高樁碼頭改建沉樁施工技術

高琦 羅建春 中交疏浚（集團）股份有限公司

1.工程概況

本工程為綏中縣團山子二級漁港升級改造項目，將原碼頭岸線升級改造為高樁碼頭岸線，改造長度為430m，新建碼頭岸線按照原碼頭岸線呈“門”字形完成泊位的布置。一般碼頭和混凝土路面的沿線相隔需保持在10m左右，本工程面頂高約2.5m，港池回旋水域和前停泊水域的寬度都在142m，通常港池泊位水域底高程在-6m，利用振動錘沉樁工藝對樁基施工，并準備好日立ZX470-3自行機械臂作為備用工具。

2.沉樁工藝概述

目前常用的沉樁施工工藝包括柴油錘與振動錘聯合沉樁、導向架配合振動錘沉樁、陸上打樁機沉樁等。本工程中所采取的是振動錘沉工藝，會最大程度上輔導斜率性樁。具體為其利用對液化土壤的振動來操作沉樁，但該工藝卻存在兩個缺點，一方面容易被土質、地質影響；另一方面當沉斜樁時，不能應變動測。

3.沉樁施工技術分析

本工程PHC管樁采用D-62型打樁錘，依施工順序施打。

根據施工控制點，放樣每根樁的位置，預先打入竹片樁，并以石灰作為明顯標記，同時測量原地面標高，以便確定送樁深度。

管樁用25t吊機起吊送到設計樁位，由樁機提升，樁尖插入樁位。樁插好后，即將樁錘壓住樁頂，檢查錘、樁帽和樁的中心是否一致，并檢查垂直度和傾斜度是否滿足規范要求。合格后，慢慢放長鋼絲繩，使樁均勻緩慢插入土中，同時檢查樁錘、樁帽是否同樁的中軸線一致，樁的方向有無變動，隨時進行改正。經檢查無誤后方可進行錘擊。沉樁開始后采用重錘輕擊，并在兩個方向觀察垂直度及傾斜度，當入土達到一定深度，確認方向無問題后，再按要求的落距錘擊。

當樁確認已達到設計土層且貫入度達到要求即可停錘并經檢查無問題后，即可移動樁架至下一個點位。貫入度根據試樁的工藝試驗和沖擊試驗結果確定。

沉樁工藝的流程具體為：預制樁運至沉樁點→預制樁預檢→在樁機正前方和正側方架設經緯儀→樁機就位→插樁→經緯儀雙向校正樁身垂直度→打樁→挨樁→經緯儀雙向校正樁身垂直度→繼續打樁→樁位平面位移量測→送樁→樁頂標高測量→打樁達到設計標高或達到最大壓樁力→拔出送樁、填蓋樁孔。

3.1 施工準備

（1）施工前，必須平整好施工場地，修筑必要的臨時施工便道，并進行封閉式施工。

（2）在施打前，首先對控制點進行復測。在機械進場前，工地負責測放樣樁，控制樁等，對樁位進行復測，以保證樁位的準確性。

（3）樁基軸線應從基準線引出。在打樁地區附近設置的水準點，其位置應不受打樁影響，數量不得少于2個，開工前經復核后妥善保護，施工中應經常復核。

（4）對進場成品必須要求進行檢驗，并按規定做好記錄，合格后方可使用，對不合格的成品嚴禁使用和退場。

（5）安全技術交底。對技術、安全交底必須在正式展開沉樁前進行。技術交底主要包括如下內容：發生調整的樁位、其扭角詳情、傾斜度以及被標識出來的易發生碰撞的樁，還有如何處理緊急情況等。而安全交底則包括了現場安全警示標志的設置，安全作業范圍的相關安全防范措施。

（6）人員配合。在沉樁施工的過程中，需要配備專業人員隨時在現場待命，如果發生意外事件比如碰樁或者樁超高等及時處理，以保證順利完成沉樁。

3.2 沉樁測量

（1）樁頂平面位置測量。為避免方樁樁頂出現變形導致測量出現誤差，最終讓樁中心發生偏離，先利用全站儀測量方樁的隨意三個角點，得到其坐標之后，再確定樁平面位置。提前對放樣、放樁位以及軸線樁再次核查，而且確保軸線不能有＞1cm的誤差，樁位不能有＞2cm的誤差。

