组合式打桩船在柬埔寨优联码头中的应用

梁昆，时永杰，尹德龙，程强

（中交一航局第五工程有限公司，河北 秦皇岛 066000）

1 工程概况

柬埔寨国公省优联发展集团有限公司滨海旅游区项目河海工程多用途码头一期工程位于柬埔寨南部的磅逊湾外，靠近磅逊湾北侧，皇帝岛东北面。

本工程拟建10 000 DWT多用途泊位1个，计划年通过能力约80万t件杂货。码头结构形式为高桩梁板结构，全长208 m，平台宽25 m，共4个结构段，每段长度为52 m。每个结构段由8榀排架构成，排架间距为7.0 m，每榀排架由4根直桩、2根叉桩及1根斜桩组成，斜桩倾斜角为5∶1和10∶1两种，平面扭角均为16°，两结构段相邻两榀桩的间距为3.0 m。钢管桩总计224根，钢管桩单根最大长度26.5 m，单重13.5 t。

2 打桩船比选

据了解，柬埔寨及周边国家无合适的打桩船，需从国内调遣。按经济效益对比，并考虑公司海外工程施工需要，我公司自行设计并建造可拆卸、方便调遣的打桩船。

经过分析，组合式打桩船仅拖航费用就节约110万美元，如考虑往返费用，节约拖航费用约220万美元，船体总造价约为323万美元，综上可以看出组合式打桩船应用在海外工程中实际效益明显。

3 组合式打桩船的组装

3.1 设计意图

目前，组合式打桩船主要应用在柬埔寨优联码头工程钢管桩沉桩，在原有组合方驳上增设52 m沉桩设施，沉桩设施要求可拆卸，以达到方便调遣的要求。

3.2 打桩船组装简介

打桩船组装工程主要包括31个箱体的水上拼装、桩架安装以及甲板配套绞车等设备的安装与调试。组装施工地点为柬埔寨西哈努克港鄂尔多斯鸿骏电力有限公司的方块码头。桩架高度为52 m，底座跨距为8.2 m，打桩轨道总长62 m，高出桩架8 m，桩架及轨道自重1 060 kN。三脚架高17 m，跨距13.5 m×9.8 m，自重18.5 t。其主要构件均在国内进行过试装、拆分后，通过集装箱和滚装船运至柬埔寨西哈努克港，30 t平板运输车运至组装现场，75 t汽车吊及240 t履带吊辅助组装。

3.3 打桩船组装

打桩船组装主要包括组合箱体水上拼装和52 m桩架安装两部分，其中52 m桩架安装主要包括三角架安装、桩架安装、剩余轨道安装、桩锤安装、桩帽安装、抱桩器安装、最下段导梁安装、GPS打桩定位系统等。

3.4 箱体拼装

全船共由31个单箱体拼装而成，其中艏艉部位箱体构造出佛龛形状，单箱体最大尺寸14.8 m×3.04 m×3.6 m，重量22.9 t。箱体联接采用在箱体间底部和侧面设置“阴阳钩”卡槽装置，以限制箱体上下运动及平行向的偏转；在箱体顶部采用高强螺栓连接，每个箱体根据长度设置4~8个甲板连接盒。考虑到施工区雨季风浪较大，箱体拼装完成后，将船体周圈的箱体拼缝用2 cm厚钢板满焊加固，以确保船体整体稳定。

箱体水上拼装顺序为（见图1）：A09C1→A12C→A07S→A09C2→A06S1→A09C3→A06S2→A13C→A08S→A10S→A06S3→A06S4→A06S5→A11S→A01S→A03S1→A03S2→A04S→锚绞车 4台、锚及锚链4套、变幅1和2绞车、吊锤绞车1台、吊桩绞车1台、抱桩器绞车1台、吊篮绞车 1台及舾装件→A07P→A06P1→A06P2→A08P→A10P→A06P3→A05P→A06P4→A11P→A01P→A02P→A03P→A04P→甲板室→集控室→3台锚绞车、锚及锚链3套、变幅3绞车、吊桩绞车2台、抱桩器1台、吊篮绞车1台及舾装件→电缆槽及电缆→试验。

图1 箱体拼装平面图Fig.1 Plan of the case assembling

拼装时，由于单箱稳性较差，故将箱体A09C1、A12C、A07S陆上组装成一个整体，连接加固后用方驳吊机吊放下水。3套箱体拼装下水后，组合体可漂浮于水面，视工程设备使用情况用方驳吊机或75 t汽车吊按图1顺序拼装。

3.5 桩架安装

3.5.1 状态分析

1） 起始状态，桩架与水平夹角5°（见图2，不含下面3节轨道）。

图2 起始状态桩架与水平角度示意图Fig.2 Sketch of pile frame and level angle in initial state

桩架及轨道自重为93 t，桩架及轨道自重力臂24.98 m，按1.1动载系数计算起升力矩23 231.4 kN·m，吊车吊点力臂39.16 m，理论起升桩架需要593.24 kN，单台吊车起重能力37 t（抬吊系数选0.8）。

