桩基平台施工技术在高桩码头工程中的应用

◎ 张健 朱玉可 中交一航局第二工程有限公司

1.沉桩施工

1.1 沉桩施工的方案

对于沉桩方案的选择应先根据码头工程实际施工环境，设计多种方案，再对工程所需机械设备及技术材料，所达工程规模和所用工期等方面进行评估，选择符合该工程实际施工环境且效率最高的方案。此外，还可以提前进行沉桩施工实验，在完成多个预期实验后，确定更高效且准确的方案。陆地引孔施工可分为离岸较远的桩基工程和临近岸边的桩基工程。离岸较远的桩基工程处理方式较为简单，方案选择预先准备桩后，仅仅需要考虑的是使用引孔施工机还是引孔施工锤。而临近岸边的桩基工程较前者复杂，在达到一定水深时可使用打桩船进行水上打桩，也可以建设栈桥使用陆地引孔施工架开展作业。对于陆地引孔施工，需建设临时施工栈桥和起重船配合沉桩，此方案施工材料耗费大，所需时间较长。但优点是潮水等气候环境因素对其影响力较小，且施工速度快，工程质量高。

1.2 沉桩步骤顺序的选择

沉桩作业步骤的顺序对工程速度和质量起决定性作用，所以工程前必须确定好沉桩顺序。顺序打桩是当前较为合理的打桩方案，从岸边沿外进行作业。顺排间隔沉桩适用于单条打桩船沉桩作业。当多条打桩船配合作业时，为减少土壤中由于沉桩作业震动而形成的孔隙水压作用力，并改善岸坡稳定性，船舶之间宜维持合理的时间间隔，以使在相同纵向断层中邻近桩的下沉速度达到一定时间差。陆上引孔施工宜考虑击桩架的移动耗时耗力，以减少引孔施工架移的频率。而水中引孔施工单位则宜在制定引孔施工顺序时，进一步考虑并研究桩点布设方式和平面扭脚，以合理改变桩架坡度和减少移锚频次。针对施工水域内布置的船舶锚缆，需对作业船舶尺度加以了解，并合理加以布设。但一般并不建议采用打桩船跨桩顶引孔施工，此方式可能会有打桩船碰撞已作业好的桩的危险性。最后须考虑整体作业工程，并统筹协调各作业船及锚缆在各方面的合理布置。

2.港口码头打桩工程方案及施工总况

2.1 港口码头打桩工程总况

此高桩工程规划于北防波堤海域偏南，位于山东省东营市经开区。本工程标段码头工作平台使用高桩梁板式结构（见图1），5号泊位平台长度为250m，6号泊位平台长度为230m，两泊位吨级达10万。其借助简支板桥和主体相连，与防波堤相连的引桥主体使用的是高桩梁板结构，其系缆墩、集液池、消控楼三大平台也均采用高桩墩台式结构。

图1 高桩梁板式结构

2.2 地质环境

此工程的地质覆盖层较为稀薄，还有坡度较大的陡坡及其它复杂的地质环境。在经过多方面地质勘查后，此工程施工区所勘查地质土层主要为沉积海相的粉土，粉砂及黏土。

2.3 港口高桩码头桩基平台作业整体措施

在高桩码头桩基平台施工时，应先搭建水上施工作业平台，因为桩基平台作业受实时水平面的高度变化影响，先搭建水上作业平台，可避免许多水中工程的各种潜在问题。桩基平台有两个部分，分别为通道和码头作业平台。码头和系缆墩的通路一部分采用2根φ820钢管桩打进高强风化岩石层作为底基，纵面排架间距5m、7.5m，桩中心间距4.5m布置。分配梁取[20槽钢间隔3cm平面放置作为面板，贝雷片上间距按60cm设置I28a分配梁。在其两侧建设隔栏，隔栏以1.2m[10槽钢间隔3m设置作支柱，在支柱开两个圆孔，孔内焊接镀锌钢管作为隔挡。码头平台的顶面标高为+5.635m，底基选用型号630的钢管桩，并将其打入强风化岩层，然后在上层选择通道平台型号为820的钢管桩与型号为H70的型钢进行连接，接着铺设H70型钢与10mm厚钢板，最后铺设间距为1.5m的128a双拼工字钢。为提高钢管柱的稳定性，应在钢管桩标高+1.5m处以I25a工字钢双拼进行水平连接再设置斜面支撑。

3.港口高桩码头桩基的建设工程步骤

3.1 测算基线

为确保沉桩的准确度，沉桩前应进行基线的测算，通常码头工程的基线一般沿码头的海岸线进行设定。同时为保证基线不受其他因素影响，遇到建筑物时可临建一个测算基台，防止基线受外界因素影响，影响测量的精度。此外，还可以建设对应的坐标控制系统，以便定位基线。

3.2 桩基的安装

3.2.1 横向排架的中桩安置

为提高承重力，码头的高桩应在所需承重力较大的区域安装叉形桩（见图2）。倘若高桩的质量及承受力可满足工程的正常进行，可在考量耗费预算后，均使用直形桩柱。在安装桩基之前，应尽可能在纵梁的下方进行装设，并且结合纵梁的安装考虑码头面与桩基位置所需的荷载。