（2）斜樁斜率測量。其測量時所利用的方法是吊錘線法，為避免出現誤差，一般測量3次，最終結果取平均值。

（3）斜樁扭角測量。對每根斜樁樁頂測量3個點之后，再測量對應下方的3個點，并開始相應的繪制。工程圖上最終呈現出3條邊線的投影線，即“1上-1下、2上-2下、3上-3下”。扭角指橫梁軸線和上述投影線之間的夾角。但是得到的3個扭角并不是相等的，這是由于方樁3條邊不規整而且測量也存在一定的誤差。所以通過取3個扭角的平均值，完成樁位圖的繪制。

3.3 沉樁定位

在對沉樁平面定位時，所利用的主要系統是GPS打樁定位系統，除此之外還會利用經緯儀、全站儀完成校核，對沉樁標高的控制則利用水準儀。如圖1所示是GPS打樁定位系統的原理展示，具體來講，通過GPS流動站控制打樁設備的各種方向、位置，通過與設計坐標的對比后，調整打樁設備以達到規范要求。通過測量設備確定樁頂標高后，同時對錘擊數計數，一般會采用“錘擊計數器”完成，該計數會隨著沉樁貫入度產生正向反饋并出現在計算機上。

圖1 “GPS打樁定位系統”定位原理示意圖

定位時，需要對Trimble 5700 GPS接收天線各自獲取的夾角、距離、高差之間的誤差以及RTK狀態的質量因子完成核查，核對其是否在規范要求之內。經過上述測量，定位變得更加精準，使得沉樁施工的效率有所增加，極大地減少了碰樁的發生。

3.4 沉樁過程控制

本工程實例中，一共有314 根PHC管樁沿碼頭岸線進行施打。考量現場施工條件以及以往的施工經驗的基礎上，同時還對打樁的相關事宜作出了預估，本次工程選取履帶式打樁機，以便快速的安裝和拆卸工作。

3.4.1 穩樁

定位好后，在樁身和替打的作用下將其插入土中，開始穩樁。該過程中，保證樁架、樁傾斜度符合實際要求，完成壓錘后，及時核查樁錘、替打和樁身的位置，如果不在同一軸線，說明錘擊過程出現了偏差，所以此時還再次調整吊裝。

除了盡可能縮短實際和設計要求之間的偏差，在穩樁過程中要觀察其人土情況，避免發生和老碼頭樁之間的碰樁。當出現碰樁等其他意外時，不能再繼續施工，在設計人員、監理人員之間協商之后提出解決方案。

3.4.2 錘擊沉樁

此次施工中，對PHC管樁錘擊時，選擇用D-62型打樁錘，此時將油門調到三檔，控制400KJ的能量，隨時觀測沉樁的貫入度，具體包括下述工作內容：

①對沉樁錘擊時要及時查看樁身、樁架的位置，防止錘擊出現偏心。

②如果天氣較惡劣時不能繼續沉樁，打樁設備及時撤離施工作業區域。

③在錘擊工程中，隨時觀察樁身的晃動情況，以盡可能避免蹩樁從而引發錘擊偏心，比如發生移位、貫入度不符合要求、樁身下降等，如果出現上述現象，及時和設計人員、監理人員商討，以解決問題。

3.4.3 沉樁偏位控制

依據《水運工程質量檢驗標準》（JTS 257——2008）的相關規范對沉樁偏差控制，為保證施工順利對易發生碰樁的樁，必須挑選一個天氣適宜的時間開展沉樁。一般會用前方交會法對定位詳情再次核驗，且保證其偏差在±80mm內，以便避免發生碰樁。

4.結束語

對碼頭改造時，施工區域會遺留部分原有的構筑物，所以會增加沉樁施工的難度。文章結合實例引入了振動錘法，以期望解決在特殊地質上沉樁的施工問題，比如硬質老粘土地層。該沉樁工藝不僅具有廣泛的適用性，而且操作簡便，具有參考性。