海上浅水区管桩沉桩施工的实践

袁成 臧敏 李雪艳

摘要：本文以滨海县海堤防护王庄段护滩工程为例，阐述了海上浅水区管桩沉桩施工流程，分析了施工中采取的施工措施。本文具体分析海上浅水区管桩沉桩施工及质量控制的措施。

关键词：混凝土管桩，施工措施，质量控制

引言：滨海县，江苏省盐城市下辖县，位于盐城市东北部，东濒黄海，面积1949.60平方千米。滨海县属暖温带向亚热带过渡的湿季风气候区，冬冷夏热，四季分明，境域属黄淮冲积平原，地势平坦。截至2020年6月，滨海县下辖3个街道、11个镇、2个场、3个园区 [7]  ，县人民政府驻坎南街道。滨海县海堤防护王庄段护滩工程位于滨海县滨海港镇王庄海岸，由于该海岸主海堤完成达标防护后，近海滩面不断蚀深，近岸60～80m处滩面平均高程不足-1.6m，对已建防护工程构成了潜在威胁，因此，该海岸的护滩工程被列入了2005年度滨海海堤达标防护的重点工程建设。

1 工程概况

工程设计采用φ500mm、C60预应力钢筋混凝土管桩，按“一”字形顺岸布置，到岸距离为70m，设计桩长9m，桩间净距0.35m，单桩重2.85T，桩顶高程为2.0m，工程设计为打入桩。

工程地质：桩位附近地质构造为上层的细粉砂层，以下的粉质粘土层或砂壤土夹粉质粘土层，呈中密状，上层的细粉砂层较为平坦，但局部亦有冲刷坑槽。

2 施工流程

2.1沉桩施工方案的确定

由于该海岸滩面高程较低，正常高潮水位时水深达2.5m左右，低潮位时水深不足1m，遇大的风浪时的潮水位变化则无规律，水位情况极为复杂，原方案采用打桩船施工，但该海域大型船只无法进出，小型船只又无抗风浪能力，而且管桩的装卸难度极大，通过对比权衡，最终采用搭设沉桩贝雷平台施工的方案。

2.2沉桩机械选型

本工程采用DD32型柴油打桩机，桩棰重3.2T，配套动力18kW，桩架总高12m。该机型具有轻便、灵活的优点，适宜在贝雷平台上移动。

2.3贝雷沉桩平台布置

沉桩平台要保证正常高潮水位时桩机的主要部分在水面以上，同时要充分考虑海上风浪因素的影响，故采用单层贝雷片纵向搭设，按纵向4排等间距布置，片间间距为1.5m，横向以杆件连接而成一整体，平台的搭设长度为50m，施工时按“拆后搭前”的次序渐次前行。贝雷片下按3m等间距设1m宽的木排，以防贝雷平台下沉。

2.4施工准备

平台搭设前，对所有贝雷片及其配件作防锈处理，同时将3m长左右、直径20～25cm的圆木用φ16mm的长螺栓串聯成1m宽左右的木排;在岸上将每2列贝雷片按9m长预联成段，配备一台16T履带吊车或一台E320挖掘机吊运。

2.5搭设施工

选择低潮位时，将预联成段的贝雷和木排吊运至待设部位滩面，先将木排置于相应的贝雷片连接处，相邻段贝雷在木排上各搭接50cm宽左右，再将已联成段的贝雷搁置在木排上，最后沿横向将相邻两片贝雷连接，从而使平台成为一整体结构。贝雷平台运行过程中，按照次序将使用完毕的后段贝雷拆除，翻搭循环前延，直至全部沉桩施工结束。

2.6桩位控制

桩的纵向轴线通过在两端设立定向标使用经纬仪控制，横向轴线通过在贝雷平台相应部位设立临时标记控制。

2.7沉桩施工

2.7.1沉桩工艺流程

沉桩施工的工艺流程如图所示：

2.7.2运桩

管桩委托专业持证厂家生产，满足龄期和强度要求后运至工地现场。管桩自岸际至桩位的水平运输利用履带式挖掘机选择在低潮位时进行。为了满足正常潮位时沉桩施工需要，应在低潮水位时，将足够数量的管桩运至沉桩平台附近，为防止搁置在滩面的管桩正常潮水位时位于水下，难于捆绑，采取将运至平台处的管桩的一端临时搁置在贝雷平台顶的方法解决。但沉桩平台上搁置过多的管桩将对贝雷平台的稳定造成影响，一般临时搁置的管桩不宜超过5根，其余在运桩时将其施打端用钢丝吊绳预捆后置于桩位附近的滩面，钢丝绳的另一端置于贝雷平台上，便于起吊。