2） 临界状态，桩架与水平夹角49°（见图3）。

桩架及轨道自重力臂为15.477 m，力矩为15 833 kN·m，变幅3力臂为19.863 m，变幅3此时可产生力矩15 890 kN·m>15 833 kN·m，变幅3可自行拉起桩架。此时桩架吊点位置距地面高度为30.56 m。

图3 临界状态桩架与水平角度示意图Fig.3 Sketch of pile frame and level angle in critical state

根据计算可得，动载系数为1.1，抬吊系数为0.8时，吊车单台起升力37 t，起升高度为30.56 m，索具加吊车勾头6.5 m，吊高37.1 m。

3.5.2 三角架安装

三角架各支管运至方块码头方驳停靠位置附近，75 t吊车将压杆组装件按三角架由底到顶的顺序逐件吊至船上组装，用临时垫墩支稳。三角架吊至方驳上后，安装变幅2、3滑轮组（800 t和1 250 t滑车），同时安装变幅2、3钢丝绳，用于封固三脚架。吊车吊三脚架顶部，绞车跟随绞紧，将压杆组起吊至设计位置，前后锁扣绞车拉紧，并及时安装拉杆上、下销轴。

3.5.3 桩架安装

桩架各支管运至方块码头船边，先将轨道分段放至地面轴线位置。桩架按胎架制作顺序由下至上组装。由一端逐段安装轨道，与桩架连接螺栓紧至规定扭矩。船舶驻位，连接变幅1、2、3钢丝绳。安装吊桩、抱桩器、吊篮钢丝绳和滑轮组，自由端固定于甲板，见图4。

图4 已吊起桩架图Fig.4 The lifted pile frame

3.5.4 剩余轨道安装

轨道正对打桩船布置，桩架下俯，用吊桩滑车吊起轨道，调整吊桩绞车将轨道竖起。通过桩架角度调整，将轨道对正，采用长螺栓与已经安装好的轨道固定。轨道连接螺栓固定后对准轨道与桩架连接法兰，螺栓连接固定，拧紧至规定扭矩，本节轨道安装完成，依次安装下节轨道。

3.6 桩锤安装

桩锤运至船边后，桩架下俯，用吊桩滑车吊起桩锤，调整吊桩绞车和桩架，将锤与轨道对正，吊入轨道。放下起落架，将起落架与桩锤卡牢，松掉吊桩滑车，解扣，桩锤安装完成。

3.7 GPS打桩定位系统

打桩船组装完成后，在船体中后部两侧适当位置安装2个GPS接收天线，GPS接收系统以RTK方式工作，实时监测2个接收天线的大地坐标；同时检测船体横摇、纵倾角、桩架倾角，桩体、替打与桩架的相对位置。根据坐标转换数学模型，天线、桩架及替打之间的几何关系，通过软件系统进行处理，计算出桩体坐标、方位角、桩顶标高、贯入度等参数[1-2]。

4 工程应用

4.1 沉桩定位校核

柬埔寨优联码头钢管桩沉桩于2013年11月18日开始，2014年1月8日完工。在钢管桩沉桩施工过程中，为了验证“方驳128”打桩船GPS打桩定位系统的精确程度，在岸上架设了1台全站仪和2台经纬仪，利用常规测量方法，三点交会定位，并和GPS定位结果进行对比。

数据表明，打桩船“海上GPS打桩定位系统”的水平定位平均偏差小于±10 cm；高程定位平均偏差小于±15 cm，满足规范要求[3]。

4.2 沉桩定位结果

优联码头施工海域为离岸无掩护水域。通过对钢管桩实际桩位测量后发现桩位偏差合格率为100%，组合式打桩船完全可以适应类似水域和类似海况的施工要求。

5 结语

组合式打桩船在本工程中的应用，取得了较好的经济效益，对拓展柬埔寨市场起到推动作用。组合式打桩船设计简单实用，适用范围大，操作简便，调遣灵活，能够满足大多数桩基码头施工需要。

[1] 蔺胜永，王美峰.GPS-RTK技术在打桩船中的应用研究[J].现代测绘，2011，34（6）：19-21.LINSheng-yong,WANGMei-feng.Application research of GPSRTK technology in pilingbarge[J].Modern Surveyingand Mapping,2011,34(6):19-21.

[2] 黄剑波，荣国成.GPS打桩定位系统的安装及应用[J].公路，2009（1）：142-145.HUANGJian-bo,RONGGuo-cheng.Installation and application of GPSpilingpositioningsystem[J].Highway,2009(1):142-145.

[3]JTS257—2008，水运工程质量检验标准[S].JTS257—2008,Standard for quality inspection of port and waterwayengineeringconstruction[S].