高桩码头改建沉桩施工技术

高琦 罗建春 中交疏浚（集团）股份有限公司

1.工程概况

本工程为绥中县团山子二级渔港升级改造项目，将原码头岸线升级改造为高桩码头岸线，改造长度为430m，新建码头岸线按照原码头岸线呈“门”字形完成泊位的布置。一般码头和混凝土路面的沿线相隔需保持在10m左右，本工程面顶高约2.5m，港池回旋水域和前停泊水域的宽度都在142m，通常港池泊位水域底高程在-6m，利用振动锤沉桩工艺对桩基施工，并准备好日立ZX470-3自行机械臂作为备用工具。

2.沉桩工艺概述

目前常用的沉桩施工工艺包括柴油锤与振动锤联合沉桩、导向架配合振动锤沉桩、陆上打桩机沉桩等。本工程中所采取的是振动锤沉工艺，会最大程度上辅导斜率性桩。具体为其利用对液化土壤的振动来操作沉桩，但该工艺却存在两个缺点，一方面容易被土质、地质影响；另一方面当沉斜桩时，不能应变动测。

3.沉桩施工技术分析

本工程PHC管桩采用D-62型打桩锤，依施工顺序施打。

根据施工控制点，放样每根桩的位置，预先打入竹片桩，并以石灰作为明显标记，同时测量原地面标高，以便确定送桩深度。

管桩用25t吊机起吊送到设计桩位，由桩机提升，桩尖插入桩位。桩插好后，即将桩锤压住桩顶，检查锤、桩帽和桩的中心是否一致，并检查垂直度和倾斜度是否满足规范要求。合格后，慢慢放长钢丝绳，使桩均匀缓慢插入土中，同时检查桩锤、桩帽是否同桩的中轴线一致，桩的方向有无变动，随时进行改正。经检查无误后方可进行锤击。沉桩开始后采用重锤轻击，并在两个方向观察垂直度及倾斜度，当入土达到一定深度，确认方向无问题后，再按要求的落距锤击。

当桩确认已达到设计土层且贯入度达到要求即可停锤并经检查无问题后，即可移动桩架至下一个点位。贯入度根据试桩的工艺试验和冲击试验结果确定。

沉桩工艺的流程具体为：预制桩运至沉桩点→预制桩预检→在桩机正前方和正侧方架设经纬仪→桩机就位→插桩→经纬仪双向校正桩身垂直度→打桩→挨桩→经纬仪双向校正桩身垂直度→继续打桩→桩位平面位移量测→送桩→桩顶标高测量→打桩达到设计标高或达到最大压桩力→拔出送桩、填盖桩孔。

3.1 施工准备

（1）施工前，必须平整好施工场地，修筑必要的临时施工便道，并进行封闭式施工。

（2）在施打前，首先对控制点进行复测。在机械进场前，工地负责测放样桩，控制桩等，对桩位进行复测，以保证桩位的准确性。

（3）桩基轴线应从基准线引出。在打桩地区附近设置的水准点，其位置应不受打桩影响，数量不得少于2个，开工前经复核后妥善保护，施工中应经常复核。

（4）对进场成品必须要求进行检验，并按规定做好记录，合格后方可使用，对不合格的成品严禁使用和退场。

（5）安全技术交底。对技术、安全交底必须在正式展开沉桩前进行。技术交底主要包括如下内容：发生调整的桩位、其扭角详情、倾斜度以及被标识出来的易发生碰撞的桩，还有如何处理紧急情况等。而安全交底则包括了现场安全警示标志的设置，安全作业范围的相关安全防范措施。

（6）人员配合。在沉桩施工的过程中，需要配备专业人员随时在现场待命，如果发生意外事件比如碰桩或者桩超高等及时处理，以保证顺利完成沉桩。

3.2 沉桩测量

（1）桩顶平面位置测量。为避免方桩桩顶出现变形导致测量出现误差，最终让桩中心发生偏离，先利用全站仪测量方桩的随意三个角点，得到其坐标之后，再确定桩平面位置。提前对放样、放桩位以及轴线桩再次核查，而且确保轴线不能有＞1cm的误差，桩位不能有＞2cm的误差。

