太仓港环保发电厂码头沉桩施工技术

1太仓港环保发电厂码头沉桩施工技术二航局第三分公司熊焕平吴少华摘要：本文对太仓港环保发电厂一、二期码头沉桩施工中几个关键问题：测量平台布设、沉桩控制、沉桩常见问题解决办法等作一介绍关键词：一、二期码头引桥测量平台沉桩控制1、概述本工程位于江苏省太仓市境内长江南岸杨林口下游，工程点上游约4.6km处为已建的太仓中远城码头，下游约2-3km处为长江石化码头和美孚石化码头，地处长江流域与东部沿海的交会点，所在水域为中等感潮河段，其水位既受潮汐影响，又受长江枯洪水影响，累年平均潮差2.17m。2、工程概况本工程是为缓解华东地区电力紧张而由私营企业投资建造的环保发电厂工程的一个重要组成部分，分为一期码头工程和二期码头工程。其中：一期码头工程主要包括一座长1536m的高桩墩式、空心大板结构引桥，一座长45.7m×宽20m的工作平台和一座长250m×宽24m的高桩梁板式码头泊位，共计沉方桩632根，施工期为2002年4月28日至2003年4月28日。二期码头工程主要包括一座大件码头和一座煤码头，其中：大件码头包括一座长117m×宽10∽40m的高桩全现浇梁板引桥，一座长65m×宽20m的高桩梁板现浇结构码头泊位；煤码头包括一座长1553m的高桩墩式钢结构引桥，一座长49m×宽41m的高桩梁板式工作平台和一座长280m×宽28m的高桩梁板式码头泊位，共计沉方桩798根，施工期为2003年5月28日至2004年2月16日。3、工程特点一方面本工程引桥较长，引桥1500多米，又位于长江主航道边且地处长江出海口，风大、浪急、潮汐落差大，沉桩施工困难；另一方面本工程项目多，工期紧，能否顺利完成沉桩任务是本工程成败的关键。4、码头沉桩施工4.1、一期码头沉桩施工4.1.1、一期测量平台布设4.1.1.1、布设方案根据《港口工程质量检验评定标准》中“无掩护近岸水域沉桩”规定：直桩允许偏差15cm，斜桩允许偏差20cm，若按实际沉桩施工控制误差10cm、沉桩控制点离目标600m考虑，则在测站允许的测角误差为：β=0.1×180/（600×π）=34”，一般有经验的测量人员能满足上述要求。根据以上原则，从经济和够用的角度考虑布设三个测量平台，第一个测量平台PT1设在离岸线约600m、位于引桥上游离引桥中心约200m处，第二个测量平台PT2设在离岸线约900m，位居引桥上游离引桥中心线30m处，第三个测量平台PT3设在离岸线1100m，位置引桥上游离引桥中心线300m处（见图一）。2岸线图一一期码头引桥中心线一期码头同时在堤岸上设立三个沉桩控制点：即在引桥中心线对应岸线位置设立一个控制点S2，在其上、下游约250m各设一个控制点S1、S3（见图二），由于岸线三个控制点S1、S2、S3直接控制引桥600m处沉桩，目标不太清晰，特别是有雾天气控制更加困难，因此考虑利用岸侧三点S1、S2、S3控制岸侧至引桥450m处沉桩，利用测量平台PT1、岸侧控制点S1、S2控制引桥450m-600m位置沉桩。根据控制点分布情况，沉桩控制分别在450m处和600m处交会角最差（近岸四个排架为钻孔灌注桩基础），经计算可知：450m处沉桩交会角为29002’，600m处沉桩交会角分别为22037’和67006’，均能满足规范和施工需要，因此是可行的。3图二岸线一期引桥中心线测量平台控制点PT1、PT2、PT3控制江心600m-1200m的引桥排架沉桩，PT1、PT2互为后视，PT1、PT3互为后视。现计算其两端远点沉桩交会角度（见图三），由计算可知，引桥600m附近其沉桩交会角分别为59005’和84028’，1200m附近其沉桩交会角分别为53012’和65056’，都能满足规范和施工要求，因此此法可行。