2.7.3施打

①起桩

通过紧松锚缆将打桩船移至运桩船侧，成两船中心线互相垂直状态，龙门梃前倾至吊钩对准所要吊的钢管桩直径中心。下放吊钩，主吊钩吊前吊点，副吊钩吊其余三个吊点。过程中应注意的是钢绳与吊钩栓接的过程中避免打桩船钢绳在钢管桩上拖动，并用橡皮管对辅助钢绳进行包裹，以确保钢管桩保护层不被钢绳刮伤。钢管桩起吊前现场质检员再次对钢管桩的防腐涂层进行检查，不满足要求者停用，并及时处理。打桩船主副吊钩同步上升，使钢管桩上升至满足移船高度，通过紧松锚缆，根据“海上打桩GPS-RTK定位系统”粗定位，将打桩船移至桩位附近，准备立桩。

②立桩

主吊钩上升，副吊钩下降，随着下降程度，副吊钩逐个解去，使钢管桩成竖直状态。龙门梃后倾，使钢管桩与龙门梃滑道成平行状态（即同时成竖直状态）。抱桩器合拢抱桩并锁定。为确保钢管桩保护层不被损坏，抱桩器上的导向轮采用橡胶材质导向轮，并保持导向轮的表面光洁，适当涂抹润滑油。替打沿龙门梃轨道滑移，套住桩顶。为保证施工的连续性，配备备用替打一个。

③插桩

前（或后）倾龙门梃（打俯桩时前倾，打仰桩时后倾），将钢管桩粗略调整至设计斜率。操纵室通过观察打桩船上的两台测距仪和操纵室控制台上的角度测量仪调整桩架的前后倾斜度，以使桩身斜率符合设计要求。再根据预先输入的单桩平面扭角（方位角）、平面坐标，依据打桩船“海上打桩GPS-RTK定位系统”显示打桩船的姿态及钢管桩空间位置的图形和数据，通过锚机精确调整船位、利用打桩架液压系统调整桩架的向前或向后的倾角，使桩到达设计位置。慢慢放开上吊点主吊钩，打开抱桩器，使钢管桩在重力的作用下自动插桩。测量人员复核钢管桩位置，自检满足要求（不满足要求，上吊点起桩，关闭打桩器，从新定位;如果桩位变化误差在允许范围之内，微调其位置）。后请监理工程师进行检查，符合要求后，进行下一步工序，逐步对相关表格进行签认。

④锤击沉桩

解除上吊点，桩锤沿龙门梃下滑，压锤稳桩，打开离合器，启动起落架，锤击沉桩。沉桩的开始阶段要重锤轻打，以防溜桩，待贯入度正常后再逐步加大冲击能量。在沉桩过程中，如果出现贯入度异常、桩身突然下降、过大倾斜、移位等现象，应该立即停止沉桩，及时向监理工程师和设计单位汇报。

⑤停锤、移船

钢管桩锤击至符合停锤标准时，停止锤击，起替打，打桩船移船重复上述步骤的施工。锤击停锤采用暂行停锤标准，即沉桩以标高控制为主，贯入度校核，选三根桩做高应变动力测试，待14天后再根据已沉桩的动测成果来调整停锤标准。

至接近桩顶0.5m左右时，逐渐放缓锤击速度，通过测量控制桩顶高程，缓慢把桩沉入设计高程。沉桩施工时，当个别桩位正好位于贝雷片横向联接杆处时，可暂行拆去该杆件，待其桩位的沉桩施工完成后再予恢复。

2.7.4质量控制

沉桩施工质量主要控制桩位、桩顶高程和桩的垂直度指标，其中桩位在吊插桩时通过反复校验纵轴线和桩净距进行控制，桩顶高程利用贝雷平台顶高程进行预控，再通过水平测量校准，桩的垂直度指标则利用桩架导向，通过反复校正桩机底盘提高桩架的垂直度来控制。

实行每道工序自检、互捡、专职捡“三捡”制度。每道工序由现场技术员和质检人员进行自检并按照业主指定的表格形式填好检查记录，自检合格后请监理工程师检查。每月由项目质检人员组织以总工程师和副总工程师为首的质量检查小组对外、内业进行一次全面检查，对存在的问题做好记录并及时提出解决方案、落实实施。作业班组实行上下工序交接检查制度，并对主要项目、关键工序实行跟踪检查。

3 防范风浪影响的技术措施

由于海上施工作业将直接面对风浪等恶劣因素，必须采取一定措施加以防范，确保人员、设备安全。

3.1桩机的稳固

风浪来临前将桩机底盘用拉栓临时锁固在贝雷平台上，同时将贝雷平台和桩机底盘增加压重，以抵御风浪作用。

3.2对桩机部分结构的改进

为有效抗御风浪侵袭，采取了以下措施：①将桩机操作台整体抬高，減少操作系统浸水的机率;②在电机上方设4m高左右的支架，必要时将电机悬吊在一定高程的空中。

3.3人员的安全

海上操作人员一律配备救生衣，岸际和平台由专人负责联络指挥，夜间施工有足够的照明，遇大风浪或台风影响时，停止沉桩施工，人员撤至岸际。

4结语

管桩施工是江苏省重点推广的建筑新技术，应用于江海堤防建设是一种新的尝试，经滨海海堤防护建设的应用检验，具有较好的消浪促淤效果，尤其对浸蚀性海岸的滩面治理，具有不可替代的作用。

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