高樁碼頭鋼管樁樁位的測量技術

張瑞歡

（中交四航局第二工程有限公司，廣州 510230）

1 工程概況

珠海港高欄港區神華煤炭儲運中心一期碼頭工程（I標）致力于建設2個全新的10萬t級卸船碼頭（碼頭結構設計為15萬t級）。碼頭岸線長590m，有9個高樁梁板結構的結構段，排架間距離8.0m。下部樁基選擇φ1 200mm鋼管樁，設7根基樁在每個排架上，強風化泥質粉砂巖是樁尖持力層的主要成分，標高為-56.0～-60.0m。

2 施工方案

測量時選擇珠海新坐標系。確定好最低潮面，將標準定為業主了解到的勘測基線控制點（網）和水準點。實際施工時，須嚴格參照招標圖和有關文件。技術規范方面，可參考JTS 167—2018《碼頭結構設計規范》[1]、JTS 131—2012《水運工程測量規范》[2]等相關標準規范。施工時需要將施工基線及水準點確定下來。此外，鋼管樁及PHC樁沉樁、現澆構件放線、安裝預制構件及附屬設施、接岸結構施工等數據也須進一步測量。

3 樁位測量技術關鍵

3.1 基線、基點布設

考慮到工程施工的具體地形以及業主給出的控制點，計劃設置一條正面基線，其應與碼頭縱向軸線平行，位置設于碼頭正后方；將側面基線設于碼頭兩側，其與碼頭最前面的線的走向垂直。測量控制點定在工程后方，形成相應的測控網絡。接下來，確定測設工程特征點和平面控制點，根據有關規范，還須引測加密控制點的高程。其上應帶有比較顯眼的警示標識。施工全程應加強監督，定期檢驗，使坐標值、高程值盡可能準確。基線布置圖如圖1所示。

圖1 基線布置示意圖（A～F為縱向基線控制點）

3.2 測量儀器的選擇

由該工程的實施需要和具體情形確定測量儀器，主要有GPS移動站、徠卡TC420全站儀、T2經緯儀、NA2水準儀和DH28雙頻測深儀。項目所需儀器配備數量及具體參數要求如表1所示。

表1 測量儀器配備一覽表

3.3 現場控制

3.3.1 高程網

業主提供的勘測基線控制點和水準點必須進行進一步的復核，確定無誤后再施工，施工基線水準點也應提前測量布設。

施工基線設于施工所在的陸地區域，且同碼頭平行。結合施工實際再確定平面控制點五六個，在海岸邊布設好GPS基站，測量基線控制網即可建成。為更好地操控施工情況，可使用前方交匯法，借助測量基線控制網對控制點進行加密。工程基點所用材料為混凝土墩，用鋼十字標記出點位，將較顯眼的保護標識貼在上面。定好基線和水準點后繪制施工基線測量平面圖，該過程須提前做好平差電算。還應選擇特定時間復測校驗基線位置，如臺風和暴雨等惡劣天氣過后。

3.3.2 水下測量

1）平面測量。拋填石施工可借助全站儀進行；沉樁施工須控制好樁位，用GPS打樁定位系統即可。

2）高程控制測量。拋填石施工和水上沉樁作業高程會用到水砣測深法和水準儀。

3）上部結構測量。全站儀或經緯儀被用于該過程中，可確定平面位置。高程的確定則須利用水準儀進行相關測量。

4）位移沉降觀測。位移和沉降的觀察和測量須安排好固定時間長期進行，嚴格遵守相應規范的詳細要求，所需儀器為經緯儀和水準儀。

3.4 沉樁定位

進行水上沉樁施工時，應裝好GPS打樁定位系統，借助其定位。

3.4.1 平面控制

打樁是為了更好地測量并確定樁身、具體方位、傾斜程度。鑒于無法在樁身直接裝GPS天線，故須先將3臺GPS（RTK）接收機（流動站）和1臺傾斜儀裝在打樁船上，了解清楚船體所處位置和狀態，才能完成樁身方向及位置的確定工作。

