自制海上打桩平台工艺在某海外项目钢管桩打设中的应用

徐尚权，朱立

（中交一航局第二工程有限公司，山东 青岛 266071）

自制海上打桩平台工艺在某海外项目钢管桩打设中的应用

徐尚权，朱立

（中交一航局第二工程有限公司，山东 青岛 266071）

文章介绍了自制海上打桩平台，以及该平台工艺在某海外项目海上钢管桩施工中的应用情况。针对当地高桩码头钢管桩施工工艺不成熟的现实情况，自行研究设计制造了海上钢管桩打桩平台，形成海上打桩平台工艺，具有使用周转速度快、成本低、安全方便的特点。该平台工艺的实用性得到了实践验证。

海外工程；栈桥；钢管桩打设；自制；海上打桩平台

0 引言

某项目为海外工程项目，位于沙特阿拉伯东部波斯湾边Safaniya区域，业主为沙特阿拉伯国家石油公司（以下简称“阿美公司”）。主要施工内容为新建1座连接既有码头的栈桥及码头配套服务设施，替换并拆除现有旧栈桥。

需要选取合适的工艺、材料和设备完成施工任务，尤其钢管桩的施工是本工程的重点和难点。

1 工程概况

1.1 工程简介

栈桥主体结构为直立式高桩梁板式结构，长408 m，宽11.9 m（含10 m宽通道及1.9 m宽多功能廊道），分为引桥（工字梁）段、加宽靠船段、普通靠船段3部分。引桥段上部结构为跨度27.45 m的后张法预制工字梁，下部结构为直径φ1.22 m（48”）钢管桩，其余区域上部结构为跨度7 m的先张法预制预应力板，下部结构为直径φ0.91 m（36”）钢管桩。钢管桩施工主要包括：φ1.22 m（48”）钢管桩26根，φ0.91 m（36”）钢管桩52根，共78根，设计桩长15～21 m，全直桩沉桩[1]。局部桩位平面图如图1所示。

1.2 项目特点和关键点

业主对施工质量要求高。阿美公司以技术标准高、要求严，管理规范著称，有一套完整的自成体系的规范标准和验收流程，其规范标准的基础多源自于美标，其标准[2]对施工质量、现场管理及施工安全的程序控制尤其严格，因此现场施工管理难度较大。

沉桩控制精度要求较高。国内规范要求：钢管桩偏位偏差为±10 cm，垂直度控制在0.1%以内；该项目业主规范要求桩位坐标偏差要控制在±7.5 cm，同时，钢管桩上部预制盖梁安装位置误差仅为±2 cm，对沉桩质量控制精度要求极高[3]。

海上施工作业要求高。钢管桩的立桩和沉桩过程在业主的安全管理要求中属高危吊装作业，本项目海上打桩作业所选用的打桩平台工艺无专用船舶和定位装置，所以对海上施工安全要求极其严格。

2 工艺方案选择与确定

2.1 问题的提出

钢管桩沉桩施工工艺要求：钢管桩进行施工时需要满足钢管桩平面位置及垂直度的技术要求，因此需要采取合理的辅助设施确保工程桩在施工的过程中满足桩基施工的技术规范要求。

传统的海上打桩施工，多采用专用船舶或者借助辅助桩搭设临时施工平台工艺解决工程桩的定位、立桩及施工问题。但由于本项目施工现场水域较浅，低潮时施工区域水深不足2 m，无法满足施工船舶吃水条件，因此采用专用船舶无法满足打桩作业要求。

在施工策划阶段，考虑到减少设备的投入，邀请了当地多家专业桩基础施工公司参与分包报价，由于受到现场水文条件、设计图纸技术要求及专业公司自身经验所限，所有专业公司均无法完成该打桩专业分包施工。

2.2 工艺方案的确定与优化

鉴于上述情况，决定对该分项自行研究工艺方案，进行自主施工。结合项目现场实际情况及设计图纸要求，经过反复讨论和研究：决定采用“陆上与水上”相结合，自制海上打桩平台的工艺进行钢管桩施工。具体施工工艺方案如下：

