太仓港环保发电厂码头沉桩施工技术

2016-08-11熊焕平

大科技 2016年5期

关键词：沉桩泊位交会

熊焕平

（中交二航局第三工程有限公司江苏镇江 212000）

太仓港环保发电厂码头沉桩施工技术

熊焕平

（中交二航局第三工程有限公司江苏镇江 212000）

本文对太仓港环保发电厂一、二期码头沉桩施工中几个关键问题：测量平台布设、沉桩控制、沉桩常见问题解决办法等作一介绍。

一、二期码头；引桥；测量平台；沉桩；控制

1 概述

本工程位于江苏省太仓市境内长江南岸杨林口下游，工程点上游约4.6km处为已建的太仓中远城码头，下游约2～3km处为长江石化码头和美孚石化码头，地处长江流域与东部沿海的交会点，所在水域为中等感潮河段，其水位既受潮汐影响，又受长江枯洪水影响，累年平均潮差2.17m。

2 工程概况

本工程是为缓解华东地区电力紧张而由私营企业投资建造的环保发电厂工程的一个重要组成部分，分为一期码头工程和二期码头工程。其中：一期码头工程主要包括一座长1536m的高桩墩式、空心大板结构引桥，一座长45.7m×宽20m的工作平台和一座长250m×宽24m的高桩梁板式码头泊位，共计沉方桩632根，施工期为2002年4月28日至2002年9月20日。二期码头工程主要包括一座大件码头和一座煤码头，其中：大件码头包括一座长117m×宽10～40m的高桩全现浇梁板引桥，一座长65m×宽20m的高桩梁板结构码头泊位；煤码头包括一座长1553m的高桩墩式钢结构引桥，一座长49m×宽41m的高桩梁板式工作平台和一座长280m×宽28m的高桩梁板式码头泊位，共计沉方桩798根，施工期为2003年5月28日至2003年11月30日。

3 工程特点

一方面本工程引桥较长，引桥1500多米，又位于长江主航道边且地处长江出海口，风大、浪急、潮汐落差大，沉桩施工困难；另一方面本工程项目多，工期紧，能否顺利完成沉桩任务是本工程成败的关键。

4 码头沉桩施工

4.1 一期码头沉桩施工

一期测量平台布设：

（1）布设方案。

根据《港口工程质量检验评定标准》中“无掩护近岸水域沉桩”规定：直桩允许偏差15cm，斜桩允许偏差20cm，若按实际沉桩施工控制误差10cm、沉桩控制点离目标600m考虑，则在测站允许的测角误差为：β= 0.1×180/（600×π）=34″，一般有经验的测量人员能满足上述要求。根据以上原则，从经济和满足使用的要求考虑布设三个测量平台，第一个测量平台PT1设在离岸线约600m、位于引桥上游离引桥中心约200m处，第二个测量平台PT2设在离岸线约900m，位居引桥上游离引桥中心线30m处，第三个测量平台PT3设在离岸线1100m，位置引桥上游离引桥中心线300m处（见图1）。

另在堤岸上设立三个沉桩控制点：即在引桥中心线对应岸线位置设立一个控制点S2，在其上、下游约250m各设一个控制点S1、S3（见图2），由于岸线三个控制点S1、S2、S3直接控制引桥600m处附近沉桩，目标不太清晰，特别是有雾天气控制更加困难，因此考虑利用岸侧三个点S1、S2、S3控制岸侧至引桥450m内沉桩，利用测量平台PT1、岸侧控制点S1、S2控制引桥450～600m位置沉桩。根据控制点分布情况，沉桩控制分别在450m处和600m处交会角最差（近岸四个排架为钻孔灌注桩基础），经计算可知：450m处沉桩交会角为29°02′，600m处沉桩交会角分别为22° 37′和67°06′，均能满足规范和施工需要，因此是可行的。

测量平台控制点PT1、PT2、PT3控制江心600～1200m的引桥排架沉桩，PT1、PT2互为后视，PT1、PT3互为后视。现计算其两端远点沉桩交会角度（见图3），由计算可知，引桥600m附近其沉桩交会角分别为59°05′和84°28′，1200m附近其沉桩交会角分别为53°12′和65°56′，都能满足规范和施工要求。

图1

由于PT1测量平台离引桥1200m以外排架及码头泊位排架桩太远，无法利用PT1测量平台控制，因此在施工安排上考虑先施打岸侧至江心600m引桥，然后从引桥1200m往600m施打，这样施打引桥1200m以外桩时，引桥1200m附近的下横梁已经浇注好，于是可在下横梁设立沉桩控制点L1，利用PT2，PT3测量平台和下横梁控制点L1便可控制引桥1200m以外墩台及码头泊位排架桩（见图4）。由于受条件限制，引桥1200m至码头泊位部分桩位控制时，PT2与L1之间夹角太小，且PT2离码头前沿较远，起校核作用不大，但由于施打引桥1200m至码头泊位桩时，引桥1200m以内排架桩已沉完且引桥排架结构相同，故桩船在施打1200m以外至码头泊位桩时，桩船指挥人员应根据前面已沉排架桩粗略检查拟沉桩位置是否有误。这样码头泊位上游端头便成为控制条件最差的地方。经计算其交会角分别为24°37′和40°56′，但都能满足规范和施工要求。

