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1、1 / 6栏目名高桩梁板结构码头桩基施工技术摘 要 高桩梁板结构码头由于施工工艺成熟、工期短、经济效益明显等优点而广泛应用于港口建设中。但是高桩码头施工过程复杂，需要注意的问题较多，本文以武汉新港唐家渡港区临港新城综合码头桩基工程为例，总结桩基沉桩施工过程中测量控制、运桩、沉桩等施工工艺，分析了各个施工环节技术要点。关键词 桩基工程 沉桩施工 施工测量 贯入度Construction Techniques of Pile Foundation for High Pile Beam Slab Structure WharfHu Lian1，Li Yanqing 2(1. CRCC Harbour
2、 & Channel Engineering Bureau Group Co., Ltd, Zhuhai Guangdong Province, 519000, China) Abstract: Due to the advantages of mature construction technology, short construction period and obvious economic benefit, high pile beam slab structure wharf has been widely applied in port construction. However
3、, the execution procedure of high pile wharf is complicated and many issues need to be noticed, this study takes the pile foundation engineering of integrated wharf in Lingang New City of Tangjiadu port area of Wuhan Xingang as an example to summarize the construction technology of measurement contr
4、ol, pile carrying and pile sinking in the pile foundation sinking construction process, and makes an analysis on the main points of construction techniques in different period. Keywords: Pile Foundation Engineering; Pile-sinking Construction; Construction Survey; penetration1 工程概况及工程特点1.1 设计概况武汉新港唐家
5、渡港区临港新城综合码头位于长江中游的黄州河段唐家渡港区，与鄂州市三江港区隔江相望，水路上行 100km 可达武汉、下行50km 可达黄石，距巴河口约 30km。该码头岸线长 494m，采用高桩梁板式结构，由码头作业平台及引桥组成。平台为整体式结构，平台长 494.0m，宽 28.0m，排架间距为 8.0m（上下游两端为 5m），共 63 个排架。每个排架由 2根 900（16mm）钢管桩及 5 根 1000PHC 桩（含 1 对叉桩），共计 7 根管桩组成。总桩数为451 根，其中 38m 钢管桩 126 根、38m PHC 桩（B型-130mm）203 根及 39m PHC 桩（B 型-13
6、0mm）122 根，所有桩基均为整根制作，不存在接桩，且均为摩擦端承桩，桩基持力层为强风化岩。码头平面布置如下图 1-1 所示：图 1-1 码头桩位平面布置示意图1.2 地质情况施工区域主要分布地层为第四系全新统冲积及冲洪积成因的粉细砂层，下伏基岩为泥盆系粉砂岩，未见基岩裸露。场地内土层情况自上而下分别为素填土、粉质粘土、粉砂、强风化泥质粉2 / 6砂岩及中风化泥质粉砂岩。1.3 施工水位径流年内分配不均，每年自 11 月进入枯水期至次年 4 月结束，其中 123 月为全年水位最低的时段。考虑到拟建码头的结构型式、工程进度的要求，桩基工程全部于枯水季节施工，本工程施工水位取 10.16m。1.