1）抛填1条与钢管桩桩位布置平行的临时施工便道，作为钢管桩施工过程中吊机及钢管桩运输及倒运的施工通道。

2）经过对沉桩施工的质量、工期和成本等方面进行综合比选研究，设计制作一套专用“海上打桩平台”，满足所有桩位水域环境要求，实现钢管桩海上沉桩定位及桩身垂直度的精确控制，同时可借助平台完成钢管桩沉桩之前的立桩、喂桩等准备工作[4]。根据研究制作的海上打桩平台工艺特点，确定打桩工艺流程如图2[5]。

2.3 自制海上打桩平台工艺特点

结合施工技术特点、现场地质及水文条件，自制海上打桩平台的结构形式应满足以下要求：

1）自身结构必须具有足够的稳定性，满足平台倒运及定位安全需要。

2）打桩平台的构造必须满足移动便捷快速、使用方便的要求，以提高项目的施工效率。

3）打桩平台的设计必须满足项目施工的自身工艺性需求，保证沉桩过程中钢管桩施工质量的要求。

确定打桩平台的相关结构形式及技术参数具体如下：

1）平台外形尺寸确定

由于工程桩间距多为7 m，钢管桩最大直径φ1.22 m，为减少平台倒运次数，提高施工效率，考虑平台每定位1次可打设2根钢管桩，以及最外侧安全通道需要，确定平台长度9.3 m；宽度主要考虑钢管桩直径、安全通道以及与高度相适应的稳定性需要，确定尺寸为4 m；高度主要考虑施工区域海水深度为2～4.2 m，为了保证该平台在该项目施工过程中的通用性，设计平台的高度为4.3 m。详见图3。

2）打桩平台自身重量及结构形式确定

打桩平台靠自重直接坐落到海床上，可以整体吊装倒运以便节省辅助桩打设及临时平台搭设、拆除的时间。为了满足平台的稳定性、可整体吊装的要求，设计打桩平台总重约10 t，打桩架框架采用53 cm工字钢拼接，顶面次梁为16 cm工字钢进行支撑，满足现场施工实际需要[6]。

3）打桩平台满足施工工艺性需求

为了满足打桩的工艺性要求，自制海上打桩平台主要由打桩架、定位框、锚桩、安全防护设施四部分组成，主体是框架式的钢结构。

打桩架：打桩平台打桩架设计为两端悬臂式，平面形状为“凹”字形，便于桩基施工中钢管桩的定位和移动，冲击锤沉桩时为防止冲击锤桩帽（桩帽直径φ1.6 m）触碰到打桩架，将“凹”字形内部尺寸定为2 m×2.1 m。

定位框：定位框相当于1个抱桩器，通过海床与定位框两点约束控制钢管桩位置精度和桩身垂直度。为了便于钢管桩就位，将定位框设计为开启式方形抱箍结构，为了便于对管桩位置进度进行微调，在定位框四周设置3个径向调节装置，调节装置可实现定位框精确定位，进而约束钢管桩精确定位。同时为避免沉桩过程中桩身移动而导致定位框对钢管桩防腐涂层造成磨损及桩身的碰撞损伤，在定位框内侧设4个尼龙导向轮，实现对钢管桩施工过程中钢管桩表面涂层保护。

锚桩：为满足沉桩施工过程中的稳定性要求，防止由于打击振动而影响成桩精度，在打桩平台侧面增加两根辅助桩，将平台锚固在海床上，保证施工过程中打桩平台的稳固性满足质量控制精度要求。

安全防护：考虑作业人员安全，平台顶面采用φ0.05 m钢管焊接1.2 m高围栏，四周焊有踢脚板；平台一侧设计爬梯，便于作业人员乘小船上下平台。平台设置4个吊点，顶面位置对称布置，实现起重设备一次起吊。

综合以上设计思路，制作成形的打桩平台如图4所示。

3 打桩平台功能拓展

3.1 设计原理

为保证钢管桩竖立后切换振动锤夹桩就位的稳定，在原有打桩平台设计基础上再进行技术创新，利用打桩平台本身稳定性，实现钢管桩立桩和振动锤夹桩就位工作之间的切换。

3.2 打桩平台技术创新的设计思路

打桩平台中心位置面板处增设立桩孔（如图3所示），将钢管桩安放到打桩平台的立桩孔，实现钢管桩立桩及振动锤到桩顶夹桩。具体的设计思路如下：

1）立桩架越高，立桩倾覆力矩越小，立桩就越稳定。同时还要确保立桩孔处具有足够的刚性，因此在临时立桩口处采用53 cm的工字钢，既能实现将打桩平台加高效果，又保证立桩孔具有足够的刚性。

