浅谈高桩码头沉桩工艺

浅谈高桩码头沉桩施工工艺
月东油田人工岛工程项目B、C岛高桩码头，位于辽宁省盘锦市三道沟近海海域。

其码头规模为B、C岛（人工）靠泊体前各为一个2千吨级泊位，结构形式为高桩码头。

其基桩总共192根，B岛为钢管桩100根（直桩41根、斜桩59根，其中斜度分别为4：1、5：1、20：1 ，桩径为700mm，桩底标高为-33.5m，桩顶标高分别为0.6m和2.8m，桩长为34.78m至36.3m）；C岛为PHC预应力钢筋混凝土空心圆桩92根（直桩36根、斜桩56根，其中斜度分别为4：1、5：1、20：1，桩径为1000mm，桩底标高为-33.5m，桩顶标高分别为0.6m和2.8m，桩长为33.6m至35.8m）。

一、沉桩测量控制
该工程采用黄海85高程坐标系①，高程基面以黄海(青岛)的多年平均海平面作为统一基面，对沉桩进行测量控制。

1.1 测量依据
本工程在沉桩施工监控过程中采用的测量依据主要有业主提供的平面控制点（网），水准点；施工图纸；招标文件；《港口工程桩基规范》TJT254-98；《水运工程测量规范》（JTJ 203－2001）等。

1.2 测量程序
由测量工程师、主管工程技术人员提供测量所需的资料、图纸。

由测量员负责现场测量及内业计算，测量工程师负责对现场测量成果及内业计算结果进行审核。

对重要项目、关键部位，项目主管工程师必须复核其测量内业计算结果；对须经业主代表、监理工程师复测确认的测量，如施工平面控制网、高程控制网以及沉桩控制，应按合同及规范将有关资料报监理工程师和业主代表审核批准。

所有原始、中间和最终测量，均按经监理工程师认可的测量方法实施。

各项验收测量，均要有监理人员在场。

每次测量结束后应于规定时间内将所有测量数据交给监理工程师审核确认。

1.3 测量仪器
根据本工程沉桩施工需要，选用TC402型全站仪2台，精度为2//，2mm+2ppm，T2经纬仪4台，精度为2//，NA2水准仪2台，精度为0.7mm及SDH-13A 型测深仪1台，精度为100mm进行本工程的测量实施工作。

1.4 沉桩施工测量方法
1.4.1 根据本工程现场条件，在拟建码头后方靠泊体和两侧设置4～5个平面控制点，形成测量控制网。

利用测量控制网加密施工控制点，对码头施工用前方交会法进行控制。

施工水准点由业主提供的基点直接引测至施工现场。

基点用混凝土墩做成，点位用钢十字标示，设明显的保护标志。

并提交监理工程师和业主代表审批。

施工期间定期对测量控制网进行复测校核。

1.4.2水上沉桩测量采用前方交会和GPS打桩定位系统二种方法(见后文
2.5沉桩定位方法)。

二、沉桩控制
2.1 打桩船选择
要同时满足起重能力和桩架高度两个要求。

2.1.1桩架高度= 桩长- 水深（负值）+ 桩锤高度+ 打桩船吃水+ 2m
2.1.2统计本工程所有桩在其相应的桩位上的水深情况，依据桩长与水深差的最大值来确定桩架高度。

本工程沉桩施工需要桩架高度50m的打桩船，投入的打桩船为中交二航局第三工程有限公司3号打桩船②（桩架高60m），其起重能力和桩架高度均满足施工要求。

2.2 桩锤选择
根据设计要求桩锤选用D-100型。

2.3 沉桩顺序和计划安排
根据船舶的性能及码头桩位布置安排打桩顺序。

桩船每抛一次锚（6只锚）可工作的范围为左右各50m，前后各20m。

所以安排沉桩顺序时，每次沉桩的范围宜在100m×40m内。

沉桩作业段成阶梯形布置，其前一个作业段要不影响后一个作业段所有桩位的沉桩施工。

应尽可能减少移船次数。

沉桩顺序要保证每一根桩都能按设计桩位、扭角和坡比进行沉桩。

根据本工程的特点，打桩总顺序为由岸侧向海侧阶梯形逐步推进。

2.4 基桩装驳及出运要求
基桩按打桩顺序分批预制，由于B岛码头采用的是直径700mm钢桩不受龄期、强度限制，预制完成后直接装船运至现场工地施工（7月中旬开工）；C 岛码头则采用的是PHC预应力混凝土空心圆桩，受龄期、强度限制，待强度达
到要求后，装船运至现场工地（8月中旬开工）。