為實現對樁身的定位和定向，盡量使2臺GPS天線和船的縱軸線呈對稱分布，兩天線彼此相連，其中點O約處于船縱軸線所在的垂直平面。此外，船固三維坐標系統的XOZ平面的組成部分正是2個GPS天線連線的中點以及船縱軸線過替打中心，OX和OZ坐標軸也同處此平面。當船體狀態為水平時，船體高程基準面可以選擇并確定為經過某點的水平面，O點到船體過替打中心線會投影在該平面上，確定其為船固三維坐標系的X軸正向。Y軸正向右轉90°，Z軸則垂直向上。如此一來，即可形成船固三維坐標系統。

3.4.2 高程控制

用5m卷尺量出儀器高度，通過三角高程的原理計算出樁頂設計標高處的垂直角度。當樁施打至設計標高+0.5m時，時刻注意觀測標高的變化。每下降10cm告知施工人員，在達到設計標高時及時叫停，以防將樁打低。

進行高程控制須用到攝像機，將其裝在打樁船頭即可。通過攝像機能夠獲取樁身劃樁的刻度數據。樁頂標高的觀測基準為橫絲，其同3臺GPS天線存在一定關系，由此可測出橫絲高度。樁頂標高須經進一步推理得出，借助攝像機觀測樁身刻畫在橫絲上的讀數進行計算。該過程須注意，如橫絲高和樁身刻畫在橫絲上的讀數誤差等因素。

3.4.3 樁身傾角及垂直度控制

當樁身被吊起到規定位置時，可進行整體觀測。此時為使垂直度滿足相應要求，須告訴現場相關施工人員開始打樁架。借助垂球和鋼尺可測出傾角，對樁架應進行適度調整。

3.4.4 貫入度和斜樁轉角的控制

按照設計要求，嵌巖鋼管樁樁尖應滿足標高，同時看準停錘時間，倒數10擊的貫入度在20cm內（每擊不超過2cm）時即可。不同類型的鋼管樁沉樁停錘時間各不相同，打入時須關注標高和貫入度控制。若選擇D100mm樁錘開展沉樁，控制方法有：（1）樁尖高度到標高處且倒數10擊每一擊貫入15mm內時停錘；若超過15mm，則應停錘進行大應變試驗，停錘時機須結合其結果進行微調。（2）樁尖高度不及設計標高。差距最多為2m，停錘時機為倒數30擊每一擊貫入度最多3mm時；若差距比2m多，則需盡快聯系設計單位采取有效措施進行調整。（3）要控制好斜樁轉角，樁身中心距離旗桿44.075m，應選定一個固定的旗幟作為參照物。進行施打的過程中船頭朝東，整個船為東西走向。控制方位角可由坐標進行推算，把船移動到計劃好的轉角處。

3.5 樁基測量注意事項

由于本項目測量作業須在水上完成，因此，為了更加準確地測定鋼管支承樁的具體位置，使其符合要求，須以岸上導標為參照。為了精準檢驗鋼管樁的樁位位置且保證鋼護筒位置準確，可借助岸上全站儀多次復查每一段鋼下樁的鋼管樁中心和橫向處的位置[3]。只有保證岸上縱橫導標位置足夠準確，目測定位工序才能更好地進行，保證符合鋼管支承樁的下樁精度需求，也可保障鋼管支承樁的下樁速度，使其不會影響工程工期，保證工程的經濟效應。除了上述重點須加以注意，工程的安全也至關重要，必須認真考察施工環境中是否有安全隱患或者大型障礙物，發現后及時對其進行整治和處理，從而確保視距的完好,提升工地運行效率，保證工程質量。可以利用增強工地內的視距、清理存放于道路上的不同障礙物、改善工地中的空中線網等方案確保工地的運行通暢。

4 結語

由以上分析，在水上開展施工及樁位測量的困難程度不容小覷。本文全面分析了項目中與高樁碼頭鋼管樁位測量相關的技術問題。分析指出，該過程中應保證施工技術人員的專業素質和能力，通過這種方法確保測量的精準程度。此外，對于所需的設備和儀器也應反復進行檢驗和查看，主觀和客觀因素兼顧。只有這樣，測量結果的精確程度才能得到最大保證。