4图三岸线一期引桥中心线一期码头由于PT1测量平台离引桥1200m以外排架及码头泊位排架桩太远，无法利用PT1测量平台控制，因此在施工安排上考虑先施打岸侧至江心600m引桥，然后从引桥1200m往600m施打，这样施打引桥1200m以外桩时，引桥1200m附近的下横梁已经浇注好，于是可在下横梁设立沉桩控制点L1，利用PT2，PT3测量平台和下横梁控制点L1便可控制引桥1200m以外排架及码头泊位排架桩（见图四）。由于受条件限制，引桥1200m至码头泊位部分桩位控制时，PT2与L1之间夹角太小，且PT2离码头前沿较远，起校核作用不大，但由于施打引桥1200m至码头泊位桩时，引桥1200m以内排架桩已沉完且引桥排架结构相同，故桩船在施打1200m以外至码头泊位桩时，桩船指挥人员应根据前面已沉排架桩粗略检查拟沉桩位置是否有误。这样码头泊位上游端头便成为控制条件最差的地方。经计算其交会角分别为24037’和40056’，都能满足规范和施工要求。5图四岸线一期引桥中心线m4.1.2.2测量平台结构设计测量平台基础采用三根0.6m×0.6m×50m的混凝土方桩，其桩顶高度考虑当地最高潮位和风浪影响，取高于最高潮位2m作为桩顶标高，并在桩顶上浇注约40cm厚，长3m×宽3m的钢筋混凝土平台，在混凝土上用钢管、木板搭设一个约2m高的遮阳棚，并在其出口挂有爬梯，平台中部布置测量控制点。4.1.2.3、沉桩控制测量4.1.2.3.1、平面控制利用业主提供的平面控制点G1、G2，用布导线的方法把S1、S2、S3、与码头控制点G1、G2联测，PT1、PT2、PT3、L1与S1、S2联测，其测量成果经内业平差，作为沉桩控制成果，用以沉桩平面控制。沉桩控制具体操作方法前面已讲过，这里不再详述。4.1.2.3.2、高程控制制根据业主提供的高程控制点BM1，建立一条经过码头高程控制点BM1、S2、6PT1、PT2、PT3的闭合水准路线，其测量成果经内业平差作为沉桩高程控制点成果。沉桩控制时，先用DS1水准仪测出仪器视线高，根据桩位斜率计算出理论桩顶高程，再用经纬仪卡桩上理论读数来控制沉桩标高。4.2、二期码头沉桩施工4.2.1、大件码头和煤码头工作平台沉桩施工根据业主要求大件码头需先投入使用，故首先安排施打大件码头和煤码头工作平台的基础桩。由于大件码头引桥长117m，在岸上设立三个间距约100m的控制点，采用任意角交会法，其交会角约为350左右，完全能够达到规范要求；工作平台紧邻一期码头引桥，且其平面尺寸为长49m×宽41m，沉桩施工时，在一期码头泊位下游侧及引桥下游侧设立三个测量控制点，采用任意角交会，能够达到规范要求。两者沉桩控制方法为常规沉桩控制，这里不再叙述。4.2.2煤码头引桥沉桩施工由于一期码头引桥与二期码头引桥平行且中心间距为10.6m，因此在一期码头引桥下游侧（离护轮坎约50cm）且位于二期引桥排架中心线延长线上，设立一排平行于二期引桥中心线的沉桩控制点，并使之与码头平面控制点联测。某排架Tn沉桩采用沉桩控制点Cn-1、Cn、Cn+1，三点采用任意角交会可控制沉桩（见图五）。由于T1-T7为钻孔桩基础，除T44-T45，T45-T46排架由于取水口的原因间距不同外，T8-T58排架间距都为27m，故T8-T43、T47-T58所用沉桩平面控制数据相同，T43-T47采用常规任意角前方交会法平面控制。引桥沉桩高程控制方法和一期码头沉桩高程控制方法相同。