浅谈“体外下桩”法在外海施工中的应用

张旸1范文华2

1中交三航局江苏分公司江苏省连云港市2220422中交第四航务工程勘察设计院有限公司广东省广州市510230

摘要：在无遮掩的外海进行沉桩施工，桩长超过打桩船极限打桩长度，且由于特殊原因，打桩设备无法更换时，沉桩施工的难度将非常巨大。本文就仰光外海引航站工程，谈谈外海施工遇到桩长超过设备打桩能力时的措施和“体外下桩”工艺在实际应用中的思考。

关键词：外海沉桩，桩长过长，“体外下桩”

0前言

近年来工程技术发展迅速，海上平台的施工也渐渐由近海向远海延伸，海上油气平台、跨海大桥到外海风电的发展，使得人类对于海洋资源有了更深层次的利用。由于外海的地质和水文条件，对于海上平台的设计，桩基依然是首要选择，而随着工作平台的规模变大，或是地质情况特殊的海域，设计承载力增大，设计桩长也随之增加，当桩长超过沉桩设备打桩能力、且无法更换沉桩设备时，施工难度将变得非常大。

图1-1引航站平面布置图

1概述

1.1工程概况

仰光外海引航站项目拟建于仰光港外海水域的锚泊区，主要为外国船舶经仰光河入港提供引航服务。建设地点位于仰光河口外约20海里处，即东经96°16.7″，北纬16°12.7″。本工程位于仰光港外海水域，总长度79.2m，其中包括：33.2mx27.9m的引航站平台，码头平台，13mx13m的油罐平台和33m长的人行通道。结构组成如下图所示：

本项目桩基设计为φ1200钢管桩、壁厚20mm，共68根。

表1-1钢管桩长度和重量表

1.2地质勘测资料与分析

根据现场勘察工作钻孔资料，工程区域内的地质构成为淤泥、淤泥质粘土、粘土、细砂、中粗砂和中粒砂

。

表1-2施工区域地质资料表

根据地质勘察报告，本区域土层从上到下为：

（1）淤泥：灰色，饱和的，很软，有点粉土和有机物，含薄层细砂；

（2）淤泥质粘土：饱和，非常软，软小细砂和有机物，包含细砂层；

（3）粘土：灰色，饱和，有点粉土夹杂着腐木；

（4）细砂：浅灰色、灰色为主，饱和，非常密集，包含粘性颗粒；

（5）中粗砂：浅灰色、灰黄色，饱和，非常密集，掺杂一点粘性颗粒，

（6）中粒砂：灰色、灰绿色，饱和，非常密集，有点粘性颗粒，

则本工程基桩要求穿过淤泥层、淤泥质粘土层、粘土层、细砂层和中粗砂层，进入中粒砂层。

2施工难点分析

2.1沉桩施工难点

本项目钢管桩最长为65.6m，泥面标高约为-7.8m。试桩期间，风向为西南风，涨潮流为西南方向，风向与涨潮方向一致，造成涨潮流速大于落潮流速，因此需要趁低潮施工，低潮时水深约为8.0m，打桩船极限打桩长度为63.0m（55.0m加上水深）。10月中下旬“雨季”接近尾声，西南风和东北风会交替出现，据与缅甸当地船长了解，10月份以后风平浪静的海况将逐渐增加，12月~3月是海上施工的黄金时期。计划10月中下旬出海打桩，由于风向改变，水深条件有可能增加，63.6m和65.6m的桩施工难度依旧很大。

本项目沉桩使用的设备为三航桩2，主要技术参数如下：

表2-1三航桩2船舶资料表

2.2措施分析

根据以往在仰光河桩基检测数据分析，仰光河地质恢复系数大于1.53。另外，通过5月的试桩与我公司在仰光河多年沉桩对比，本项目地质条件比仰光河优良，其恢复系数应该大于1.53。因此建议10月份出海对已沉设的管桩进行复测，根据结果确定相应措施：

若桩基复测结果满足设计要求，向设计建议减少桩长；

若桩基复测结果略小，则建议减少桩长增加桩端内部衬板，即通过增加桩端阻力减少桩侧摩阻力；

如果设计不同意优化，拟将采取以下措施：

如桩基复测结果不能满足设计要求，则采取“体外下桩”方式沉桩，即将钢管桩先沉设土中4~5m（需提前计算桩位），然后管桩入龙口、套替打，最后移船定位、锤击沉桩至设计要求。由于“体外下桩”要求水文条件较为苛刻，水流、风浪、涌浪以及风速均不能太大，否则影响打桩船安全和沉桩质量，因此造成施工功效特别低，预计每个潮水仅有2至3天可沉桩，对工期影响特别大。