7、4 工程特点及难点本工程由于桩基数量多，且当时施工期水位较低，需要辅助沉桩挖泥；整个桩基工程必须在翌年桃花汛期前完成桩基任务，工期紧；长江上适合本工程桩基施工的船机设备资源稀缺，几乎无备选备用设备，工期延后风险较高；管桩的运距较大，制桩厂在江苏南通，到黄冈项目的水上运距约 900km，运输过程中存在较多不确定因素，影响打桩进度。2 施工流程和施工方法2.1 工艺流程本工程桩基采用锤击沉桩法，根据桩基规格型号及本工程地质情况，经综合分析比较，选用航工桩 5（自带 GPS、D125 柴油锤）打桩船负责本次的沉桩施工任务。在进行沉桩施工前首先是 GPS 基站的建立和打桩船的进场，同时管桩的制作和运输
8、也要跟进。为了保证打桩船的吃水深度，还需提前进行水深测量和挖泥等准备工作。运桩驳和打桩船抛锚定位后，开始沉桩施工。施工顺序为从上游往下游推进，先岸侧后江侧，并按阶梯形进行，并尽可能减少打桩船抛锚和换缆的次数，以提高工效。施工工艺流程如图 2-1 所示：图 2-1 水上沉桩施工工艺流程图2.2 施工方法和安排2.2.1 测量控制系统建立GPS 控制网的建立首先对业主提供的 GPS 点进行静态观测，同时在原控制网上新增 GPS 点（作为 GPS RTK 测量时基准站用）建立控制网，所布 GPS 网满足 D级网-工程控制网的精度要求。基准站的建立根据监理工程师复核确认的控制点，在岸上建立一个装有固定
9、频率的数据链发射电台的基准站，满足 GPS 定位需求，定位时以此为基准，不再另设基准站。2.2.2 桩基的运输按照项目部编排的沉桩顺序表进行管桩的落驳；桩驳图根据现场沉桩顺序绘制，遵循“一驳桩以先打后装，后打先装”的原则，避免翻桩。每驳叠放不超过 3 层，且同一层内，先用的放在两侧，后用的放在中间；装载量不超过甲板驳装满载量的 70%，保证航行安全；底层为多支点搁置，搁置点设置在吊点位置，垫楞要在同一平面上，底层以上各层桩采用木楔支垫，支垫要在同一垂直线上；要求桩驳完成后，管桩稳固，无活动现象，同时，用钢丝绳张紧固定，避免运输过程中造成 PHC 桩的损坏；桩基运到工地后由质检员会同监理工程师对
10、桩的规格、桩身质量进行全面的检查，对不合施工准备测量控制网复核及GPS基站建立辅助沉桩挖泥运桩驳抛锚打桩船抛锚、吊桩停锤移船定位桩施打退船至下一根桩3 / 6格规范要求的桩进行退场处理。2.2.3 沉桩施工运桩驳就位首先是运桩驳的就位：根据该驳所沉放管桩的范围和打桩船吊桩便利的要求，运桩驳停靠在下游不影响桩船沉桩施工的位置。打桩船抛锚定位打桩船定位通过 8 组锚缆系统来完成，其中2 个锚固点为岸上设置的地垄，其余 6 个在江中抛锚作为锚点。根据打桩船上 GPS 定位系统显示的数据，打桩船通过自身锚缆系统移动到码头桩位处，进行粗定位。打桩船和运桩驳的就位情况如下图 2-2 所示：打桩船 5t锚5
11、t锚 5t锚锚地 笼 地 笼 地 笼150m 250m20m20m 3t锚锚3t锚锚 运 桩 驳岸 侧江 侧t锚锚图 2-2 打桩船抛锚定位示意图吊桩管桩均采用四个吊点起吊，吊点位置经计算，分别位于距桩端 0.13L 及 0.26L 处。吊桩时确保吊钩和钢丝绳轻放至桩身上，吊桩离开桩驳的瞬间要迅速，以避免拖桩、激烈碰桩等情况的发生。为了提高工效，捆吊桩配备两套吊具和吊绳。桩位控制桩进入桩架后，操纵室通过观察桩架上角度测量仪来调整桩架的倾斜度，以使桩身斜率符合设计要求；再根据预先输入的单桩平面扭角（方位角）、平面坐标，依据船上专用的 GPS 定位系统显示的图形和数据，通过调整船位的方法，使桩到达
