高桩码头钢管桩桩位的测量技术

张瑞欢

（中交四航局第二工程有限公司，广州 510230）

1 工程概况

珠海港高栏港区神华煤炭储运中心一期码头工程（I标）致力于建设2个全新的10万t级卸船码头（码头结构设计为15万t级）。码头岸线长590m，有9个高桩梁板结构的结构段，排架间距离8.0m。下部桩基选择φ1 200mm钢管桩，设7根基桩在每个排架上，强风化泥质粉砂岩是桩尖持力层的主要成分，标高为-56.0～-60.0m。

2 施工方案

测量时选择珠海新坐标系。确定好最低潮面，将标准定为业主了解到的勘测基线控制点（网）和水准点。实际施工时，须严格参照招标图和有关文件。技术规范方面，可参考JTS 167—2018《码头结构设计规范》[1]、JTS 131—2012《水运工程测量规范》[2]等相关标准规范。施工时需要将施工基线及水准点确定下来。此外，钢管桩及PHC桩沉桩、现浇构件放线、安装预制构件及附属设施、接岸结构施工等数据也须进一步测量。

3 桩位测量技术关键

3.1 基线、基点布设

考虑到工程施工的具体地形以及业主给出的控制点，计划设置一条正面基线，其应与码头纵向轴线平行，位置设于码头正后方；将侧面基线设于码头两侧，其与码头最前面的线的走向垂直。测量控制点定在工程后方，形成相应的测控网络。接下来，确定测设工程特征点和平面控制点，根据有关规范，还须引测加密控制点的高程。其上应带有比较显眼的警示标识。施工全程应加强监督，定期检验，使坐标值、高程值尽可能准确。基线布置图如图1所示。

图1 基线布置示意图（A～F为纵向基线控制点）

3.2 测量仪器的选择

由该工程的实施需要和具体情形确定测量仪器，主要有GPS移动站、徕卡TC420全站仪、T2经纬仪、NA2水准仪和DH28双频测深仪。项目所需仪器配备数量及具体参数要求如表1所示。

表1 测量仪器配备一览表

3.3 现场控制

3.3.1 高程网

业主提供的勘测基线控制点和水准点必须进行进一步的复核，确定无误后再施工，施工基线水准点也应提前测量布设。

施工基线设于施工所在的陆地区域，且同码头平行。结合施工实际再确定平面控制点五六个，在海岸边布设好GPS基站，测量基线控制网即可建成。为更好地操控施工情况，可使用前方交汇法，借助测量基线控制网对控制点进行加密。工程基点所用材料为混凝土墩，用钢十字标记出点位，将较显眼的保护标识贴在上面。定好基线和水准点后绘制施工基线测量平面图，该过程须提前做好平差电算。还应选择特定时间复测校验基线位置，如台风和暴雨等恶劣天气过后。

3.3.2 水下测量

1）平面测量。抛填石施工可借助全站仪进行；沉桩施工须控制好桩位，用GPS打桩定位系统即可。

2）高程控制测量。抛填石施工和水上沉桩作业高程会用到水砣测深法和水准仪。

3）上部结构测量。全站仪或经纬仪被用于该过程中，可确定平面位置。高程的确定则须利用水准仪进行相关测量。

4）位移沉降观测。位移和沉降的观察和测量须安排好固定时间长期进行，严格遵守相应规范的详细要求，所需仪器为经纬仪和水准仪。

3.4 沉桩定位

进行水上沉桩施工时，应装好GPS打桩定位系统，借助其定位。

3.4.1 平面控制

打桩是为了更好地测量并确定桩身、具体方位、倾斜程度。鉴于无法在桩身直接装GPS天线，故须先将3台GPS（RTK）接收机（流动站）和1台倾斜仪装在打桩船上，了解清楚船体所处位置和状态，才能完成桩身方向及位置的确定工作。

