・工程管理・ 高桩码头沉桩质量控制 三航宁波分公司 徐康茹 １前言 沉桩正位率是指沉桩施工操作人员通过 特定的测量仪器和定位手段。将一定规格的 桩按设计要求的平面位置、高程位置、倾斜坡 度和平面扭角等参数施沉到码头实地位置上 的精度，其偏差控制在《港口工程桩基规范》 允许范围内的百分比。 因为沉桩施工是保证高桩码头工程质量 的关键工序，与其它工序相比：（１）受自然条 件的影响大；（２）施工工艺和技术比较复杂； （３）沉桩施工质量的优劣直接影响到上部结 构的施工；（４）桩基施工是最重要、最关键的 分部工程，其中沉桩施工是最主要的分项工 程．在码头各工序施工中占有举足轻重的环 节；（５）桩基的造价一般约占码头工程水工部 分总造价的４０％～５０％左右。所以桩基在码头 设计与施工中非常重要，尤其在沉桩施工中 如何控制和提高沉桩正位率是提高高桩码头 工程质量的首要问题。下面以一个工程实例 来分析提高沉桩正位率的对策措施。 ２工程概况 ２．１工程规模 三航宁波分公司承建的某散货中转码头 工程包括ｌ２万吨级（兼顾１５万吨级）卸船泊 位一个：３．５万吨级和１万吨级装船泊位各一 个。该码头为高桩梁板式结构，码头平台与栈 桥成“Ｆ”字形布置（外侧码头为卸船泊位，内 侧码头为装船泊位）。 ２．２平面尺寸、桩基 ２．２．１ 平面尺寸 （１）卸船码头尺寸２８１ｍｘ３２ｍ；２座系缆 墩尺寸１５ｍｘ１２ｍ：码头泊位长度为３９７．５ｍ。 一４４一 （２）装船码头为２２２ｍｘ２２ｍ：系缆墩１ 座，直径 ９ｍ，码头泊位长度为２７０ｍ。联桥 为６１．２ｍｘ１４．２ｍ。 （３）栈桥总长度为１５１９．５ｍ，分三段： 前栈桥为５２２．２ｍ￣１４．７ｍ，中间转运楼平台为 ６２ｍｘ３５．８ｍ，后栈桥为９３５．３ｍｘ１４．７ｍ。 ２．２．２桩基 该工程共有打人桩７８３根。分别采用： （１）６００ｍｍ￣６ＯＯｍｍ预应力混凝土方桩１９０ 根，桩长５２～６２ｍ；（２）￣１２００ｍｍ先张法预应 力高强度混凝土Ｂ型ＰＨＣ桩２７６根．桩长 ６０～７０ｍ；（３）Ｏ１２００ｍｍ后张法预应力混凝 土Ｂ１—２型大管桩ｌ９根，桩长６７～７０ｍ；（４） ￣１２００ｍｍ钢管桩（Ｓ＝１４ｍｍ）２９８根。桩长６８～ ８６ｍ；（５）钻孔灌注桩（略）。 ２．３ 自然条件 ２．３．１水位 设计高水位１．９０ｍ，设计低水位一１．２６ｍ： 极端高水位３．１３ｍ，极端低水位一２．３６ｍ。 ２．３．２波浪 基本不受外海涌浪的影响，但受潮流的 影响，以混合浪为主，各向平均波高小于 ０．３ｍ，最大波高不小于１．０ｍ。 ２．３．３潮流 属非正规半日潮。平均流速的涨潮１．１９ｎ￣． 落潮１．３８ｍ／ｓ；最大流速的涨潮１．３２ｍ／ｓ，落潮 ｌ｜４３ｍ／ｓ。 ２．３．４气象 属北亚热带南缘海洋性气候，全年气候 温和，雨量充沛，春季有海雾影响，夏秋季有 台风影响 ２．３．５地质 为第四系土层，厚度７３．９～８４．１ｍ。其中 港工技术与管理２０１０年第２期 淤泥质土１６．０ ２７．６ｍ，下伏基岩面较平缓， 基岩标高一８４．１—．９０．３１ｍ。根据钻探揭露可 分为８个工程地质层１１个亚层，从上而下地 层分布（略）。 ２．４沉桩时间、顺序 该工程沉桩分为２个阶段实施：第一阶 段由三航桩ｌ５号船沉桩４２７根。在２００７年 １２月２８日开始沉桩至２００８年５月１日沉 桩结束。沉桩顺序：后栈桥（１９０根方桩）一中 间转运楼平台（５４根ＰＨＣ桩）一联桥（１２根 ＰＨＣ桩）一装船码头（１６４根ＰＨＣ桩）一系缆 墩（７根ＰＨＣ桩）。第二阶段由三航桩１６号 船沉桩３５６根，在２００８年５月１０日开始沉 桩至７月３１日沉桩结束。沉桩顺序：前栈桥 （８８根ＰＨＣ桩、大管桩、钢管桩）一系缆墩 （１ｌ根钢管桩）一卸船码头（２４６根钢管桩）一 系缆墩（１ｌ根钢管桩）。 ２．５沉桩定位 该工程沉桩定位根据现场施工条件和桩 位离陆域的距离采用２种定位方法。在第一 阶段沉桩采用了常规测量经纬仪任意角交会 定位法，即用２台经纬仪定位：一台水准仪控 制沉桩高程和锤击贯人度，另一台全站仪校 核沉桩桩位。在第二阶段沉桩采用了先进的 远距离ＧＰＳ定位法，用一台全站仪校核ＧＰＳ 沉桩正位率。采用三航局研制的“ＧＰＳ沉桩定 位系统”，该系统采用先进的ＲＴＫＧＰＳ、免棱 镜测距仪、测倾仪、锤击计数器等先进的定 位和传感设备，能直接可靠地确定桩身位置 和桩顶高程。通过软件系统进行处理，计算 出桩体的坐标、方位角、桩顶高程、贯入度等 参数。 ２．６控制依据、标准 该工程高程以“８５国家高程系为基准”． 控制点坐标采用舟山坐标。沉桩控制标 准：以标高控制为主，贯入度作为校核。桩锤 选用Ｄ—１００型柴油锤，其油门开为方桩一 档、管桩二档。最后ｌ０击的平均贯人度控制： 方桩小于２０ｍｍ／击，管桩５～１０ｍｍ／击。 ３偏位情况 舟山老塘山五期工程项目经理部在 ２００７年ｌ２月２８日至２００８年１月１２日沉 完后栈桥ｌ６个排架８０根方桩后，经测量其 偏差为：（１）２根斜桩桩顶分别低于设计标高 ２１ｃｍ和２９ｃｍ：（２）３根直桩由于桩顶沉碎导 致桩顶高于设计标高１０５～２１４ｃｍ；（３）４根直 桩桩顶平面位置偏差２４ ４３ｃｍ（其中有１根 直桩桩顶平面位置偏差３０ｃｍ、桩身倾斜度 偏差１．５％）；（４）６根斜桩桩顶平面位置偏差 ３１～４５ｃｍ。其余桩基均达到了设计要求，在 《港口工程桩基规范》允许偏差范围内。其沉 桩正位率为８１．３％．尚未控制好。 ４原因分析 因为沉桩是一个系统工程，包括人、船、 机和自然条件等多方面的管理，即设计、勘 察、施工管理、自然条件、施工环境、施工操作 和船舶航行等多方面的因素。导致沉桩正位 率较差的原因是多方面的．但归纳起来不外 乎４个主要因素。 ４．１施工技术人员对沉桩区域的环境 了解不够 沉桩区域泥面的坡度、潮流的流速、流 向、波浪（包括船行波）大小、方向等都会影响 下桩时的修正量，施工技术人员必须分析、总 结和研究以指导沉桩工作。 ４．２操作人员对施工过程中的细节没 有掌握好 桩基施工中，船员和测量人员必须注意 每个细节，保证规范化操作。如锤、替打和桩 必须保持一直线，锚缆受力要均衡，桩垫、锤 垫等要经常检查。测量的视距要清晰。测距太 高或能见度较差就应改用ＧＰＳ打桩定位系 统。 ４．３外部环境影响沉桩质量 遇到恶劣海况、能见度低、设备有毛病等 等情况，如不能改善，应在影响沉桩质量的外 部环境改善后再继续沉桩，防止一味追求进 一４５— 度而忽视质量。 ４．４施工管理上不严格，没有按照操作 规程和施工组织设计的要求去执行。 ６对策措施 针对上述问题．经研究决定采取以下对 策等措施： ６．１做好沉桩前准备 ６．１．１在综合上述情况的基础上要根据 本工程的特点，对沉桩技术、质量和工程安全 进行分析和研究，并制定相应的措施。 ６．１．２深入调研现场施工条件 （１）调研沉桩区域的水深和水下障碍物 情况．对已知水下障碍物要测出其准确位置， 提供给设计作出处理意见； （２）根据地质钻孔资料，对桩身入土后 的贯人度进行预测分析。 ６．１．３要检查设计桩型与地质资料的适 应性，必要时要提请设计作出修改。 ６．１．４为了严格控制锤击能量，要根据 工程地质资料和设计桩型选择相匹配的桩锤 和桩垫（桩垫宜用木板、硬板纸、纸箱板或木 板与白棕绳等组合，厚度一般为１５—３０ｃｍ）。 桩垫应一桩一垫．沉完桩后要将桩帽内的残 留桩垫清除完，防止产生应力集中将桩顶沉 碎或劈裂。 ６．１．５设置地笼的结构及大小应按钢丝 绳的拉力确定，地笼钢丝绳受力时，禁止在钢 丝绳侧行走。 ６．１．６要求负责沉桩施工的专业技术人 员必须要熟悉设计图纸和说明，并了解设计 意图。在各建筑物沉桩施工前要组织有关人 员进行详细的技术、质量和工程安全等交底， 尤其在沉桩施工中需要特别注意的问题要逐 一交底．做到大家心中有数。 ６．１．７对于参加沉桩施工的所有工程船 舶进行安全检查，以确保其性能完好。 ６．２加强施工管理 ６．２．１在沉桩施工中要始终树立“沉桩 ．．４６—— 进度是推进工程施工进展的关键，沉桩质量 也是港航施工企业的生命”观念。 ６．２．２加强沉桩操作人员业务知识培训 和岗位责任制教育，不断提高其业务技术水 平和素质。 ６．２．３严格健全规章制度和操作规程． 同时要加强自检和互检制度。 ６．２．４测量操作人员在沉桩施工中一定 要加强仪器观测。 ６．２．５沉桩后，已沉完部分的桩基应及 时落实工程安全措施： （１）夹制围檩 ①夹制钢、木和牵杠围檩（混凝土管桩 的直桩采用钢抱箍．斜桩采用吊筋反吊钢围 檩）； ②斜桩采用拉条固定，又桩采用方木顶 撑。使桩群形成一个受力整体，预防桩位移或 术身因施工船舶的碰桩而偏位及断裂。 （２）保持安全距离 在停止沉桩施工时。所有施工船舶尽可 能远离已沉完的桩或保持一定的安全距离， 防止因船舶“走锚”而碰桩偏位及断裂。 （３）及时设置警示标志 在已沉完桩区两端及时设置警示标志． 在夜间设置红色警示灯。 （４）严禁在已沉完的桩上系缆 ６．２．６在沉桩施工中，要对每根沉完的 桩进行偏差测定并及时总结。为接下来需要 沉的桩提供更准确的提前量或落后量。对于 量的确定，除斜桩尚应考虑自重的影响外，还 要看水下泥面坡度和表层土质的软硬情况， 同时结合施工实践经验来确定，并根据沉桩 施工的实际情况进行调整。 ６．２．７在沉桩施工中．要密切注意贯入 度的变化，如发现异常情况要及时与现场设 计代表、业主和监理联系并共同协商解决。 ６．２．８要避开潮水急涨和急落时段的沉 桩施工。 ６．２．９在沉桩施工中凡桩位置碰到有土 港工技术与管理２０１０年第２期 质复杂时，要根据有关规定采取必要的措施， 尽量避免沉桩偏位。 ６．２．１０在沉桩施工中凡碰到水下有障 碍物时，要及时上报有关部门并共同研究，不 得擅自下桩。 ６．２．１ｌ对测量基线和沉桩控制点要定 期进行复测．发现问题及时向有关部门汇报， 共同研究解决措施。 ６．２．１２要求负责沉桩施工的专业技术 人员在现场跟班工作，以便及时了解实际情 况．解决沉桩施工中的具体问题，做好现场记 录。同时，认真做好沉桩过程中的跟踪工作， 要及时掌握其桩的动态。 ６．３改善施工环境 ６．３．１为了满足沉桩精度要求和减小观 测误差，对沉桩定位要尽量缩短控制视距。在 现场要根据施工条件和桩位离陆域的距离来 选择定位控制仪器： （１）采用经纬仪、全站仪进行沉桩定位 的方法仅适用于ｌ一２ｋｍ测距范围内： （２）采用“ＧＰＳ沉桩定位系统”，ＧＰＳ的 实时相位差分技术ＲＴＫ已使远至１０～２０ｋｍ 的测量，平面定位精度可达５ｃｍ以内，数据 采集率和获得测量成果的实时性都很高。 ６．３．２在沉桩施工中遇到如下情况应暂 停施工。 （１）若受水流、波浪、潮汐、大风、雨雾等 因素影响较大，停止沉桩： （２）在沉桩锤击过程中，遇到高速船或 大型船舶航行，暂停施工。 无特殊情况时严禁在锤击过程中暂停。 ６．４注重船舶管理 ６．４．１桩锤型的选用 应根据设计承载力要求、地质、水深、桩 身结构，并结合施工实践经验或沉桩施工情 况综合确定锤型。选择桩锤既要考虑沉桩可 能性和沉桩效率，又要防止桩顶和桩身受过 大的锤击应力而破坏。另外，应充分了解桩的 性能、技术参数和设计要求。并进行桩锤击拉 应力和压应力验算，使选锤更有针对性。 ６．４．２桩帽的钢材要保证有足够的强度 和刚度，制作要精细，保证沉桩锤击过程中使 桩顶能够均匀受力。 ６．４．３为了减少竖桩难度，应缩短大直 径管桩捆扣的钢丝绳长度，捆绑好后的外露 钢丝绳宜控制在ｌｍ左右。 ６．４．４在沉桩施工中，在直桩下桩过程 中。桩架应保持垂直；在斜桩下桩过程中，桩 架宜与桩的设计倾斜度保持一致。 ６．４．５在沉较长桩时。严禁沉桩船抱桩 刮泥强行定位。 ６．４．６在开锤前要检查桩锤、桩帽和桩 体三者是否在同一轴线上。桩帽保持平整，避 免产生偏心锤击。 ６．４．７在沉较长的斜桩时．应在龙口处 增加合适的背板，以免桩身弯曲变形。 ６．４．８柴油锤的油门控制 （１）Ｄ一８０、Ｄ一１００型锤，其油门宜开 ２～３档： （２）Ｄ—ｌ２５、Ｄ一１２８型锤．其油门宜开 １～２档。具体根据设计和严格控制总锤击数 （方桩不宜超过１０００击．管桩宜在２０００击以 内）的要求，并根据现场地质情况不断摸索调 整（并经设计和监理认可）。 ６．４．９在沉桩时严禁边锤击边纠正桩 位。 ６．４．１０在锤击中，发现桩身抖动很大时 应及时停锤，分析原因并采取相应措施。 ６．４．１ｌ为了严格控制好桩的斜率．要合 理调整好沉桩船的压水舱水位，保持船体平 衡。 ６．４．１２合理布设锚缆并根据潮位的变 化及时调整锚缆松紧。 ６．４．１３严格控制好沉桩船的锚位，防止 走锚，严禁偏心锤击沉桩。 ６．４．１４合理布设船舶停靠的位置，沉桩 船锚缆布局合理，定期检查锚缆情况及船机 性能，发现问题及时解决 一４７— ６．４．１５在沉桩锤击过程中，沉桩船应插 慢车旗并密切注意船舶航行动向。 度的偏差超出了桩基规范允许范围的情况， 其余桩均达到了设计要求，并在《港口工程桩 基规范》允许偏差范围内。沉桩正位率为 ６．４．１６加强船员与测量人员的相互合 作、配合、联系和协调。 ６结语 ９４． ，从效果上来看，上述的对策措施是有 效的。 该工程在之后沉桩施工操作中．注重落 实了上述措施后。共沉桩７０３根，除其中３８ 根桩存在着桩顶标高、平面位置和桩身倾斜 社，２００７ 参考文献 【１】徐维钧主编．桩基施工手册．人民交通出版 （上接第４３页） 参考文献 【１】宁波镇海炼化股份有限公司算山２号、３ 号泊位波浪计算报告．国家海洋局宁波海洋调查队． ２０００（１２）； 沿线外移，适当调整码头方位角，次要结构利 用少部分旧结构。在平面布置上进行多方案 比较，将２个５万吨级码头改造成为２５万吨 级码头，当２５万吨级泊位不靠泊时，可同时 【２】宁波镇海炼化股份有限公司算山码头２ 号、３号泊位改造工程水文测验分析报告．国家海 洋局宁波海洋调查队，２０００（０８）； 停靠两艘５千～５万吨级油轮，码头综合利用 率大大提高，工程投资大为节约（本工程水工 投资仅为７千多万元）．但由于消防等设施较 多，带缆不如单独泊位方便，有待改进。码头 于２００６年建成．经试运行与正式营运两年多 【３】镇海炼化算山码头号２、号３泊位改造工程 初步设计．２００４（０４）： 【４】镇海炼化算山码头２号、３号泊位改造工程 施工图设计．中交上海港湾工程设计研究院有限公 司．２００５（０６） 时间，使用良好，改造是成功的。可供同类型 油码头设计与改造为大型码头设计时参考。 通 知 即日起可在中交三航局有限公司协同工 理”栏目下“港工技术”中，２０１０年前的电子期 作平台的“知识库管理”栏目下“标准在线查 刊阅读需下载安装方正Ａｐａｂｉ Ｒｅａｄｅｒ。软件 询”中阅读和下载水运工程和公路工程等相关 下载请至平台“信息发布”栏目中“软件下载” 标准，使用前请下载安装Ａｄｏｂｅ Ｒｅａｄｅｒ。同 专区。 时，近期《港工技术与管理》和《港工技术信 息》电子版本也已上传至该平台的“知识库管 三航局科技处 ２０１０年３月 ——４８—— 港工技术与管理２０１０年第２期