图2 叉形桩示意图

3.2.2 桩基的纵面合理安装

横向排架加固距离在码头的荷载大小以及对基桩的承载能力上起着决定性影响，而由于桩基的纵向位置和横向排架加固距离之间存在着很大的关系，所以一般采用长桩大跨度主要是为了增加桩基的支承重量。当横向排架结构距离增大时，桩基造价也随之降低。而此时，其它必要零部件的体积和重量又会随之增大，这样费用也就增加了。又因建设时对施工机械设备的施工数量较大，对机械设备建造性能也有一定要求，因此在对设施进行定期维护和修理时产生了一定程序上的困难，当修建不具备掩护的码头时，为了防止海浪的影响和海潮的冲击，宜先向冲击方向修建斜桩。

3.2.3 桩基的平面合理安装

为避免桩基与泥面相碰，在对桩基安装布置时，应该合理设计斜桩倾斜方向以及角度。对于打桩偏差值，应使两根桩柱最短距离不小于50cm。同时应考虑桩基给施工程序带来的影响因素。为避免这些因素带来问题，应确保各个桩柱可以正常施工，且不影响打桩船的正常运行，尽可能降低移船频率与改变打桩架倾斜角度。

3.2.4 桩长

因为摩擦桩的长度通常依照所需承重力决定，而支撑柱的长度通常依照所施工的岩层或其它土质层的高度而决定，所以为降低码头平台的沉降及其桩柱的承重力，应尽可能将桩基的桩尖打进一个合理的深度，把握好打桩机的力度和频率，使各桩尖的标高差值降低。打桩船高度应在其可正常运行的范围内，柱状的数量不可超过一个。接桩的位置应在对施工环境考察后，精确计算各种物理影响因素，以确保工程正常运行。

3.3 平台建设

引桥向码头的方向是钢平台的建设方向，依照实际工程状况，借助80t履带将钢管桩吊入预先作业完工后的沉桩定位架中，而由于引桥中具有强抛石层，当在震动锤的最高激振力不在下沉时，即为钢管桩沉桩结束，因此码头平台需沉桩于强风化地层。在完成沉桩后，通道平台设置了斜边支座，并借助I28a工字钢双拼进行了水平焊接。主桥的装配，需在沉桩后，在其桩顶钻出30cm小孔，待履带吊起主梁后，将其嵌进桩顶中后焊接。贝雷片的安装需预先进行多批次连接后，再用平板车运输至施工地，待主梁被起重机吊起后，使用相关零件进行连接。分配梁和面板的安装，也需要预先将槽钢在加工地完成6m×6m的版块加工，再借助运输车运送至施工地，在卡扣与贝雷焊接前，使用起吊机将其安装至贝雷上。

3.4 施工平台的定期维护

灌注桩施工平台需要定期进行桩基稳定性检测、平台稳定性检测、岸坡稳定性检测及焊缝质量检测等多方面检测，以维持灌注桩正常运行。在上述几个方面中，应着重对桩基平台与岸坡的稳定性进行检测。运行平台时应定期观察平台铺桩沉降位移，研究其变动特性，记录和处理其所观察的数据。一旦发现数据发生异常，应立即关闭整个平台并查明异常变化的原因，确保工程作业的安全，在解决异常因素后再重新启动平台。

3.5 卸装钢平台工程步骤

卸除作业机器的起重设备使用80 t 履带吊机和DZ 60a 振动锤，整体步骤为卸除码头平台，钢平台和引桥。码头平台卸除方向为由东向西，引桥为向岸推行卸除，平台则为从上向下卸除。如图3所示。

图3 平台拆除流程

3.5.1 卸下栏杆

将拆除后的栏杆及所属零件吊上平板车运输回岸，同时配合人工使用履带卸除[20槽钢和I28工字钢面板后吊装上运输车，运输离场。

3.5.2 拆除贝雷梁

在卸除贝雷桁架之前，应先将上方槽钢和分配梁卸下，卸除与装设方式相对。贝雷梁借助方装置分解成单个片后使用平板车运走，纵向则依照跨径分节分离后卸除。

3.5.3 拆除钢管桩

割去钢管桩上面H70型钢连接梁及下平联前，将单跨贝雷桁架拆下。DZ60a振动锤拔桩机到钢管桩顶，80T履带吊在平台前方，等拔桩机液压钳嵌住管桩后，开启拔桩机器，钢管桩附近土层在外震力影响下逐步液体化，钢管柱受土层摩擦减少，相应的摩擦力降低。再使80T履带吊逐步将钢管桩和拔桩机向上拉起，随后缓慢拆除整根钢管桩，再借助平板车将其运输回岸。

4.结语

高桩码头桩基平台的施工建设在施工的顺序、进度等各方面有一定的优势，本文在工程工艺方面进行了阐述。由于各个工程项目所面临的环境地质及气候等方面有着不同程度的差别，在进行高桩码头桩基平台作业时，应实地进行勘查和对比，以保证工程及时高效的完成。