徐尚權，朱立

（中交一航局第二工程有限公司，山東 青島 266071）

自制海上打樁平臺工藝在某海外項目鋼管樁打設中的應用

徐尚權，朱立

（中交一航局第二工程有限公司，山東 青島 266071）

文章介紹了自制海上打樁平臺，以及該平臺工藝在某海外項目海上鋼管樁施工中的應用情況。針對當地高樁碼頭鋼管樁施工工藝不成熟的現實情況，自行研究設計制造了海上鋼管樁打樁平臺，形成海上打樁平臺工藝，具有使用周轉速度快、成本低、安全方便的特點。該平臺工藝的實用性得到了實踐驗證。

海外工程；棧橋；鋼管樁打設；自制；海上打樁平臺

0 引言

某項目為海外工程項目，位于沙特阿拉伯東部波斯灣邊Safaniya區(qū)域，業(yè)主為沙特阿拉伯國家石油公司（以下簡稱“阿美公司”）。主要施工內容為新建1座連接既有碼頭的棧橋及碼頭配套服務設施，替換并拆除現有舊棧橋。

需要選取合適的工藝、材料和設備完成施工任務，尤其鋼管樁的施工是本工程的重點和難點。

1 工程概況

1.1 工程簡介

棧橋主體結構為直立式高樁梁板式結構，長408 m，寬11.9 m（含10 m寬通道及1.9 m寬多功能廊道），分為引橋（工字梁）段、加寬靠船段、普通靠船段3部分。引橋段上部結構為跨度27.45 m的后張法預制工字梁，下部結構為直徑φ1.22 m（48”）鋼管樁，其余區(qū)域上部結構為跨度7 m的先張法預制預應力板，下部結構為直徑φ0.91 m（36”）鋼管樁。鋼管樁施工主要包括：φ1.22 m（48”）鋼管樁26根，φ0.91 m（36”）鋼管樁52根，共78根，設計樁長15～21 m，全直樁沉樁[1]。局部樁位平面圖如圖1所示。

1.2 項目特點和關鍵點

業(yè)主對施工質量要求高。阿美公司以技術標準高、要求嚴，管理規(guī)范著稱，有一套完整的自成體系的規(guī)范標準和驗收流程，其規(guī)范標準的基礎多源自于美標，其標準[2]對施工質量、現場管理及施工安全的程序控制尤其嚴格，因此現場施工管理難度較大。

沉樁控制精度要求較高。國內規(guī)范要求：鋼管樁偏位偏差為±10 cm，垂直度控制在0.1%以內；該項目業(yè)主規(guī)范要求樁位坐標偏差要控制在±7.5 cm，同時，鋼管樁上部預制蓋梁安裝位置誤差僅為±2 cm，對沉樁質量控制精度要求極高[3]。

海上施工作業(yè)要求高。鋼管樁的立樁和沉樁過程在業(yè)主的安全管理要求中屬高危吊裝作業(yè)，本項目海上打樁作業(yè)所選用的打樁平臺工藝無專用船舶和定位裝置，所以對海上施工安全要求極其嚴格。

2 工藝方案選擇與確定

2.1 問題的提出

鋼管樁沉樁施工工藝要求：鋼管樁進行施工時需要滿足鋼管樁平面位置及垂直度的技術要求，因此需要采取合理的輔助設施確保工程樁在施工的過程中滿足樁基施工的技術規(guī)范要求。

傳統的海上打樁施工，多采用專用船舶或者借助輔助樁搭設臨時施工平臺工藝解決工程樁的定位、立樁及施工問題。但由于本項目施工現場水域較淺，低潮時施工區(qū)域水深不足2 m，無法滿足施工船舶吃水條件，因此采用專用船舶無法滿足打樁作業(yè)要求。

在施工策劃階段，考慮到減少設備的投入，邀請了當地多家專業(yè)樁基礎施工公司參與分包報價，由于受到現場水文條件、設計圖紙技術要求及專業(yè)公司自身經驗所限，所有專業(yè)公司均無法完成該打樁專業(yè)分包施工。

2.2 工藝方案的確定與優(yōu)化

鑒于上述情況，決定對該分項自行研究工藝方案，進行自主施工。結合項目現場實際情況及設計圖紙要求，經過反復討論和研究：決定采用“陸上與水上”相結合，自制海上打樁平臺的工藝進行鋼管樁施工。具體施工工藝方案如下：