3施工工艺

3.1“体外下桩”施工工艺流程

3.2打桩测量控制

测量负责人根据桩位图的位置尺寸，仔细地计算每根桩的施工坐标，对图纸已提供的桩位坐标进行校核和施工坐标的转换。坐标的计算及转换由两人对算而来。

测量人员根据复核过的桩位坐标、桩形参数、扭角、仰、俯打情况、标高提高量等数据，采取GPS测量控制系统进行沉桩定位。

3.3桩的吊立

由于外海施工船舶摇晃较为厉害，故采用吊耳的方式起吊，出海前将管桩焊上吊耳，吊耳位置和尺寸按照设计院要求加工、焊接。

吊桩采用三点吊，采用吊耳的方式起吊。先水平起吊，将桩水平吊起高出驳船2.0m后，然后绞锚缆，使桩船远离运桩驳。待打桩船大体就位时，开始立桩，将桩水平吊起在水面处，桩船3#钩慢慢提起，1#钩慢慢降落，待桩底部到达泥面时，3#钩继续提起，1#钩继续落。3#钩继续提起，慢慢靠近桩架，将桩放入龙口，将桩抱住。

3.4沉桩

打桩船在桩身吊起适当的高度后再立桩进龙口，直桩下桩时，桩架保持垂直，锤击沉桩过程中注意桩锤、替打和桩保持在同一轴线上，替打保持平整，以防产生偏心锤击。

如在沉桩过程中遇到下列情况，暂停打桩，与设计及时研究解决：贯入度剧变；桩身突然发生倾斜、移位或有严重回弹。

打入桩记录打每根桩所需的锤击数，除了记录每打入50cm的击数外，还要记录最后30～50cm沉桩的每10cm贯入的锤击数，此外，记录资料还应包括打桩船、桩锤、锤的落差、打桩日期、打桩历时、打桩偏位、桩顶标高、负责工长或管理人的签名等，在打桩工程的每天收工后把记录的复印件交给工程师，沉桩过程中的异常现象（如断桩、桩身破损、滑桩、贯入度反常等）均应作详细记录。

3.5质量保证措施

本工程基桩数量较多，为保证施工质量在沉桩前将逐个复核桩位，并编排合理的打桩顺序，避免碰桩和不能打桩的情况；

如果施工中发现地质资料与实际情况出入较大，将视情况报设计等有关单位，补充一定数量的钻孔资料，以探明真实情况，避免给工程留下隐患；

做好沉桩前期的质量控制：加强钢管桩出厂前的质量检查验收；加强吊运、运输过程中的保护，避免桩身损坏；打桩前对桩的外观质量再次进行严格仔细的检查，并做好记录，如发现不符合要求的情况，不得使用；

加强测量仪器及船机设备的维护，沉桩前必须进行检测，杜绝人为隐患；

打桩船每次布锚后，要先进行试拉，确认可靠后方可使用；

压锤过程中随时调整桩架垂直度，保证桩锤、替打和桩保持在同一轴线上，替打保持平整，避免产生偏心锤击；

下桩过程中若发生桩较大跑位，必须将桩提起重新下桩；沉桩过程根据试沉桩的规律，适当取一个提前量，确保桩的正位率；

密切关注桩身贯入度和桩尖所处位置的地质资料，如发现异常，应及时调整锤击能量，尽量避免溜桩现象发生；

4小结

“体外下桩”的沉桩方法是在没有足够设备条件的极端情况下的一种施工方法，也是如何充分利用好现有设备、结合地质水文条件进行施工的成功范例，对后续的沉桩施工，特别是桩长较长情况下的沉桩施工起到指导作用。

参考文献：

[1]中交第三航务工程局有限公司.港口工程桩基规范（JTJ254-98）

[2]中国建筑科学研究院.建筑桩基技术规范[S].中国建筑工业出版社.2008.

[3]陈志辉，陆永强，朱伟强.《桩基负摩擦力浅析》[J].土工基础.2007.