新型海上移动式打桩平台施工关键技术与应用

李定泽 中国港湾工程有限责任公司

1.引言

随着我国“一带一路”倡议逐步落地，对外工程承包紧跟国家政策，抱团出海，形成了大海外发展的局面。作为海事工程领域的主要参与者，我们在海外拓展业务过程中极力推广我国的成熟工艺，同时也注重对国外新型施工技术的学习和引进，尤其是在施工条件受限和工期要求紧的情况下，创新型施工工艺的应用尤为重要。本文以厄瓜多尔某多用途码头桩基施工为例，对新型海上打桩施工平台的关键技术进行阐述总结。

2.工程概况及特点

2.1 工程概况

项目位于瓜亚斯河太平洋侧入海口。工程主体为新建长400m、宽36.43m的顺岸式高桩板式结构码头，桩基采用混凝土灌注桩，共设64个排架，每个排架有5跨，分别为A～E轴，岩面以上混凝土桩采用厚度9.5mm的钢护筒包裹，桩基上部采用预制桩帽。

2.2 工程特点及难点

2.2.1 工程条件

码头区域平均水深8～11m，最大波高2.1～2.4m，潮差2m，潮流速度1.6m/s，具有典型的太平洋西岸长周期波。海床地质主要为泥岩和砂岩结构。

2.2.2 项目特点及难点

①施工工期紧张。

②拟建工程处地质情况复杂，泥岩地质容易产生塌孔。

③当地风浪条件差，船机难以准确定位，施工安全无保障。

④当地专业设备资源匮乏，国内设备调遣周期长、费用高。

⑤安全及环保施工要求高，无法大面积使用水上设备。

3.施工技术方案比选

3.1 国内传统施工方案

方案一：调遣国内打桩船组进行钢护筒打入，再搭设钢平台进行混凝土灌注施工。调遣打桩船周期长、成本高、风险大，该类型薄壁钢护筒不适合采用打桩船施打。

方案二：结合国内经验自行设计和制作打桩钢平台进行所有桩基施工作业。采用贝雷架搭设钢平台辅材成本高，循环次数少，易造成资源浪费，移动灵活性差。

方案三：采用方驳加吊机施打钢护筒，再搭钢平台施工混凝土灌注桩。风浪条件较差，方驳稳定和施打定位难以保障，单独制作钢平台周期长，无法满足工期。

综合对比分析各方案后，决定采用更适应当地条件的施工技术。

3.2 新型打桩平台方案

该新型海上移动式打桩平台原型由巴西E X E 工程公司(E xe Engenharia)设计，并拥有相关专利，命名为Cantitravel。此次我司购买了一台Cantitravel，并根据项目实际情况将其设计改造成能够对两排桩同时进行打设的新型海上移动式打桩平台（如图1），经论证该设计改造可行。改造后的新型平台可以承载250t履带吊进行桩顶施工作业，平台结构主要包括作业平台系统、支撑行走系统、打桩定位系统、夹桩系统等。

图1 平台效果图

图2 钢平台由陆侧转移到海侧

工作原理是以打入桩作为支撑系统，平台上吊机牵引钢丝绳为动力，通过行走轮沿着行走梁轨道槽行走，在水上进行打桩循环施工，可以连续作业，对风浪和不良地质条件有较强的适应能力。

4.新型移动式打桩平台施工关键技术

4.1 关键工艺流程

施工准备-“备”→移动平台陆转海-“上”→安装定位系统和平台转向-“转”→水上桩基施工-“打”→桩上移动施工平台-“移”→平台撤下码头-“下”

4.2 施工准备

根据项目施工布置，在码头南侧靠近1～3号排架陆域安装6个混凝土支墩作为基础，支墩中心与1、3号排架桩基中心轴线保持一致，顶部标高与桩顶标高保持一致，形成过渡面。平台组装直接在混凝土支墩上进行，采用分块拼装焊接成整体，组装过程遵从自下而上，从左到右的顺序。平台上安置一台180T的履带吊机作为主要吊装操作设备。

4.3 移动平台陆转海

钢平台移动前，先通过陆上吊打完成1～3号排架C、D轴桩基施工。平台组装区域前沿2个混凝土支墩中心距离D轴桩基中心为行走梁的长度。先将已完成的6根桩基与混凝土支墩采用连接杆固定形成夹桩系统，避免平台移动过程中产生侧压力造成偏移；在行走梁支撑桩钢护筒的外侧安装钢桩帽，并在增加焊接两道同厚度竖向加强板，防止钢桩帽侧向压力挤压钢护筒产生侧向位移。

