浅谈港口工程钢管桩施工质量控制

摘要：本文结合工程实际，对港口工程钢管桩施工质量控制谈一些看法。

关键词: 港口工程，钢管桩，施工，质量控制

中图分类号：O213.1文献标识码：A文章编号：

Abstract: combining with engineering practice, steel pipe piles of port engineering construction quality control talk about some views.

Key words: port engineering, steel pipe pile, construction, quality control

一、工程概况

某港口新建两个五千吨级化工泊位，码头总长度179.6m，两侧靠船，引桥一座，总长约177.02m，宽6m。其中码头部分包括工作平台一座、系缆墩3座，消控楼平台一座。码头工程由工作平台一座、系缆墩3座，消控楼平台一座组成。其基础均采用φ1200mm组合桩。组合桩由上部的混凝土大管桩和下部的钢管桩对接组成。上部φ1200mm混凝土大管桩采用后张法预应力施工工艺制作，下部钢管桩直径为φ946mm。组合桩共计104根，工作平台A.B.E.F行共28根桩，桩长为38m外，其他桩的桩长为40m。组合桩基本为斜桩，斜率最大4.5:1，少数桩为直桩。本工程的管桩全部由专业厂家制作。

二、钢管桩施工质量控制要点

1、施工准备

（1）原材料质量控制。原材料的相关技术指标直接影响到钢管的质量，应抓好对原材料质量控制。根据设计要求选定钢卷、焊剂、焊条、防腐涂料等原材料，原材料的牌号、规格、外观质量必须符合生产工艺和相关标准的要求。原材料进场时还必须备齐相应的出厂质量检验报告或产品合格证书，混合料组份严格按配合比进行配制。进场后施工单位还必须按规范要求及时取样复检。从根本上保证了原材料的质量，也确保了钢管桩的质量。

（2）测量准备。

①首级平面施工控制网的复测根据《招标文件》及《港口工程桩基规范》要求，对首级施工控制网进行复测。复测时，外业观测严格按照《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2001）中要求按静态作业模式进行操作，事先编制GPS卫星可见性预报表，依据预报表制定观测计划选择PDOP值小且在时段内稳定、卫星方位分布合理、卫星数多的时间段进行观测。

②首级高程施工控制网的复测业主提供的首级高程控制网、首级高程加密控制网的精度不低于国家四等水准，水准点的复测用GPS高程法来进行。

2、管桩落驳及海上运输

由于大管桩尺寸长、重量大、易滚动，为确保运输安全及大管桩不致损坏，须对驳船进行加固改造。在驳船甲板上设置稳桩钢支架，支架用型钢制作，管桩底部用20cm×20cm通长枕木支垫，桩身两侧用楔形木块；管桩放置三层，顶层用钢丝绳和手拉葫芦束缚，桩与钢丝绳之间垫小枕木；通长枕木每隔4米设一道。

3、沉桩施工

（1）测量。

①测量工具选择由于本工程距离海岸线较远，桩基的定位测量主要采用先进的GPS定位技术。在JYZ点（基准站）架设一台固定GPS，昼夜不断发送差分信号供其他GPS接受机使用。打桩船装有3台GPS，固定在船上，通过软件对桩船建立船体模型，用全站仪测设出船体参数，在软件里绘制船体实时监控图，实时对船置进行监控。根据计算桩的设计坐标，与桩船实时位置的坐标进行比较，移动船体让桩位不断向设计位置靠近，直到与设计位置相符，既可进行打桩。整个打桩过程GPS进行实时检测，发现偏位较大时应及时调整。

②GPS定位系统打桩。采用GPS定位系统打桩主要由GPS实时定位项、测距仪抱桩误差改正项、声控传感器桩锤记录项、摄象机贯入度监控项和打桩定位系统软件项等部分组成；其中打桩定位软件项是实现各个部分的数据组合、解算和定位资料的记录、输出；打桩船上所有GPS、测距仪、声控传感器等都由一个多串口卡与电脑连接在一起，通过打桩软件定位系统进行打桩的实时监控。当电脑显示屏上实时桩位与设计桩位重合时，即稳船下桩。在实时测定和计算桩顶标高和贯入度时，由软件系统通过专门设计的自动锤击记录器采集锤击数，由人工从CCT摄像机的屏幕上判读测距仪指示的桩身测点处的刻划。软件系统可以自动计算阵贯入度和桩顶标高。由于人工判读可以很好地消除船体随波浪的波动引起的有规律的波动误差，由此计算的阵平均贯入度和桩顶标高受波浪影响较小，数据可靠性高。

