高桩码头施工技术

港口与航道工程专业技术之高桩码头施工

高桩码头是通过桩基将码头荷载传递到地基深处的持力层上的结构形式；适用于软土层较厚的地基。

一、结构特点和施工程序

A 高桩码头类型

B 高桩码头组成

C 高桩码头施工

施工内容

施工顺序施工现场

二、桩基施工

A 沉桩

1) 沉桩方式

陆上桩——陆上沉桩；水位变动区（水深浅）——搭栈桥（或筑岛）陆上打桩；陆上现浇桩

水上桩（水深够）——一般水上沉桩，海况恶劣、离岸且有条件时可采用海上自升式施工平台配打桩架进行沉桩

打桩船按桩架的形式分为类：前后仰俯式、吊龙式、旋转式、平台式。

振动沉桩、静力压桩、水冲沉桩特点：

振动沉桩、静力压桩、水冲沉桩特点：

振动沉桩（噪音小、无废气污染、沉桩速度快、施工简便、操作安全、主要适应砂性土壤，不适应粘土或砾石土）

静力压桩（无噪音无振动、节约材料（无锤击应力）、施工质量高、速度快、预估单桩承载力；主要适应软弱土地基和压直桩）

水冲（射水）沉桩

锤击沉桩工艺特点——桩身预制、运桩、沉桩。预制桩身质量有保证、机械化程度高、施工速度快、不受气候条件影响、桩身规格较多、适应地质条件差。

2) 沉桩准备

校核是否碰桩；

根据船机性能、桩长、水位、泥面标高等检查是否符合沉桩要求；

检查沉桩区有无障碍物；

分析沉桩对邻近建筑物的影响，必要时进行岸坡稳定分析；

确定沉桩顺序等。沉桩顺序的确定——1、考虑所有桩都能施打——在桩位图上用统一比例的打桩船纸模模拟出打桩顺序；2、考虑水位、水深和风、浪、流的影响——打桩船的吃水和抛锚定位方法；3、考虑工程分段——一般以结构段来分段；4、考虑土壤变形的影响——群桩（桩距<3D）通常采用阶梯形推进；5、减少沉桩对岸坡稳定的影响——由岸边向外逐排打设，采用间隔沉桩法；6、尽量减少打桩船移架、移锚的次数——提高打桩效率；

考虑施工水域船舶锚缆的布置——使之取桩方便，缆绳对桩不产生侧力。

3) 沉桩定位

①沉桩平面定位：根据桩位图计算各桩沉桩施工放样方位角；直桩：2-3台经纬仪前方任意角或直角交会法；斜桩需另加1台水准仪配合。桩的竖向倾角由打桩架控制。

②沉桩高程控制：桩尖标高是通过桩顶的标高测量来实现的。

目前已广泛采用GPS进行沉桩的平面定位和高程控制。

③沉桩定位与记录。

1、海工工程GPS远距离打桩定位技术

1）概述

传统经纬仪或全站仪进行沉桩定位仅适用于1～2公里测距范围，对于远海打桩工程，无论是定位精度还是定位时效性上都存在问题。随着远海打桩工程不断出现，要求研制适用于远海工程施工的打桩定位系统，以适应工程建设需要。

GPS有了很大发展。目前，GPS的实时相位差分技术（RTK）已使10～20公里的测量定位精度达到厘米级，数据采集率和测量成果实时性都很高。因此，利用GPS技术，辅助以其它测量手段和计算机技术，开发了适用于远海工程施工，且具有一定自动化程度的精密的“海工工程GPS远距离打桩定位系统”（2002年研制）。

其基本定位原理是：以GPS作为基本定位仪器对打桩船进行定位控制，配合辅助测量设备对施打桩的桩位实施进一步的控制，以提高系统的定位精度。系统具有如下六个主要功能：

①“系统”能实现离岸（或离GPS参考台）20公里左右的工作距离。

②“系统”工作的坐标系统可根据需要进行坐标系统的转换。如平面为北京54系，高程为当地大地水准面系统；或平面和高程均为独立的坐标系统等。“系统”可将GPS归算的WGS84大地坐标系精密换算到设计的施工坐标系统之中。