在准备工作完成后，采用吊机+平衡架垂直提举牵引钢丝绳产生一个水平力，使钢平台沿着行走梁轨道向海侧缓慢移动，直至安全走上固定于桩基上的行走梁（如图2）。移动过程中必须保持牵引力方向平行于轴线和力度均匀。

关键技术：

（1）混凝土支墩标高与C、D轴桩顶标高一致，保证两条行走梁接口处间距小于1cm，无错台，行走梁顶面纵向坡度小于0.5°

（2）行走梁翼板之间采用螺栓连接，梁底与支墩预埋件和钢桩帽采用焊接

4.4 安装定位系统和平台转向

安装定位系统：施工平台由陆转海到指定位置后，前轮安装车挡，后轮采用三角板将行走轮与行走梁点焊，防止平台溜车和抗拔。平台定位系统分前侧和两侧，主要包含悬挑梁、垂直支撑架，以及上下两层限位架。

平台转向：是将平台由垂直于码头方向调整为平行于码头方向前进，主要通过调整行走轮以实现行走方向改变。在平行于码头方向安装两条行走梁，安装完成后平台移动至B轴和D轴桩基之间，最终要确保转向后行走轮支撑点刚好处在平行于码头方向的行走梁中心。

关键技术：

（1）定位系统分两次安装，第一次是平台移动至海上后安装一侧定位系统，然后打设1～3号排架的A轴和B桩基，平台转向后安装前定位系统，增加配重再安装两侧定位系统。

（2）悬挑梁垂直插入钢平台次梁内，搭接长度不小于1m，四周满焊连接。

（3）调整行走轮方向单侧采用2个液压千斤顶在平行于码头方向同时起顶，保持两个千斤顶顶起高度一致，1～3cm即可。

（4）安装完成后将行走轮与钢平台进行焊接连成稳定整体。

4.5 水上桩基施工

B、D轴桩基是支撑行走梁的基础，必须计划好桩基浇筑顺序。如第N排桩施工，则顺序为N(B/C/D轴桩)—N-1/N-2(A轴桩)—N+1（B/C/D轴桩）—N-1/N-2(E轴桩)。一个循环施打10根桩基，包括前方2排B/C/D轴桩基和两侧2排A轴和E轴桩基。从钢护筒施打到混凝土灌注桩形成全过程均在施工平台上完成，更好地保证了施工连续性和施工质量。

4.6 桩上移动施工平台

桩基混凝土强度达到25Mpa后方可安装行走梁和移动平台。移动前在B、D轴支撑桩上安装钢桩帽，钢护筒上焊接加强板，采用平台吊机将后面两条行走梁转移安装到前面，与平台底部行走梁顺接，调整接口尺寸并焊接。平台移动前，先将平台底部与行走梁之间连接杆拆掉，然后采用吊机+平衡架方式拉伸钢丝绳牵引形成水平力，牵引钢平台移动到下一个施工循环位置并固定。

4.7 平台撤下码头

所有桩基施工完成后，撤下平台。先将定位系统架、配重块和其他设备通过履带吊吊离，以减少平台配重。以吊机牵引力为动力将整个平台缓慢通过行走梁行驶到码头面，然后采用250T的吊机将平台上的吊机和钢平台进行拆解吊离，并用平板车运到指定地方。码头面上铺设两层土工布，防止破环混凝土面层。

4.8 施工效率和质量控制

该新型海上打桩平台能为桩基施工所有作业提供稳定平台，不受不良地质和风浪条件干扰，完整桩基施工效率可达1.5根/天，单纯钻孔及浇筑可达2根/天，较其他工艺有较大的提高。打桩平台采用上下两层限位架控制桩位，水平偏差≤5厘米，垂直误差不超过0.5°，更好地保证桩基定位和施工质量。

5.结语

该新型海上移动式打桩施工平台技术适应范围广，不仅可以作为水上灌注桩、沉入桩的作业平台，还可以作为吊机作业平台，用于码头上部结构安装。该技术在国内未曾有经验，本项目的成功应用，不仅积累了相关施工经验和工法，还培养了一支新型打桩队伍，为该施工工艺向国内引进和推广提供了坚实的基础。