2.4.1根据桩位平面布置图，结合工程要求和施工条件，按沉桩顺序安排桩的预制，运输及沉桩工作。

2.4.2 根据施工时的沉桩顺序和吊桩的可行性，绘制装驳图，严格按装驳图要求分层装驳。

2.4.3 货船装桩采用多点支垫堆放，垫木均匀放置并适当布置通楞，上下层垫木应在同一垂直面，垫木顶面应在同一平面上。

2.4.4运输船在装桩、运输和吊起时保持平稳，桩船与桩的摆向必须相符合。

2.4.5桩装驳后，采取适当加固措施，防止因风浪影响发生桩倾倒。

2.5 沉桩定位方法
根据本工程的实际情况，沉桩定位测量采用前方交会和GPS打桩定位系统二种方法。

2.5.1 前方交汇法：前方交汇法是在正面基线布置一台全站仪，侧面基线上布置一台经纬仪，通过测量仪器的竖直角来确保仪器观测点均在桩顶设计标高上，正面基线的仪器还负责桩扭角控制。

沉桩定位分粗定位、细定位、精定位三步进行，经各方向观测员校核无误后开始压锤施打。

2.5.2 海上GPS打桩定位法：海上打桩定位系统采用分段控制的形式，首先在打桩船适当位置安装两台GPS接收机对船体进行定位，以RTK方式工作，实时测出打桩船上两固定点相对于基站的坐标，同时根据检测的船体横摇和纵倾值，经过计算处理，得出理论上水平船位坐标和方位角；在其基础上，以船体作为已知参照物，用安装在打桩船纵向中轴线和桩架左转轴前方的两台激光测距仪对桩身位置进行测定，因激光测距仪与GPS接收机的位置是固联的，通过激光测距仪和和船体与桩架的几何关系，推算出桩位坐标和方位，从而达到由GPS对桩身的控制目的。

海上GPS打桩定位系统的计算机操作界面能同时以图象及数字的形式反映出施打桩的设计位置及主要桩参数，包括设计的桩中心坐标、桩顶标高、平面扭角、倾斜坡度等和当前施打桩的实时位置及桩船的预定位置和当前位置。

2.6 沉桩控制标准
根据设计要求，本工程未进行地质勘查，设计桩长为暂定桩长，根据试桩
结果确定桩长，钢管桩和预应力砼桩沉桩时，以贯入度为主，标高控制作为校核，沉桩采用D-100型打桩锤。

沉桩时根据桩位实际地质情况，判断沉桩控制标准。

暂定贯入度标准为：最后10击为平均每击小于2mm。

根据试桩情况和桩基大、小应变检测结果，此标准可在沉桩过程中逐渐调整。

如桩尖已达设计标高，而贯入度不满足标准，应继续沉桩，至满足标准为止；如桩尖未达设计标高而贯入度已达控制标准，应继续贯入100 mm或锤击30~50击。

其平均贯入度不应大于控制贯入度，且桩端距设计标高不超过3m。

如遇异常情况应及时汇报，与设计等部门研究解决。

2.7 沉桩工艺
沉桩流程图如下：
2.7.1打桩船、运输船在拖轮配合下进行抛锚定位。

2.7.2移船吊桩及就位
桩船紧靠着运输船，桩架往前倾斜，使吊索垂直于钢管桩或砼桩。

吊点位置按设计要求规定，桩采用二点吊，下吊索长度（包括捆绑长度）一般取0.5~0.6倍桩长；桩未吊离船仓时，运输船上的起重工负责指挥，起吊过程注意观察桩两端是否碰到仓壁，打桩船吊起桩身至适当高度（如超越驳船上所有锚机、封舱架等障碍物）后，打桩船退后，横移至设计桩位；慢速升主钩，降副钩立桩，同时
将桩架收回至前倾3°，打开上、下背板，再将桩架变幅至后倾5°，使桩进入龙口，关上、下背板、解副钩吊索。

2.7.3 定位
将上背板升至适当位置，下背板放到水面，使桩稳定后、移船至桩位准确位置；打桩船移船调整至符合要求；仪器观测报出桩的垂直度误差，打桩船通过调整平衡车或左、右舱压水调整或通过变幅调整前后垂直度误差。

2.7.4 下桩
下桩前测量工用水砣测水深，把水位、水深报告给桩班班长。

当扭角、垂直、桩位均符合要求时，桩工班长指挥降主钩下桩，下桩时，测量班和桩工班跟踪观测，随时掌握桩位和垂直度变化，根据实际情况，采取措施确保桩位和垂直度符合要求，在斜坡上下桩，一般将桩尖往岸坡前移一定距离下桩，让桩顺斜坡向下滑移，待桩不再滑移时，再移船调整垂直度。