（2）斜桩斜率测量。其测量时所利用的方法是吊锤线法，为避免出现误差，一般测量3次，最终结果取平均值。

（3）斜桩扭角测量。对每根斜桩桩顶测量3个点之后，再测量对应下方的3个点，并开始相应的绘制。工程图上最终呈现出3条边线的投影线，即“1上-1下、2上-2下、3上-3下”。扭角指横梁轴线和上述投影线之间的夹角。但是得到的3个扭角并不是相等的，这是由于方桩3条边不规整而且测量也存在一定的误差。所以通过取3个扭角的平均值，完成桩位图的绘制。

3.3 沉桩定位

在对沉桩平面定位时，所利用的主要系统是GPS打桩定位系统，除此之外还会利用经纬仪、全站仪完成校核，对沉桩标高的控制则利用水准仪。如图1所示是GPS打桩定位系统的原理展示，具体来讲，通过GPS流动站控制打桩设备的各种方向、位置，通过与设计坐标的对比后，调整打桩设备以达到规范要求。通过测量设备确定桩顶标高后，同时对锤击数计数，一般会采用“锤击计数器”完成，该计数会随着沉桩贯入度产生正向反馈并出现在计算机上。

图1 “GPS打桩定位系统”定位原理示意图

定位时，需要对Trimble 5700 GPS接收天线各自获取的夹角、距离、高差之间的误差以及RTK状态的质量因子完成核查，核对其是否在规范要求之内。经过上述测量，定位变得更加精准，使得沉桩施工的效率有所增加，极大地减少了碰桩的发生。

3.4 沉桩过程控制

本工程实例中，一共有314 根PHC管桩沿码头岸线进行施打。考量现场施工条件以及以往的施工经验的基础上，同时还对打桩的相关事宜作出了预估，本次工程选取履带式打桩机，以便快速的安装和拆卸工作。

3.4.1 稳桩

定位好后，在桩身和替打的作用下将其插入土中，开始稳桩。该过程中，保证桩架、桩倾斜度符合实际要求，完成压锤后，及时核查桩锤、替打和桩身的位置，如果不在同一轴线，说明锤击过程出现了偏差，所以此时还再次调整吊装。

除了尽可能缩短实际和设计要求之间的偏差，在稳桩过程中要观察其人土情况，避免发生和老码头桩之间的碰桩。当出现碰桩等其他意外时，不能再继续施工，在设计人员、监理人员之间协商之后提出解决方案。

3.4.2 锤击沉桩

此次施工中，对PHC管桩锤击时，选择用D-62型打桩锤，此时将油门调到三档，控制400KJ的能量，随时观测沉桩的贯入度，具体包括下述工作内容：

①对沉桩锤击时要及时查看桩身、桩架的位置，防止锤击出现偏心。

②如果天气较恶劣时不能继续沉桩，打桩设备及时撤离施工作业区域。

③在锤击工程中，随时观察桩身的晃动情况，以尽可能避免蹩桩从而引发锤击偏心，比如发生移位、贯入度不符合要求、桩身下降等，如果出现上述现象，及时和设计人员、监理人员商讨，以解决问题。

3.4.3 沉桩偏位控制

依据《水运工程质量检验标准》（JTS 257——2008）的相关规范对沉桩偏差控制，为保证施工顺利对易发生碰桩的桩，必须挑选一个天气适宜的时间开展沉桩。一般会用前方交会法对定位详情再次核验，且保证其偏差在±80mm内，以便避免发生碰桩。

4.结束语

对码头改造时，施工区域会遗留部分原有的构筑物，所以会增加沉桩施工的难度。文章结合实例引入了振动锤法，以期望解决在特殊地质上沉桩的施工问题，比如硬质老粘土地层。该沉桩工艺不仅具有广泛的适用性，而且操作简便，具有参考性。