③实现定位过程中数据自动化处理，即打桩定位桩中心平面位置的定位、桩顶标高的控制及贯入度的计算等实时定位信息的处理均由“系统”自动完成。

④定位过程将原来由岸上测量人员来指挥船上驾船人员进行移船操作，改为船上移船操作人员直接根据计算机屏幕的显示或提示自行完成移船定位操作，减少定位过程的中间环节，提高移船定位操作的直观性和便利性。

计算机屏幕能同时以图象及数字的形式反映出施打桩的设计位置及该桩的主要设计参数（包括设计的桩中心坐标，桩顶标高，平面扭角，竖向倾角），以及停锤标准（包括标高控制标准和贯入度控制标准）和当前施打桩的实时位置及主要实时参数（如桩中心坐标偏差、桩顶标高偏差、平面扭角偏差、实时倾斜度、实时贯入度等），便于操作人员进行对照比较，调整船位，准确定位。

⑤“系统”具有较高的定位精度。根据理论估算，“系统”的平面定位精度可达5厘米，满足《规范》对相应条件下打桩定位允许偏位的要求。

⑥打桩结束后，计算机将能提供一份标准格式的打桩记录表。

4) 沉桩控制

①偏位控制：偏位过大，给上部结构预制构件的安装带来困难，也会使结构受到有害的偏心力。为减少偏位，应采取的措施——安排施工作业时，避开风浪流等不利作业条件；采用有足够定位精度的方法，合理布置打桩船锚缆；掌握斜坡上打桩和打斜桩的规律，拟定合理打桩顺序，斜坡上打桩，采取恰当的偏离桩位下沉，并采取削坡和分区跳打桩的方法，防止岸坡滑动。

②桩的极限承载力控制：

一般是控制桩尖标高和打桩最后贯入度，即“双控”。另外还要仔细掌握贯入度的变化和及时掌握桩下沉的标高情况。

锤击沉桩控制应根据地质情况、设计承载力、锤型、桩型和桩长综合考虑。

粘性土（标高为主、贯入度校核）或砂性土地基（贯入度为主、标高校核）的一般控制标准；有问题，宜采用高应变检测桩的极限承载力并会同设计研究解决。

③桩的裂损控制：

桩裂损产生，除了制造和起吊运输，主要是沉桩过程中打桩应力超过桩的允许应力所造成。

裂损控制就是要采取措施控制打桩应力，消除产生超允许拉应力的条件。

沉桩前，检查桩的质量；沉桩过程中，选用合适的桩锤、合适的冲程、合适的桩垫材料，查看沉桩情况如锤、替打、桩三者是否共线、贯入度是否有异常、桩顶碎裂情况（三合适三检查）等。沉桩结束，检查桩身完好情况。

吊桩过程中产生拉应力，沉桩过程中产生锤击压应力。

锤击压应力超过了混凝土的极限抗压强度，混凝土桩就发生破坏（横裂和纵裂）----裂损的产生

裂损控制就是要采取措施控制打桩应力，消除产生超允许拉应力的条件。

沉桩过程中，选用合适的桩锤、合适的冲程、合适的桩垫材料。

桩垫材料有：

水泥纸袋、尼龙绳、麻绳等。

B 夹桩

1、沉桩结束后应及时夹桩，加强基桩基桩之间的连接，以减少桩身位移，改善施工期受力状态。(夹桩目的)

2、应根据受力情况进行夹桩设计，必要时应作现场加载试验。(夹桩要求)

3、当有台风、大浪和洪峰等预报时，必须检查夹桩设施是否牢固可靠，并采取必要的加固措施。 (夹桩要求)

4、当施工荷载较大，可采用吊挂式夹桩，桩距较大且桩顶标高距施工水位较小时，可采用钢梁或上承式桁架结构。并应根据施工荷载，对钢梁、桁架、吊筋螺栓及其部件进行设计。 (夹桩方式与要求)

沉桩施工流程