2）操作便捷性要求。由于打桩平台操作空间较小，因此钢管桩在吊装安放时要准确、便捷。因此在立桩孔处焊接“V”形导向块，增大立桩口与钢管桩的接触面积，实现快速、方便、安全的立桩功能。

现场打桩如图5所示。

4 应用情况及实施效果

施工过程中自制海上打桩平台得到充分利用，解决了大型船机设备无法进入施工海域的情况下海上钢管桩沉桩施工的难题，取得了很好的应用效果。

1）实现了钢管桩精确定位，钢管桩施工完成后位置精度控制在2 cm以内，满足了业主规范及结构设计要求，为后期预制盖梁构件精确安装提供了保障，确保了施工顺利进展。

2）平台设计为一个整体，便于整体倒运转移，有效减少每个打桩循环作业的吊装作业次数，提高了施工效率，取得了较好的经济效果。

3）通过自主设计制作打桩平台，不断在施工过程中加以优化改进和功能扩展，避免了工程分包，提高了企业的自主施工水平。

4）充分利用平台在后续割桩和接桩工序发挥支撑平台的作用，做到“一物多用”。

5 结语

该项目自行研究制作的海上打桩平台，具有立桩、稳桩、定位和沉桩于一体的打桩全过程功能，实现了钢管桩精确定位，保证了沉桩质量。具有工艺简单，操作方便，安全可靠的特点。因此，该套海上打桩平台工艺的成功实施，为后续类似工程推广提供了参考案例。

[1]中交一航局第二工程有限公司.沙特阿美萨法尼亚钢栈桥项目施工组织设计[R].2014. No.2 Engineering Co.,Ltd.of CCCC First Harbor Engineering Co., Ltd.Construction design of Saudi Arabia-America-Saffiniya Steel Trestle Project[R].2014.

[2] SAES-Q-006,Installation of piles and conductors for offshore structures[S].Kingdom of Saudi Arabia,2010.

[3]Process Industry Practices[S]//STS02360,Driven piles specification.Austin:The University of Texas at Austin,2008.

[4]中交第一航务工程局有限公司.港口工程施工手册[M].2版.北京：人民交通出版社股份有限公司，2015：1 075-1 078. CCCC First Harbor Engineering Co.,Ltd.Port engineering construction manual[M].2nd ed.Beijing:China Communications Press Co.,Ltd.,2015：1 075-1 078.

[5] Saudi Aramco Best Practice[S]//SABP-Q-009,Pile foundation specifications and bearing capacities.Kingdom of Saudi Arabia, 2010.

[6] 江正荣，朱国梁.简明施工计算手册[M].3版.北京：中国建筑工业出版社，2005. JIANG Zheng-rong,ZHU Guo-liang.Constructed construction calculationmanual[M].3rded.Beijing:ChinaArchitecture&Building Press,2005.

Application of self-made offshore piling platform technology in steel pipe piles driving of overseas project

XU Shang-quan,ZHU Li
（No.2 Engineering Co.,Ltd.of CCCC First Harbor Engineering Co.,Ltd.,Qingdao,Shandong 266071,China）

We introduced the self-made offshore piling platform,and its application in offshore steel pipe pile construction of an overseas project.According to the reality of immature construction technology of local high-piled wharf steel pipe piles,we designed and manufactured the piling platform of offshore steel pipe piles,and formed the offshore piling platform technology, which has the characteristics of quick turnover,low cost,safety and convenience,and the practicability of the platform technology was verified by practice.

oversea project;trestle;steel pile driving;self-made;offshore piling platform

U655.551

B

2095-7874（2017）03-0066-04

10.7640/zggwjs201703014

2016-10-19

2016-12-02

徐尚权（1980— ），男，湖北公安人，工程师，土木工程（交通土建）专业。E-mail：41971985@qq.com