新型海上移動式打樁平臺施工關鍵技術與應用

李定澤 中國港灣工程有限責任公司

1.引言

隨著我國“一帶一路”倡議逐步落地，對外工程承包緊跟國家政策，抱團出海，形成了大海外發展的局面。作為海事工程領域的主要參與者，我們在海外拓展業務過程中極力推廣我國的成熟工藝，同時也注重對國外新型施工技術的學習和引進，尤其是在施工條件受限和工期要求緊的情況下，創新型施工工藝的應用尤為重要。本文以厄瓜多爾某多用途碼頭樁基施工為例，對新型海上打樁施工平臺的關鍵技術進行闡述總結。

2.工程概況及特點

2.1 工程概況

項目位于瓜亞斯河太平洋側入海口。工程主體為新建長400m、寬36.43m的順岸式高樁板式結構碼頭，樁基采用混凝土灌注樁，共設64個排架，每個排架有5跨，分別為A～E軸，巖面以上混凝土樁采用厚度9.5mm的鋼護筒包裹，樁基上部采用預制樁帽。

2.2 工程特點及難點

2.2.1 工程條件

碼頭區域平均水深8～11m，最大波高2.1～2.4m，潮差2m，潮流速度1.6m/s，具有典型的太平洋西岸長周期波。海床地質主要為泥巖和砂巖結構。

2.2.2 項目特點及難點

①施工工期緊張。

②擬建工程處地質情況復雜，泥巖地質容易產生塌孔。

③當地風浪條件差，船機難以準確定位，施工安全無保障。

④當地專業設備資源匱乏，國內設備調遣周期長、費用高。

⑤安全及環保施工要求高，無法大面積使用水上設備。

3.施工技術方案比選

3.1 國內傳統施工方案

方案一：調遣國內打樁船組進行鋼護筒打入，再搭設鋼平臺進行混凝土灌注施工。調遣打樁船周期長、成本高、風險大，該類型薄壁鋼護筒不適合采用打樁船施打。

方案二：結合國內經驗自行設計和制作打樁鋼平臺進行所有樁基施工作業。采用貝雷架搭設鋼平臺輔材成本高，循環次數少，易造成資源浪費，移動靈活性差。

方案三：采用方駁加吊機施打鋼護筒，再搭鋼平臺施工混凝土灌注樁。風浪條件較差，方駁穩定和施打定位難以保障，單獨制作鋼平臺周期長，無法滿足工期。

綜合對比分析各方案后，決定采用更適應當地條件的施工技術。

3.2 新型打樁平臺方案

該新型海上移動式打樁平臺原型由巴西E X E 工程公司(E xe Engenharia)設計，并擁有相關專利，命名為Cantitravel。此次我司購買了一臺Cantitravel，并根據項目實際情況將其設計改造成能夠對兩排樁同時進行打設的新型海上移動式打樁平臺（如圖1），經論證該設計改造可行。改造后的新型平臺可以承載250t履帶吊進行樁頂施工作業，平臺結構主要包括作業平臺系統、支撐行走系統、打樁定位系統、夾樁系統等。

圖1 平臺效果圖

圖2 鋼平臺由陸側轉移到海側

工作原理是以打入樁作為支撐系統，平臺上吊機牽引鋼絲繩為動力，通過行走輪沿著行走梁軌道槽行走，在水上進行打樁循環施工，可以連續作業，對風浪和不良地質條件有較強的適應能力。

4.新型移動式打樁平臺施工關鍵技術

4.1 關鍵工藝流程

施工準備-“備”→移動平臺陸轉海-“上”→安裝定位系統和平臺轉向-“轉”→水上樁基施工-“打”→樁上移動施工平臺-“移”→平臺撤下碼頭-“下”

4.2 施工準備

根據項目施工布置，在碼頭南側靠近1～3號排架陸域安裝6個混凝土支墩作為基礎，支墩中心與1、3號排架樁基中心軸線保持一致，頂部標高與樁頂標高保持一致，形成過渡面。平臺組裝直接在混凝土支墩上進行，采用分塊拼裝焊接成整體，組裝過程遵從自下而上，從左到右的順序。平臺上安置一臺180T的履帶吊機作為主要吊裝操作設備。

4.3 移動平臺陸轉海

鋼平臺移動前，先通過陸上吊打完成1～3號排架C、D軸樁基施工。平臺組裝區域前沿2個混凝土支墩中心距離D軸樁基中心為行走梁的長度。先將已完成的6根樁基與混凝土支墩采用連接桿固定形成夾樁系統，避免平臺移動過程中產生側壓力造成偏移；在行走梁支撐樁鋼護筒的外側安裝鋼樁帽，并在增加焊接兩道同厚度豎向加強板，防止鋼樁帽側向壓力擠壓鋼護筒產生側向位移。