1）拋填1條與鋼管樁樁位布置平行的臨時施工便道，作為鋼管樁施工過程中吊機及鋼管樁運輸及倒運的施工通道。

2）經過對沉樁施工的質量、工期和成本等方面進行綜合比選研究，設計制作一套專用“海上打樁平臺”，滿足所有樁位水域環(huán)境要求，實現鋼管樁海上沉樁定位及樁身垂直度的精確控制，同時可借助平臺完成鋼管樁沉樁之前的立樁、喂樁等準備工作[4]。根據研究制作的海上打樁平臺工藝特點，確定打樁工藝流程如圖2[5]。

2.3 自制海上打樁平臺工藝特點

結合施工技術特點、現場地質及水文條件，自制海上打樁平臺的結構形式應滿足以下要求：

1）自身結構必須具有足夠的穩(wěn)定性，滿足平臺倒運及定位安全需要。

2）打樁平臺的構造必須滿足移動便捷快速、使用方便的要求，以提高項目的施工效率。

3）打樁平臺的設計必須滿足項目施工的自身工藝性需求，保證沉樁過程中鋼管樁施工質量的要求。

確定打樁平臺的相關結構形式及技術參數具體如下：

1）平臺外形尺寸確定

由于工程樁間距多為7 m，鋼管樁最大直徑φ1.22 m，為減少平臺倒運次數，提高施工效率，考慮平臺每定位1次可打設2根鋼管樁，以及最外側安全通道需要，確定平臺長度9.3 m；寬度主要考慮鋼管樁直徑、安全通道以及與高度相適應的穩(wěn)定性需要，確定尺寸為4 m；高度主要考慮施工區(qū)域海水深度為2～4.2 m，為了保證該平臺在該項目施工過程中的通用性，設計平臺的高度為4.3 m。詳見圖3。

2）打樁平臺自身重量及結構形式確定

打樁平臺靠自重直接坐落到海床上，可以整體吊裝倒運以便節(jié)省輔助樁打設及臨時平臺搭設、拆除的時間。為了滿足平臺的穩(wěn)定性、可整體吊裝的要求，設計打樁平臺總重約10 t，打樁架框架采用53 cm工字鋼拼接，頂面次梁為16 cm工字鋼進行支撐，滿足現場施工實際需要[6]。

3）打樁平臺滿足施工工藝性需求

為了滿足打樁的工藝性要求，自制海上打樁平臺主要由打樁架、定位框、錨樁、安全防護設施四部分組成，主體是框架式的鋼結構。

打樁架：打樁平臺打樁架設計為兩端懸臂式，平面形狀為“凹”字形，便于樁基施工中鋼管樁的定位和移動，沖擊錘沉樁時為防止沖擊錘樁帽（樁帽直徑φ1.6 m）觸碰到打樁架，將“凹”字形內部尺寸定為2 m×2.1 m。

定位框：定位框相當于1個抱樁器，通過海床與定位框兩點約束控制鋼管樁位置精度和樁身垂直度。為了便于鋼管樁就位，將定位框設計為開啟式方形抱箍結構，為了便于對管樁位置進度進行微調，在定位框四周設置3個徑向調節(jié)裝置，調節(jié)裝置可實現定位框精確定位，進而約束鋼管樁精確定位。同時為避免沉樁過程中樁身移動而導致定位框對鋼管樁防腐涂層造成磨損及樁身的碰撞損傷，在定位框內側設4個尼龍導向輪，實現對鋼管樁施工過程中鋼管樁表面涂層保護。

錨樁：為滿足沉樁施工過程中的穩(wěn)定性要求，防止由于打擊振動而影響成樁精度，在打樁平臺側面增加兩根輔助樁，將平臺錨固在海床上，保證施工過程中打樁平臺的穩(wěn)固性滿足質量控制精度要求。

安全防護：考慮作業(yè)人員安全，平臺頂面采用φ0.05 m鋼管焊接1.2 m高圍欄，四周焊有踢腳板；平臺一側設計爬梯，便于作業(yè)人員乘小船上下平臺。平臺設置4個吊點，頂面位置對稱布置，實現起重設備一次起吊。

綜合以上設計思路，制作成形的打樁平臺如圖4所示。

3 打樁平臺功能拓展

3.1 設計原理

為保證鋼管樁豎立后切換振動錘夾樁就位的穩(wěn)定，在原有打樁平臺設計基礎上再進行技術創(chuàng)新，利用打樁平臺本身穩(wěn)定性，實現鋼管樁立樁和振動錘夾樁就位工作之間的切換。

