高桩码头水上沉桩技术应用

徐鑫哲

(盘锦职业技术学院 建筑工程分院，辽宁 盘锦 124010)

1 工程概况

某工程水工建筑物位于启东市海工船舶工业园，由出运码头，出运平台，600t桅杆起重机基础，变电站基础等结构组成。出运码头为高桩板梁式码头结构，共设47个排架，排架下采用管桩桩基，桩径800mm，其中直桩共156根，桩长53m～62m。斜桩共188根，桩身斜度4:1，桩长54～59m。1#～40#排架桩顶标高为1.7m，41#～47#排架桩顶标高为2.2m。桩基持力层为第8层粉砂。

出运平台同为高桩板梁式结构，共设30个排架，每个排架下设10根直桩。其中江侧27个排架桩基分别采用240根Φ800B型PHC管桩和30根Φ1000B型PHC管桩，桩长51m～59m，桩端进入第8层粉砂。

600t桅杆起重机基础采用高桩承台结构，桩基采用Φ800B型PHC管桩，桩长59m～60m，桩顶标高为有2.6m。

2 施工环境及难点分析

本工程共有Φ800PHC管桩658根，Φ1000PHC管桩30根及10根防撞钢管桩，桩基数量多，桩长，标高也不一致。

根据地质勘察资料，沉桩区域内地质情况复杂，工程场地浅部普遍分布有高压缩性淤泥，淤泥质粘土等软土层，可能会出现较大的贯入度甚至出现溜桩现象。另外结合现场挖泥疏浚情况，码头区河床表面区域有抛石层，抛石层平均厚度1.4m，可能会给沉桩带来一定难度。

基于以上施工条件，在施工过程中采取以下措施。

(1)在沉桩施工前需准确排出沉桩顺序，根据沉桩顺序排出详细的落驳图，且必须核实实际制桩顺序和落驳顺序情况。

(2)打桩前认真研究地质资料，根据沉桩施工经验判断可能出现溜桩土层，采取预控措施。做好打桩前的技术交底工作，做好沉桩数据记录，为后续沉桩提供数据分析资料。

(3)打桩前探明抛石层位置，实际厚度，必要时采取挖石措施，以确保桩基能够顺利穿越抛石层。打桩时采用D128柴油锤重锤轻打，降低沉桩锤击拉应力，避免桩头被打碎[1]。

3 水上沉桩施工

水上沉桩施工工艺流程见图1。

图1 水上沉桩工艺流程

3.1 打桩设备选型

根据设计文件，Φ800mm钢管桩桩长50m；Φ800B型PHC管桩最长62m，综合考虑施工区域的水文，风力和地质情况，选择江宇桩1打桩船及D128锤型开二档，重锤轻击。

打桩船总长48.5m，宽18.6m，型深3.5m，各型参数可满足本工程沉桩需要。

3.2 锚缆布置

沉桩过程中打桩船横流作业，在岸线滩地上以间距50m开挖布设地垄，设置前沿统缆，打桩船船艉八字锚和前抽芯缆带在统缆上，船艏向江内抛设八字锚，并设置后抽芯缆。沉桩期间对埋设的地笼采取防护措施，警示标志。

根据现场实际情况，配备起锚力为20t的捞锚船1艘，捞锚船配置齐全的移船拉锚系统。捞锚船停靠于打桩船上游，运桩驳抵达现场后，靠捞锚船带缆停靠。

3.3 桩位控制

桩位控制以打桩船装备的GPS定位为主，陆上测量仪器校核为辅的方式。沉桩施工前，换算出GPS定位系统坐标系中每个桩位的坐标，据此，在岸上已知的坐标控制点设置基准站，通过基准站安装的GPS信号发射装置与打桩船上的信号接收系统进行联合调试，保证桩的定位精度[2]。沉桩施工中，打桩船上接收卫星信号，通过计算机进行船体定位。

沉桩平面控制以船载GPS定位系统控制为主，以岸边架设两台经纬仪，采用“前方任意角交会法”对桩位测量校核。本工程沉桩以设计标高控制为主，贯入度为辅，并作为校核的依据。沉桩标高以岸上架设的经纬仪采用“竖直角法”观测控制，以船载GPS校核。沉桩过程中，以靠近沉桩位置的岸上经纬仪观测桩身上的刻度，对沉桩贯入度和标高观测控制，对整个沉桩过程进行双控。

3.4 沉桩施工

沉桩作业时，启动打桩船，通过锚缆控制打桩船移动到运桩方驳附近，从方驳上将管桩吊起。接下来，打桩船移动到将要沉桩的区域，放下小钩，升起大钩，缓慢地将桩吊至垂直状态，在测量人员及GPS测量系统的指引下，进行桩的定位。完成后，自重沉桩，当桩尖打入土中2m～3m时，需进一步校正管桩的垂直度，满足要求之后再继续沉桩，当管桩在自身重力的作用下不再继续下沉时，进行压锤，在压力作用下桩继续下沉，当桩停止下沉后，保持船体平衡，启动桩锤，进行锤击沉桩，锤击幅度由小到大，避免由于冲击力过大导致桩顶开裂或者桩身断裂，直至打至设计要求为止[3]。

3.5 桩基检测与验收

本工程管桩沉桩完成后依据《港口工程桩基动力检测规程》(JTJ249-2001)进行桩基检测。检测数量中低应变不少于208根，高应变不少于21根。具体检测桩位由监理及业主单位指定，其中优先选取沉桩贯入度偏大，桩顶较高，桩顶破碎等异常桩进行检测，异常桩不计入桩基检测要求数量。

沉桩完成后，要立即测量桩处于自由状态下桩顶的偏位值，如偏位值超过允许值要及时采取合理的处理措施。在各排架夹桩铺底完成后，测量设计标高处桩顶偏位值作为桩基竣工偏位值，并绘制桩基竣工偏位图报监理工程师查验[4]。

4 水上沉桩质量保证措施

4.1 质量控制措施

(1)沉桩时，桩帽与周围留有1cm左右的间隙，并且桩锤，桩帽，桩顶相接触部位均设有相适应的弹性衬垫，桩垫要平整，均匀，保证打桩时桩顶受力相对均匀，防止桩顶被打碎，同时保证桩锤，桩帽和桩身三者中心在同一铅锤线上，桩插入时的垂直度偏差要求不超过0.5%[5]。

(2)沉桩土质为硬软土层时，要了解各种土层的标高，并准确监测桩尖所处的位置，当桩尖进入软土层时，控制好锤击幅度及频率，出现溜桩现象时，立即停止锤击。

(3)桩打入后，不得利用船体强行纠偏，当桩尖遇到障碍物桩位发生异常时，应停止下桩，分析原因，采取相适应措施后，方可继续下桩。

(4)新浇筑的混凝土周围30m内不允许进行沉桩[6]。

4.2 岸坡稳定监测措施

整个沉桩期间需对岸坡稳定性进行观测，观测的基准点使用施工控制点，观测点则沿岸布设，在码头岸线护坡上布设沉降位移观测点，每隔50m布设一点。沉桩期间定期进行观测，及时记录汇总岸坡观测数据，如有异常情况须停止沉桩并进行处理。

5 结 语

结合本工程的设计要求及施工环境条件，采用合理的水上沉桩施工方案并采取了相应的质量控制措施，桩基工程按时、优质地完成了预期任务，现已正常投入使用，可为类似工程提供参考。