12、设计位置，同时施工人员通过高频电话与岸上测量人员进行桩位比对校验。GPS 监测及沉桩测量控制GPS 系统平面定位精度为10mm 、高程控制精度为15mm（距基站 1km 内时）。沉桩定位主要采取正交控制，在受施工条件限制的情况下采取任意角交会控制，同时打桩船配备 GPS 测量控制系统，双重控制，确保沉桩定位准确。正交及任意角交会控制：圆形直桩和斜桩定位如图 2-3 所示： yxBAAABOBOyxB4 / 6图 2-3 斜桩前方交会定位为提高桩位精度，采用精确法计算斜桩定位放样角，每根斜桩建立如图所示的 x、oy坐标系，通过坐标转换，计算控制点 i 在各 x、oy坐标系的坐标值，通过计算机进行
13、数据处理。GPS 比对测量GPS RTK 定位精度（平面位置和高程）已达到厘米级，可以满足沉桩精度要求；利用 GPS RTK 定位技术进行沉桩定位测量具有定位方便、速度快的特点，可实时提供放样点的三维坐标且不受天气影响，可全天候作业。通过 GPS RTK 粗定位，与岸上前方交会测量数据比对，做到平面定位双重控制。打桩船就位为了打桩时，打桩船上各锚缆互不干扰，合理分布，同时保证船体的稳定性，桩船到达打桩的桩位时，根据各锚的锚位坐标，在抛锚艇上以RTK 测量方式进行各个锚的定位抛锚。桩的定位下沉将先前计算好的各桩的 X 坐标值、 Y 坐标值、船位角度、桩倾斜度和 Z 坐标值输入 Microsoft
14、 Access 数据库，打桩时从该数据库中调用所打桩的定位数据，经核对，确认无误后，启动监测程序，开始监测船位，屏幕上显示出桩的偏位图，移船方向和移动的量值，按照监测显示的图形和数据移动桩船向预定船位靠拢，直到当前船位与预定船位的横向和纵向差值小于 5cm，同时扭角小于 0.5 度时，与前方交会人员数据比对，正确后下桩，压锤。开锤前，由现场技术员记录开锤前的数据，然后开始打桩。打桩过程中，技术员现场记录锤击数并观察贯入度，当桩顶标高和贯入度双控达到设计要求后通知船长停锤，通知上下游与江岸侧测量人员报停锤时桩基的偏位情况。图 2-4 打桩船定位打桩锤击沉桩桩就位后，让桩在自重下慢慢下沉稳桩，同时
15、监测桩位的变化，如果桩位变化超过允许的误差范围，立即停止桩的下沉，将桩拔起，查明原因，重新定位。稳桩后压锤，待桩不再下沉后，查看桩位是否符合要求，如果桩位变化超过允许的误差范围，立即停止桩的下沉，将桩拔起，查明原因，重新定位。桩在压锤稳定后，松开抱桩器，启动柴油锤，沉桩。开始时要重锤轻打，以防溜桩，待贯入度正常后，再逐步加大能量。在沉桩过程中，如出现贯入度异常、桩身突然下降、过大倾斜、移位等现象，应立即停止沉桩，及时查明原因，采取有效措施。停锤标准钢管桩：控制贯入度（最后 10 击）小于等于3mm/击。PHC 管桩 :控制贯入度（最后 10 击）小于等于 2mm/击。沉桩偏差控制标准如下表 2
16、-1 所示：表 2-1 沉桩平面位置控制表3 施工成果3.1 管桩平面测量和贯入度情况本次沉桩施工的 451 根管桩，未发生桩基贯入度不达标和桩顶标高小于设计标高的情况，桩允许偏差(mm)序号 项 目直桩 斜桩1设计标高处桩顶平面位置内河和有掩护近岸水域 150 2002 桩身垂直度 1%5 / 6顶标高平均高出设计 2.0m 左右。说明该区域地质条件较好，各地质层分布均匀，持力层高差不大。桩位平面坐标和垂直度控制良好，均在规范允许范围内。在符合停锤的标准下，PHC 管桩的锤击数集中在 500600 锤，钢管桩沉桩锤击数集中在200300 锤。3.2 船机利用率和工效的分析根据水上沉桩施工工艺流程图 2-1 可知，准备工作完成后，沉桩过程分为如下步骤：捆桩吊桩移船定位锤击沉桩停锤退船，这五道工序是决定打桩船施工速度的主要因素。根据现场施工记录，对于单根 PHC 管桩的施