（2）测量平台结构设计

测量平台基础采用三根0.6m×0.6m×50m的混凝土方桩，其桩顶高度考虑当地最高潮位和风浪影响，取高于最高潮位2m作为桩顶标高，并在桩顶上浇注约40cm厚，长3m×宽3m的钢筋混凝土平台，在混凝土上用钢管、木板搭设一个约2m高的遮阳棚，并在其出口挂有爬梯，平台中部布置测量控制点。

（3）沉桩控制测量

①平面控制

利用业主提供的平面控制点G1、G2，用布导线的方法把S1、S2、S3、与码头控制点G1、G2联测，PT1、PT2、PT3、L1与S1、S2联测，其测量成果经内业平差，作为沉桩控制成果，用以沉桩平面控制。沉桩控制具体操作方法前面已讲过，这里不再详述。

②高程控制

根据业主提供的高程控制点BM1，建立一条经过码头高程控制点BM1、S2、PT1、PT2、PT3的闭合水准路线，其测量成果经内业平差作为沉桩高程控制点成果。沉桩控制时，先用DS1水准仪测出仪器视线高，根据桩位斜率计算出理论桩顶高程，再用经纬仪卡桩上理论读数来控制沉桩标高。

4.2 二期码头沉桩施工

图2

图3

图4

4.2.1 大件码头和煤码头工作平台沉桩施工

根据业主要求大件码头需先投入使用，故首先安排施打大件码头和煤码头工作平台的基础桩。由于大件码头引桥长117m，在岸上设立三个间距约100m的控制点，采用任意角交会法，其交会角约为35°左右，完全能够达到规范要求；工作平台紧邻一期码头引桥，且其平面尺寸为长49m×宽41m，沉桩施工时，在一期码头泊位下游侧及引桥下游侧设立三个测量控制点，采用任意角交会，能够达到规范要求。两者沉桩控制方法为常规沉桩控制，这里不再叙述。

4.2.2 煤码头引桥沉桩施工

由于一期码头引桥与二期码头引桥平行且中心间距为10.6m，因此在一期码头引桥下游侧（离护轮坎约50cm）且位于二期引桥排架中心线延长线上，设立一排平行于二期引桥中心线的沉桩控制点，并使之与码头平面控制点联测。某排架Tn沉桩采用沉桩控制点Cn-1、Cn、Cn+1，三点采用任意角交会可控制沉桩（见图5）。由于T1-T7为钻孔桩基础，除T44-T45，T45-T46排架由于取水口的原因间距不同外，T8-T58排架间距都为27m，故T8-T43、T47-T58所用沉桩平面控制数据相同，T43-T47采用常规任意角前方交会法平面控制。引桥沉桩高程控制方法和一期码头沉桩高程控制方法相同。

图5

4.2.3 码头泊位沉桩

（1）沉桩控制点的布设

由于二期码头泊位与一期码头泊位成条状相交，相交线只有28m的长度，除靠近一期下游附近的几个排架可以利用一期码头和二期码头工作平台设沉桩控制点外，第八个排架下游以外必须考虑设置测量平台PT4。根据现场情况和本着节省资金、保障精度的原则，在二期引桥下游约300m、二期码头前沿向岸侧300m设立测量平台。利用一期码头近前沿下游侧（离护轮坎约50cm）设立一个沉桩控制点M1，二期码头工作平台下游岸侧边沿处设立一个沉桩控制点P1，这样根据点位分布情况可利用M1、P1、PT4三点（经与码头平面控制点联测，结果经过平差），采用任意角交会的方法可控制1-20排架的沉桩（P1点只能做较核用，其计算过程略），20-42排架的沉桩控制可利用引桥C52（引桥T52排架沉桩控制点）（见图6）。因码头最下游T42排架的沉桩控制角度最差，现计算其沉桩控制交会角条件较差的42排架的沉桩交会角，因通视原因，M1、PT4互为后视，C52、PT4互为后视，M1、P、PT4三点采用任意角交会，经计算其交会角为51022′和93039′，能达到设计规范要求，因此是可行的。高程控制同一期码头控制方法。

图6

5 常遇到的问题及解决办法

（1）在二期码头泊位沉桩时，码头局部桩在压锤过程中贯入度很小，基本上不下桩，但一开锤就出现溜桩，一般溜桩深度在15m左右。为此，项目部及时会同设计、业主和监理共同研究，并一致认为是因为地质勘探孔稀少，未能完全反映地质变化情况，该码头泊位局部有铁板砂夹层。并迅速作出在上述区域沉桩直接施打改为水冲锤击沉桩，即在桩尖处配以水冲穿透砂层后再改锤击沉桩，本工程共有119根桩采用此法实施，有效解决了施工区域地质对沉桩的影响，通过大、小应变抽测，桩基承载力均满足设计要求。

（2）由于测量平台受水流、潮位、风力等诸因素影响，测量平台稳定性较差，特别是5～6级的时候平台晃动较为明显，且本地区5～6级风很常见，受潮汐、水流影响天天有，而本工程工期相当紧，这就要求沉桩控制人员要有高度的责任心，并不断总结水流、潮汐、风力对沉桩的影响规律，以及桩船指挥人员随时根据已沉排架桩校核欲沉桩桩位，以便不断提高沉桩正位率和沉桩速度。