③GPS沉桩测量。根据本工程距离海岸较远的特点，采用GPS系统进行沉桩测量定位，沉桩平面偏位控制标准为：斜桩300mm，直桩250mm。GPSRTK定位精度（平面位置和高程）已达到厘米级，可以满足沉桩精度要求；利用GPSRTK定位技术进行沉桩定位测量具有定位方便、速度快的特点，可实时提供放样点的三维坐标且不受天气影响，可全天候作业，在外海水域作业优点突出。利用该系统进行打桩定位。

④潮位测。桩船在施打前，提前两天进场抛锚定位。将观测潮位绘制成曲线，以此指导施工。

（2）替打、桩垫、锤垫。

①替打。打桩船配备的打桩锤为D-138柴油打桩锤与替打连在一起，可以打直径φ800～φ2000各种规格的桩。

②桩垫。桩垫采用棕绳，厚度18cm。

③锤垫。锤垫采用具有一定弹性及刚度的材料，如直径25mm以上的粗钢丝绳割成小段，纵横分层铺设制成。

（3）管桩施打。

①打桩船及定位驳抛锚定位。抛锚定位利用GPS-RTK定位技术进行定位。

a.系统设置和调试打桩船到达新的施工区域后，首先对船载GPS海上定位系统接收测控中心提供的基准站发射的数据链的情况进行调试准备。将接收机、流动站电台、手薄按要求设置后，到本标段作业区域内不少于两个测控中心提供的控制点上进行检测，其采用RTK方式测量的成果与测控中心提供的点的三维坐标较差应在30mm限差要求范围内。如不满足要求，应检查出原因，重新检测，直到满足要求，才能用于打桩控制。

b.定位数据的计算准备打桩前，根据设计图纸计算出每个墩的所有桩在设计桩顶标高处的平面坐标，桩的方位角等定位数据。并根据打桩船预定的抛锚位置，计算出桩船各锚的锚位坐标，以作桩船抛锚定位使用。所有定位数据计算后都必须有专人复核，确认无误后，方可使用。

c.打桩船就位为了打桩时，打桩船上各锚缆互不干扰，合理分布，同时保证船体的稳定性，桩船到达打桩的墩位时，根据各锚的锚位坐标，在抛锚艇上以RTK测量方式进行7各个锚的定位抛锚。根据打桩船上GPS定位系统显示的数据，打桩船由拖轮拖到施工地点附近，进行粗定位。下插定位桩，顶水抛锚，抛锚用50t抛锚船进行。必要的情况下，可以抛两个前进锚和两个尾锚。

d.运桩驳就位待打桩船锚抛好后绞缆，桩驳靠打桩船，在打桩船上系缆。

②吊桩。打桩船绞锚靠近运桩船，采用四点吊，吊索与桩轴线夹角不小于45°。桩吊起后移船、立桩、进龙口，提升桩使桩顶套进替打。龙门吊吊桩上运桩方驳及打桩船吊桩施打时，桩体混凝土强度需达到100%的设计强度。大管桩吊运采用四点捆绑起吊，吊点处用麻袋或橡胶包裹，防止吊绳和桩角破坏，桩吊运时，各点同时受力，徐徐起落，防止震动。

③管桩定位。桩进入打桩船龙口后，操纵室通过桩架上的角度测量仪调整桩架的倾斜度，以使桩身斜率符合设计要求；再根据预先输入的单桩平台扭角、平面坐标，依据船上专用的GPS定位系统显示的图形和数据，通过仰俯桩架调整船位的方法，使桩达到设计位置。