3.2 打樁平臺技術創(chuàng)新的設計思路

打樁平臺中心位置面板處增設立樁孔（如圖3所示），將鋼管樁安放到打樁平臺的立樁孔，實現鋼管樁立樁及振動錘到樁頂夾樁。具體的設計思路如下：

1）立樁架越高，立樁傾覆力矩越小，立樁就越穩(wěn)定。同時還要確保立樁孔處具有足夠的剛性，因此在臨時立樁口處采用53 cm的工字鋼，既能實現將打樁平臺加高效果，又保證立樁孔具有足夠的剛性。

2）操作便捷性要求。由于打樁平臺操作空間較小，因此鋼管樁在吊裝安放時要準確、便捷。因此在立樁孔處焊接“V”形導向塊，增大立樁口與鋼管樁的接觸面積，實現快速、方便、安全的立樁功能。

現場打樁如圖5所示。

4 應用情況及實施效果

施工過程中自制海上打樁平臺得到充分利用，解決了大型船機設備無法進入施工海域的情況下海上鋼管樁沉樁施工的難題，取得了很好的應用效果。

1）實現了鋼管樁精確定位，鋼管樁施工完成后位置精度控制在2 cm以內，滿足了業(yè)主規(guī)范及結構設計要求，為后期預制蓋梁構件精確安裝提供了保障，確保了施工順利進展。

2）平臺設計為一個整體，便于整體倒運轉移，有效減少每個打樁循環(huán)作業(yè)的吊裝作業(yè)次數，提高了施工效率，取得了較好的經濟效果。

3）通過自主設計制作打樁平臺，不斷在施工過程中加以優(yōu)化改進和功能擴展，避免了工程分包，提高了企業(yè)的自主施工水平。

4）充分利用平臺在后續(xù)割樁和接樁工序發(fā)揮支撐平臺的作用，做到“一物多用”。

5 結語

該項目自行研究制作的海上打樁平臺，具有立樁、穩(wěn)樁、定位和沉樁于一體的打樁全過程功能，實現了鋼管樁精確定位，保證了沉樁質量。具有工藝簡單，操作方便，安全可靠的特點。因此，該套海上打樁平臺工藝的成功實施，為后續(xù)類似工程推廣提供了參考案例。

[1]中交一航局第二工程有限公司.沙特阿美薩法尼亞鋼棧橋項目施工組織設計[R].2014. No.2 Engineering Co.,Ltd.of CCCC First Harbor Engineering Co., Ltd.Construction design of Saudi Arabia-America-Saffiniya Steel Trestle Project[R].2014.

[2] SAES-Q-006,Installation of piles and conductors for offshore structures[S].Kingdom of Saudi Arabia,2010.

[3]Process Industry Practices[S]//STS02360,Driven piles specification.Austin:The University of Texas at Austin,2008.

[4]中交第一航務工程局有限公司.港口工程施工手冊[M].2版.北京：人民交通出版社股份有限公司，2015：1 075-1 078. CCCC First Harbor Engineering Co.,Ltd.Port engineering construction manual[M].2nd ed.Beijing:China Communications Press Co.,Ltd.,2015：1 075-1 078.

[5] Saudi Aramco Best Practice[S]//SABP-Q-009,Pile foundation specifications and bearing capacities.Kingdom of Saudi Arabia, 2010.

[6] 江正榮，朱國梁.簡明施工計算手冊[M].3版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005. JIANG Zheng-rong,ZHU Guo-liang.Constructed construction calculationmanual[M].3rded.Beijing:ChinaArchitecture&Building Press,2005.

Application of self-made offshore piling platform technology in steel pipe piles driving of overseas project

XU Shang-quan,ZHU Li
（No.2 Engineering Co.,Ltd.of CCCC First Harbor Engineering Co.,Ltd.,Qingdao,Shandong 266071,China）

We introduced the self-made offshore piling platform,and its application in offshore steel pipe pile construction of an overseas project.According to the reality of immature construction technology of local high-piled wharf steel pipe piles,we designed and manufactured the piling platform of offshore steel pipe piles,and formed the offshore piling platform technology, which has the characteristics of quick turnover,low cost,safety and convenience,and the practicability of the platform technology was verified by practice.

oversea project;trestle;steel pile driving;self-made;offshore piling platform

U655.551

B

2095-7874（2017）03-0066-04

10.7640/zggwjs201703014

2016-10-19

2016-12-02

徐尚權（1980— ），男，湖北公安人，工程師，土木工程（交通土建）專業(yè)。E-mail：41971985@qq.com