为实现对桩身的定位和定向，尽量使2台GPS天线和船的纵轴线呈对称分布，两天线彼此相连，其中点O约处于船纵轴线所在的垂直平面。此外，船固三维坐标系统的XOZ平面的组成部分正是2个GPS天线连线的中点以及船纵轴线过替打中心，OX和OZ坐标轴也同处此平面。当船体状态为水平时，船体高程基准面可以选择并确定为经过某点的水平面，O点到船体过替打中心线会投影在该平面上，确定其为船固三维坐标系的X轴正向。Y轴正向右转90°，Z轴则垂直向上。如此一来，即可形成船固三维坐标系统。

3.4.2 高程控制

用5m卷尺量出仪器高度，通过三角高程的原理计算出桩顶设计标高处的垂直角度。当桩施打至设计标高+0.5m时，时刻注意观测标高的变化。每下降10cm告知施工人员，在达到设计标高时及时叫停，以防将桩打低。

进行高程控制须用到摄像机，将其装在打桩船头即可。通过摄像机能够获取桩身划桩的刻度数据。桩顶标高的观测基准为横丝，其同3台GPS天线存在一定关系，由此可测出横丝高度。桩顶标高须经进一步推理得出，借助摄像机观测桩身刻画在横丝上的读数进行计算。该过程须注意，如横丝高和桩身刻画在横丝上的读数误差等因素。

3.4.3 桩身倾角及垂直度控制

当桩身被吊起到规定位置时，可进行整体观测。此时为使垂直度满足相应要求，须告诉现场相关施工人员开始打桩架。借助垂球和钢尺可测出倾角，对桩架应进行适度调整。

3.4.4 贯入度和斜桩转角的控制

按照设计要求，嵌岩钢管桩桩尖应满足标高，同时看准停锤时间，倒数10击的贯入度在20cm内（每击不超过2cm）时即可。不同类型的钢管桩沉桩停锤时间各不相同，打入时须关注标高和贯入度控制。若选择D100mm桩锤开展沉桩，控制方法有：（1）桩尖高度到标高处且倒数10击每一击贯入15mm内时停锤；若超过15mm，则应停锤进行大应变试验，停锤时机须结合其结果进行微调。（2）桩尖高度不及设计标高。差距最多为2m，停锤时机为倒数30击每一击贯入度最多3mm时；若差距比2m多，则需尽快联系设计单位采取有效措施进行调整。（3）要控制好斜桩转角，桩身中心距离旗杆44.075m，应选定一个固定的旗帜作为参照物。进行施打的过程中船头朝东，整个船为东西走向。控制方位角可由坐标进行推算，把船移动到计划好的转角处。

3.5 桩基测量注意事项

由于本项目测量作业须在水上完成，因此，为了更加准确地测定钢管支承桩的具体位置，使其符合要求，须以岸上导标为参照。为了精准检验钢管桩的桩位位置且保证钢护筒位置准确，可借助岸上全站仪多次复查每一段钢下桩的钢管桩中心和横向处的位置[3]。只有保证岸上纵横导标位置足够准确，目测定位工序才能更好地进行，保证符合钢管支承桩的下桩精度需求，也可保障钢管支承桩的下桩速度，使其不会影响工程工期，保证工程的经济效应。除了上述重点须加以注意，工程的安全也至关重要，必须认真考察施工环境中是否有安全隐患或者大型障碍物，发现后及时对其进行整治和处理，从而确保视距的完好,提升工地运行效率，保证工程质量。可以利用增强工地内的视距、清理存放于道路上的不同障碍物、改善工地中的空中线网等方案确保工地的运行通畅。

4 结语

由以上分析，在水上开展施工及桩位测量的困难程度不容小觑。本文全面分析了项目中与高桩码头钢管桩位测量相关的技术问题。分析指出，该过程中应保证施工技术人员的专业素质和能力，通过这种方法确保测量的精准程度。此外，对于所需的设备和仪器也应反复进行检验和查看，主观和客观因素兼顾。只有这样，测量结果的精确程度才能得到最大保证。