④锤击。沉桩桩就位后，将打桩船的定位桩插下，以保证桩位的船体稳定。桩自沉稳桩，同时监测桩位的变化，如果桩位变化超过允许的误差范围，立即停止桩的下沉，将桩拔起，重新定位。稳桩后压锤，等桩不再下沉后，查看桩位是否符合要求，如果桩位变化超过允许的误差范围，立即停止桩的下沉，将桩拔起，查明原因，重新定位。桩在压锤稳定后，松开抱桩器，启动桩锤，沉桩。在沉桩过程中，如出现贯入度异常、桩身突然下降、过大倾斜、移位等现象，应立即停止沉桩，及时查明原因，采取有效措施。

⑤停锤标准。暂定为最后三振的平均贯入度不大于50mm/10击。当沉桩贯入度已经达到控制贯入度，而桩端未达到设计标高时，应继续锤击贯入100mm，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应超过1～3m。

⑥沉桩记录。沉桩时须按要求填写相应的表格，填写要及时正确。

4、夹桩施工

本工程桩基施工在海上作业，组合桩沉桩后悬臂端较长，并受水流、风浪、潮流、海冰的影响，打完桩后必须立即进行夹桩施工，夹桩方案与墩台施工底模支撑系统相结合考虑。

（1）夹桩程序：夹桩准备起重船和方驳抛锚定位临时夹桩安装钢抱箍夹桩拆除临时夹桩

（2）施工准备将岸上事先加工好的抱箍及各种所需型钢和相应的配件机具装到方驳上，将方驳拖到已经施工完的组合桩附近，抛锚定位。

（3）临时夹桩。用型钢加工的挂篮挂在组合桩上，作为临时夹桩施工的工作平台。临时夹桩时，夹桩型钢采用螺栓固定。在台风及大潮来临之前，认真检查，并采取相应的加强联接措施。

（4）安装抱箍。组合桩沉放到位后，在组合桩上抄出包箍牛腿顶标高，将已经制作好的钢抱箍用起重船吊起安装在组合桩上，同时将钢抱箍调整到临时夹桩标高，挂上爬梯后人工用专用扳手紧固高强螺栓，将抱箍固定在组合桩上。

（5）夹桩型钢安装。

5、质量保证措施

（1）沉桩前对管桩进行逐根检查，核实管桩出厂合格证与施工用桩是否相符，检查管桩外观质量及运输中有否损伤。

（2）沉桩船吊起桩身至适当高度后再立桩入龙口，沉桩前，应掌握水深情况，防止桩尖触及泥面，使桩身折裂。

（3）考虑到本工程区域流速及风浪较大，沉桩应选择流速、风浪较小时进行。（4）打桩船进退作业时，应注意锚缆位置，防止缆绳拌桩。

（5）吊运时吊索与桩纵轴夹角不大于45°，吊点位置允许偏差+200mm。

（6）吊桩时应考虑桩驳平衡，吊桩顺序应对称起吊。

（7）起吊时要平稳，防止相互碰撞。

（8）下桩过程中，桩架宜与桩的设计倾斜度保持一致。锤击沉桩时，桩锤、替打、桩身宜保持在同一轴线上，避免产生偏心锤击。尽量采用仰打。

（9）沉桩时，桩身不得出现裂缝，如出现，应会同设计单位研究处理。

（10）沉桩过程中应采取有效措施防止断桩发生，如发生，应合同设计单位研究处理。（11）沉桩后对于超过设计标高的桩截除时要避免出现纵向裂缝。

（12）沉桩过程中，要保证管桩排气孔通畅，以防桩身产生纵向裂缝。

（13）沉桩时严禁边锤击边纠正桩位，以免造成断桩事故。

（14）正位下桩而在沉桩过程中发现有规律偏移时。应取得监理工程师认同采取“保桩不保位”的措施，避免引起断桩。

（15）桩垫必须及时更换，更换时应将残留物清除干净。

（16）运桩、打桩及试验过程中，严禁碰撞管桩、破坏防护涂层。

三、结束语

由此可见，钢管桩作为码头工程的主要桩基结构形式时，其沉桩容易操作，但造价较高，在不需要较高承载需求的情况下可酌情采用。

参考文献：

[1]范春红.浅谈码头桩基质量问题的控制技术[J].科技资讯，2010，(28)

[4]柯肖军.码头桩基沉降控制法影响因子分析[J].浙江建筑，2010，(10)