4.2.3、码头泊位沉桩4.2.3.1、沉桩控制点的布设n+1排架中心线二期引桥中心线一期引桥中心线n排架中心线n-1排架中心线岸线图五一期码头二期码头7由于二期码头泊位与一期码头泊位成条状相交，相交线只有28m的长度，除靠近一期下游附近的几个排架可以利用一期码头和二期工作平台设沉桩控制点外，8排架（下游）以外必须考虑设置测量平台PT4。根据现场情况和本着节省资金、保障精度的原则，在二期引桥下游约300m、二期码头前沿向岸侧300m设立测量平台。利用一期码头近前沿下游侧（离护轮坎约50cm）设立一个沉桩控制点M1，二期码头工作平台下游岸侧边设立一个沉桩控制点P1，这样根据点位分布情况可利用M1、P1、PT1三点（经与码头平面控制点联测，结果经过平差），采用任意角交会的方法可控制1-20排架的沉桩（P1点只能做较核用，其计算过程略），20-42排架的沉桩控制可利用引桥C52（引桥T52排架沉桩控制点）（见图六）。因码头最下游T42排架的沉桩控制角度最差，现计算其沉桩控制交会角条件较差的42排架的沉桩交会角，因通视原因，M1、PT1互为后视，C52、PT1互为后视，M1、P、PT1三点采用任意角交会，经计算其交会角为51022’和93039’，能达到设计规范要求，因此是可行的。高程控制同一期码头控制方法。5、常遇到的问题及解决办法1、在二期码头泊位沉桩时，发现有的桩在压锤过程中贯入度很小，但一开锤就出现溜桩，项目部及时把情况上报给业主和监理，并迅速作出在上述区域沉桩直接施打改为水冲锤击沉桩，有效解决了施工区域地质对沉桩的影响，使沉桩没有由于地质原因而影响进度。2、由于测量平台受水流、潮位、风力等诸因素影响，测量平台稳定性较差，特别是5-6级的时候平台晃动较为明显，且本地区5-6级风很常见，受潮汐、水流影响天天有，而本工程工期相当紧，这就要求沉桩控制人员要有高度的责任心，并不断总结水流、潮汐、风力对沉桩的影响规律，以及桩船指挥人员随时根据已沉排架桩校核欲沉桩桩位，以便不断提高沉桩正位率和沉桩速度。6、实际效果评议经过一、二期码头沉桩施工，经测量码头偏位如表一所示：一期引桥中心线一期码头二期引桥中心线二期码头排架中心线图六8一、二期码头沉桩偏位汇总表表一允许偏差实际偏差5cm以内10cm以内15cm以内20cm以内30cm以内一期码头（632根）引桥（341根）斜桩20cm428314074○2泊位（291根）直桩15cm145055○2/斜桩20cm12407542○1二期码头（798根）大件码头（123根）直桩15cm84435//斜桩20cm/1521//煤码头（471根）引桥（204根）斜桩20cm19956525/泊位直桩15cm33143108//斜桩20cm14697232/从上表可以看出：由于受条件限制，一期码头沉桩施工环境差，有的地方沉桩控制点较远或交会角条件较差等原因，沉桩偏差较大，甚至出现5根桩误差超限，但超偏不大，均在下横梁范围内，不影响结构。5、结束语经过太仓港环保发电厂一、二期码头沉桩施工，我们总结出在远岸码头沉桩施工中应注意以下几点：1、根据引桥、码头泊位位置情况，精心计算测量平台的布置位置，充分考虑不同位置桩位在沉桩控制时可能会出现的情况，尽最大能力做到既能保证沉桩精度又能节省开支、减少施工成本；2充分考虑施工是否受水流、潮汐、及风浪影响，及时分析并总结水流、潮汐及风浪影响规律，以及桩船船员应将已沉桩作为参考，指挥桩船快速就位以提高船舶工作效率和沉桩正位率（太仓二期码头沉桩施工过程中创造了日沉桩18根的二航局日沉桩纪录）；3、定期对施工区域的平面及高程控制点、沉桩控制点进行检测，并认真检核和计算，做到对施工区域的控制点进行动态监控。