高桩码头沉桩施工技术控制措施

沈伟斌

摘 要：本文以实际工程为例，对高桩码头沉桩施工技术进行了分析和探讨，尤其是分析了扩建工程在打桩时应考虑的事项和采取的措施。

关键词：高桩码头 沉桩 施工技术

1.工程概况

嘉兴港粮食码头扩建工程位于浙江省平湖市黄姑镇南部的独山港区，毗邻上海，地处杭州湾海域，该海域潮水为半日潮，潮水流速快。码头平台采用高桩梁板式结构，共分三个结构分段，位于已建码头栈桥的喇叭口段西侧。

2.工程沉桩设计

该工程码头平台水上沉桩均为φ1200mm大管桩，数量共计214根，桩基持力层为灰色粉砂层，桩长为60m至68m不等，沉桩期间以拟建码头平台区域上游、海侧各300m、岸侧150m为桩船施工作业区域，码头平台前沿设计泥面标高为-14.82m。

3.码头沉桩施工技术

3.1沉桩船舶设备

码头工程桩基为Φ1200mm预应力大管桩，最长桩长为68m，最大重量约76t。水上沉桩采用我局三航桩18#打桩船。三航桩18#桩架高（桩架最高点离水面）95m，最大吊重200t，桩架最大倾斜角28°，适合沉各种倾斜桩，吊高及吊重均能能满足沉码头平台大管桩的沉桩要求。沉桩期间配备2～3艘1000t、2000t级桩驳运输大管桩，2艘800HP以上的拖运拖轮的打桩船及方驳，为顺利完成桩船的沉桩和抛锚施工，配设了1艘抛锚船。

3.2合理选取锤型

替打材料必须具有高强度和刚度，且制作精湛，确保沉桩捶打时桩顶受力均匀。桩垫材料是厚15～20cm、专业商家制定的多层瓦楞硬纸板，新的桩垫必须在打桩完并清洁干净替打内的纸屑后装设，保证锤击能量的有效削峰，且桩顶无损坏。

3.3桩落驳要点

该项目所用桩材料均在特定厂家统一预制。桩的落驳、装设、运输时，按照沉桩顺序以倒序落驳方式进行装运，并进行加固。待运输到现场后，需上交该驳桩的相关材料及合格证，由项目技术人员和监理一同校验材料的型号、数量、出厂日期及桩的外观质量等。在进行桩的落驳装运时需把握以下几点：结合施工沉桩及吊桩顺序绘制落驳图；严格按照设计的落驳图实施装驳，分层数控制在3层；桩选用多支架的堆放模式，且均匀布设垫木，以及合理的通楞，垫木顶端控制在同一平面；桩的堆放模式要确保桩在驳船时的平稳性，包括落驳、运送及起吊等。

3.4打桩测量布设

3.4.1校核点的布设

该项目选用GPS定位技术进行沉桩定位，为保证沉桩的精确性，采用全站仪定位校准，经过现场实地探查，在校核设备的布设上主要考虑到以下因素：

①已建粮食码头平台和引桥因业主运营要求正常运作，且码头设施较多，对观测的视线上有较大影响，无法固定的选择位置来架设仪器；

②沉桩的码头平台离岸侧海堤较远，且海堤上设置了围网等设施，无法进行观测，且海堤上外围人员车辆影响大，不利于仪器长时间架设和观测。

以上两点不利因素出现后，我部发现在位于粮食码头平台后方，引桥西侧有一座海事码头，该码头平台对于沉桩码头平台视野较为开阔，且平台上只有系缆墩等少量设施，只供海事小型工作船停靠和人员上下，因此选择在海事码头西侧安设1台全站仪来进行对定位校核。

3.4.2GPS定位技术

采用GPS的沉桩定位系统主要选用了由中交三航局研发实施的“GPS打桩定位系统”。该系统包含了多种较先进的传感和定位装置，可以准确定位桩身位置及测定桩顶标高。于船体的合适方位布设2～3个GPS天线，通过RTK的工作方式，GPS系统可实时测量GPS天线的地理坐标，并测量船体横摇和纵倾角，以及桩架倾角、桩体、替打等位置。结合测量坐标位置换算为接收天线、替打及桩架的数学模型，借助相关软件进行系统分析，得到桩体的各项参数值，包括坐标、贯入度、桩顶标高、方位角等。沉桩定位系统主要以分级把控模式，先进行船体定位，后以船体为参照，通过船体前端安设的免棱镜激光测距仪进行桩身的准确定位，进而直接把控桩身，该系统的定位精度可达厘米级。