在準備工作完成后，采用吊機+平衡架垂直提舉牽引鋼絲繩產生一個水平力，使鋼平臺沿著行走梁軌道向海側緩慢移動，直至安全走上固定于樁基上的行走梁（如圖2）。移動過程中必須保持牽引力方向平行于軸線和力度均勻。

關鍵技術：

（1）混凝土支墩標高與C、D軸樁頂標高一致，保證兩條行走梁接口處間距小于1cm，無錯臺，行走梁頂面縱向坡度小于0.5°

（2）行走梁翼板之間采用螺栓連接，梁底與支墩預埋件和鋼樁帽采用焊接

4.4 安裝定位系統和平臺轉向

安裝定位系統：施工平臺由陸轉海到指定位置后，前輪安裝車擋，后輪采用三角板將行走輪與行走梁點焊，防止平臺溜車和抗拔。平臺定位系統分前側和兩側，主要包含懸挑梁、垂直支撐架，以及上下兩層限位架。

平臺轉向：是將平臺由垂直于碼頭方向調整為平行于碼頭方向前進，主要通過調整行走輪以實現行走方向改變。在平行于碼頭方向安裝兩條行走梁，安裝完成后平臺移動至B軸和D軸樁基之間，最終要確保轉向后行走輪支撐點剛好處在平行于碼頭方向的行走梁中心。

關鍵技術：

（1）定位系統分兩次安裝，第一次是平臺移動至海上后安裝一側定位系統，然后打設1～3號排架的A軸和B樁基，平臺轉向后安裝前定位系統，增加配重再安裝兩側定位系統。

（2）懸挑梁垂直插入鋼平臺次梁內，搭接長度不小于1m，四周滿焊連接。

（3）調整行走輪方向單側采用2個液壓千斤頂在平行于碼頭方向同時起頂，保持兩個千斤頂頂起高度一致，1～3cm即可。

（4）安裝完成后將行走輪與鋼平臺進行焊接連成穩定整體。

4.5 水上樁基施工

B、D軸樁基是支撐行走梁的基礎，必須計劃好樁基澆筑順序。如第N排樁施工，則順序為N(B/C/D軸樁)—N-1/N-2(A軸樁)—N+1（B/C/D軸樁）—N-1/N-2(E軸樁)。一個循環施打10根樁基，包括前方2排B/C/D軸樁基和兩側2排A軸和E軸樁基。從鋼護筒施打到混凝土灌注樁形成全過程均在施工平臺上完成，更好地保證了施工連續性和施工質量。

4.6 樁上移動施工平臺

樁基混凝土強度達到25Mpa后方可安裝行走梁和移動平臺。移動前在B、D軸支撐樁上安裝鋼樁帽，鋼護筒上焊接加強板，采用平臺吊機將后面兩條行走梁轉移安裝到前面，與平臺底部行走梁順接，調整接口尺寸并焊接。平臺移動前，先將平臺底部與行走梁之間連接桿拆掉，然后采用吊機+平衡架方式拉伸鋼絲繩牽引形成水平力，牽引鋼平臺移動到下一個施工循環位置并固定。

4.7 平臺撤下碼頭

所有樁基施工完成后，撤下平臺。先將定位系統架、配重塊和其他設備通過履帶吊吊離，以減少平臺配重。以吊機牽引力為動力將整個平臺緩慢通過行走梁行駛到碼頭面，然后采用250T的吊機將平臺上的吊機和鋼平臺進行拆解吊離，并用平板車運到指定地方。碼頭面上鋪設兩層土工布，防止破環混凝土面層。

4.8 施工效率和質量控制

該新型海上打樁平臺能為樁基施工所有作業提供穩定平臺，不受不良地質和風浪條件干擾，完整樁基施工效率可達1.5根/天，單純鉆孔及澆筑可達2根/天，較其他工藝有較大的提高。打樁平臺采用上下兩層限位架控制樁位，水平偏差≤5厘米，垂直誤差不超過0.5°，更好地保證樁基定位和施工質量。

5.結語

該新型海上移動式打樁施工平臺技術適應范圍廣，不僅可以作為水上灌注樁、沉入樁的作業平臺，還可以作為吊機作業平臺，用于碼頭上部結構安裝。該技術在國內未曾有經驗，本項目的成功應用，不僅積累了相關施工經驗和工法，還培養了一支新型打樁隊伍，為該施工工藝向國內引進和推廣提供了堅實的基礎。