施

(1)沉樁時，樁帽與周圍留有1cm左右的間隙，并且樁錘，樁帽，樁頂相接觸部位均設有相適應的彈性襯墊，樁墊要平整，均勻，保證打樁時樁頂受力相對均勻，防止樁頂被打碎，同時保證樁錘，樁帽和樁身三者中心在同一鉛錘線上，樁插入時的垂直度偏差要求不超過0.5%[5]。

(2)沉樁土質為硬軟土層時，要了解各種土層的標高，并準確監測樁尖所處的位置，當樁尖進入軟土層時，控制好錘擊幅度及頻率，出現溜樁現象時，立即停止錘擊。

(3)樁打入后，不得利用船體強行糾偏，當樁尖遇到障礙物樁位發生異常時，應停止下樁，分析原因，采取相適應措施后，方可繼續下樁。

(4)新澆筑的混凝土周圍30m內不允許進行沉樁[6]。

4.2 岸坡穩定監測措施

整個沉樁期間需對岸坡穩定性進行觀測，觀測的基準點使用施工控制點，觀測點則沿岸布設，在碼頭岸線護坡上布設沉降位移觀測點，每隔50m布設一點。沉樁期間定期進行觀測，及時記錄匯總岸坡觀測數據，如有異常情況須停止沉樁并進行處理。

5 結 語

結合本工程的設計要求及施工環境條件，采用合理的水上沉樁施工方案并采取了相應的質量控制措施，樁基工程按時、優質地完成了預期任務，現已正常投入使用，可為類似工程提供參考。