2.7.5 替打顶应设置锤垫（锤垫由硬木制成），桩顶设置有适当弹性的桩垫。

桩垫要求厚薄均匀，尺寸尽量与桩顶断面相同。

桩垫厚度要求：采用纸垫时，锤击前一般为40cm。

2.7.6 套替打、压锤
桩身靠自重下沉稳定后，复测桩位，确认符合要求后解主吊钩吊索，桩工班长指挥放下替打，接近桩顶时，暂停、观察桩顶与替打的桩帽是否对正（钢筋混凝土桩还须钢筋与替打钢筋孔对正），如有偏差应移船或变幅桩架使之对正再放下替打。

压锤时，桩工班长密切注意桩位变化，测量工复测桩位，调整好桩位继续压锤。

2.7.7 锤击
压锤后待桩稳定，调整龙口与桩身平行，使桩、替打、锤三者的中心线在同一轴线，测量工复测桩位无误，经现场技术员认可后，桩工班长指挥锤击。

锤击过程中应注意滑桩、桩头破碎、桩的贯入度是否已达设计要求、桩锤使用极限、涌浪等情况，并记录各种原始记录。

在锤击过程中测量工全程观测，如出现偏位应及时向现场技术员汇报。

2.7.8 停锤起锤
预应力砼PHC桩沉桩控制以贯入度控制为主，以标高为较核。

设计暂定
贯入度控制标准（最后10击）为2mm/击，在锤击沉桩过程中，桩顶标高达到设计标高时贯入度符合设计要求，经现场技术员确认后方可停锤起锤、移船。

当桩已打至设计标高，如贯入度未达标，应继续锤击至满足设计要求，如桩尖未达设计标高，贯入度已达到控制标准，应继续贯入100mm或30～50击，且其平均贯入度不应大于控制贯入度。

如遇其他异常情况及时设计联系。

停锤起锤移船后完成沉桩一个循环。

沉桩施工图
移船施工图
2.8 水上夹桩及桩头处理
2.8.1 水上夹桩
在沉桩后为防止桩身位移或倾斜，及时对施打完成的桩进行夹桩，夹桩施工原则为：
（1）确保桩和桩排架的稳定；（2）确保夹桩材料不损坏桩；（3）作为桩帽、现浇墩台脚手架。

根据上述原则，夹桩材料采用槽钢、木枋，沿码头纵横向“井”字形夹桩。

2.8.2 桩头处理
沉桩完毕后，预应力砼PHC桩桩顶钢箍必须凿掉，高出设计桩顶标高的部分也要凿掉，凿除前测放出桩顶设计标高，并在标高面用切割机沿桩四周割一圈，深度为2cm，应将高出部份凿除。

凿桩时，利用夹桩材料搭设简易平台，人工凿除。

钢管桩高出部分直接用风焊割除。

若桩顶标高低于设计高程，如相差不大，可与设计、监理研究，通过加厚桩帽或者是加厚下横梁的前后梁段的方法解决。

如相差过大（>30cm），则必须接桩，接桩方法：先将桩头破裂砼凿除，并使其成毛面，用水冲洗干净，然后绑扎钢筋笼安装模板，浇筑砼至设计标高。

三、结束语
沉桩是高桩码头施工的关键工序，沉桩质量直接影响码头整体质量，因此沉桩过程必须采取下列质量保证措施：
3.1.1 吊桩时按规定方法捆绑方桩，吊点位置不得偏离设计位置10cm，起吊前逐个检查吊点、卡环是否安全。

3.1.2 打桩船吊起桩身到适当高度后再立桩入龙口，移船就位时要掌握水深，防止桩尖触及泥面，造成桩身折裂。

3.1.3 直桩下桩过程中，桩架要保持垂直；斜桩下桩时，保持桩架与桩的设计倾斜度保持一致。

3.1.4 锤击沉桩时，桩锤、替打和桩宜保持在同一轴线上，替打要保持平整，避免产生偏心锤击。

3.1.5 当船行波影响沉桩稳定时，要暂停锤击。

3.1.6 不得用移船方法纠正桩的偏位，防止背板蹩桩，对斜桩尤应注意。

3.1.7 如出现贯入度反常，桩身突然下沉，过大倾斜、移位、桩身出现严重裂缝
和破碎掉块，均立即停止锤击，及时查明原因，采取有效措施。

3.1.8 沉桩船进退作业时，注意锚缆位置，防止缆索绊桩。

夜间应设置警示标志。

3.1.9 沉桩完成后及时夹桩，避免桩偏位。

注解：
①1985高程基准定义：采用青岛水准原点和根据由青岛验潮站1952年到1979 年的验潮数据确定的黄海平均海水面所定义的高程基准。

其水准原点起算高程为72.260m。

由于计算时间是1985年，故称为85高程。

②3号打桩船：是一种适用外海人工岛施工的双吊机打桩船，拼桩和压桩为一体的施工船。

丛日军。