3.5沉桩施工技术要点3.5.1沉桩锚位

该工程码头沉桩按照码头平台的分段亦分为三个阶段，以毗邻已建粮食码头平台为第一个分段，依次往西为第二和第三分段。

①一阶段沉桩锚位。

一阶段沉桩紧靠已建粮食码头，沉桩施工设备对已建码头的影响最大，因此首先沉一阶段桩，这样可以在第一时间做好与已建码头运行上的协调工作，协调工作完成后施工方即以最快速度完成一阶段码头沉桩，既对已建粮食码头运作的影响减到最小，也有利于沉桩的衔接施工，避免了不必要的沉桩停顿。

沉桩施工期间，业主要求不影响一期粮食码头船只靠离泊和码头生产作业。根据打桩船锚位，在一期粮食码头前沿作业水域，有打桩船3个锚位，即倒锚、边锚、后锚。倒锚向码头区域抛进120m，紧贴码头前沿线，不设浮漂在下层系船柱自挂钢丝绳；边锚向码头区域抛进120m，离开前沿线30m，不设浮漂；后锚向码头区域抛进120m，向后300 m与码头作业区域基本无影响。根据打桩船沉桩顺序排列，结合施工方打桩船的停靠位置，分析出在沉27-F桩时锚缆位置处于最不利位置，也就是说在沉设次桩时，打桩对已建码头船舶停靠和作业的影响达到最大。

沉桩锚位对已建码头的影响分析如图1所示，第一阶段最不利施工时，即在最低潮时，已建码头停靠的基本船型（15000t），长149.8m，宽22.3m，满载吃水7.6m的船只停靠在已建码头最上游处，虽然倒锚已经避开了作业船，但边锚对此类型较大船只船底有交集点。

具体影响剖面根据图2所示，边锚与船舶底部相交而不能同时作业，所以及时跟业主协调靠一阶段的已建码头泊位停止靠船作业，施工方也以最早速度完成了一分段的沉桩施工，以最快速度恢复了已建码头泊位的正常停船运作。

②二、三阶段锚位。

在本阶段沉桩施工时锚缆已达到安全距离，仅在抛、起锚时可能与停靠船舶存在短时的交叉作业，施工方保证起锚艇24小时停靠在作业现场以应对可能出现的各类应急情况，并且与业主单位协调在船舶靠泊前1小时及时通知我方。

3.5.2沉桩施工时技术要点及措施

①该工程地处杭州湾区域，潮水为半日潮，潮水涨落较快，流速大，所以沉桩时在水流及风浪较小时段沉桩，避免高潮、大流速、桩顶淹没时段沉桩。

②桩位数据处理：严格按照设计桩位图和平台与码头的相关尺寸将设计桩位绘制成CAD图，并在CAD图形中作好坐标转换和获取桩位坐标。

③根据桩身仰、俯、倾斜度、泥面坡度、扭角和涨落潮流速、锚缆位置等因素确定沉桩定位的提前量，提高沉桩正位率。

④检查桩、锤与龙口是否在同一轴线，避免因偏心锤击而引起樁顶碎裂或断桩。

⑤Φ1200mm大管桩开孔：为了消除水锤应力，大管桩预制时自行设置排气孔。

⑥在已建码头上设施沉降位移观测点，尤其是在一阶段沉桩时，土层的扰动对紧靠的码头可能有较大影响，每日对沉降点进行观测，并派专人对已建码头的码头平台构建进行检查，确保构件安全。

3.6夹桩施工

杭州湾地区季节性风浪较大，为避免风浪、水流及桩自身重量的作用，造成桩的偏位和倾斜，沉桩施工完成后结合现场特点，实时布设钢围囹，并对围囹进行加固，尤其是前沿顶面标高较低的桩，受潮水冲击大，必须用槽钢等材料把独立的围囹前后左右连接成整体，以加强围囹的整体性。

4.结论

在本工程沉桩上，根据实际情况采取了一系列沉桩的技术控制措施，最终用时65天完顺利完成了码头平台的沉桩这一关键节点，同时对业主已建码头的影响减少到了最低。工程沉桩的成功经验以为此类扩建工程及特殊条件下的类似工程提供了宝贵的借鉴和指导作用。

参考文献：

[1]华群岳.高桩码头桩基施工技术分析[J].中国水运（下半月），2013，（11）：315-316.