全旋转打桩船海力

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1、2011年4月第2期总第173期Apr. >2011Total 173,No. 2中国港湾建设China Harbour Engineering全旋转打桩船“海力801”超长超重钢管桩沉桩技术王永东，杨胜龙（宁波海力工程发贋仃限公司，浙江F波315000摘 要：结合象山港公路大桥的钢骨桩桩基施工,介绍“海力801”全旋转打桩船采用S-280型双作用液压偉和 GPS卫星定位技术，沉放超长、超巫、人直径钢管斜桩的施工技术 施匸效果良好，町在人型海上、跨江桥梁匸程 和港口工程中推广应用。关键词：象山港人桥：海力801；钢管桩：沉桩工艺中图分类号：U655.55文献标志码：B文章编号：1003-

2、 3688 （2011） 02- 0042- 05Technology for Sinking the Ultra-long-weight Steel Pipe Piles ofHaiLi 801” Whole Rotating Piping ShipWANG Yong-dong, YANG Sheng-long(Ningbo HaiLi Engineering Development Co.» Lt<l.» Ningbo, Zhejiang 315OOO. China)Abstract： Combining the construction of the steel

3、 pipe pile foundation of Xiai)g>han Port Highway Bridge this paper introduces the 'HaiLi 801'' whole rotating piling ship adopts S 280 type dual acting hydraulic hanuiicr and GPS satellite positioning technology, and the construction technology of sinking ultra- long- weight and large

5、g House. All rights reserved, 2011年4月第2期总第173期Apr. >2011Total 173,No. 2© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 2011年4月第2期总第173期Apr. >2011Total 173,No. 2随看我国国尺经济的发展，跨海人桥、深海港码头的 不断兴建.洙海结构基础中的打入桩出现人亢径、趙长、 超重等特征,面临的施匸环境也更加复杂,为确保打桩设 备在父杂环境中顺利地沉桩到设计深

6、度，对打桩设备提出 了更高的要求,本文以“海力801”全旋转打桩船在象山 港人桥中训管桩沉桩施匸为廿毀，对海上超氏超匝人立径 钢骨桩沉桩施丁进行介绍。1工程槪况宁波彖山港公路大桥及接线丁程是浙江省水路交通 十一五”期御规划建设的沿海岛速公路（甬台温父线） 和宇波市高速公路网的匝要组成部分，它位丁F波市和彖 山蔓之间、横山码头和西泽码头西侧的象山港水域,桥梁 全K 6.761 kino大桥北岸引桥P14P23、P32P70号燉采 用钢背桩基础 其中P14P23、P32P52承台布置有12根 钢管桩,P53-P70承台布置有16根啊管桩。钢管桩为开口 桩.材质为Q345C低介金制，直径为16m,

7、|'|桩顶以下 45 m范閑壁厚22 mm,其余型厚20 mm 桩长82-92 m, 桩顶标高为+1.2叫桩底设计进入黏上或金黏性土圆粒 枚稿日期,2O1O-I2-15 修I叫 Wh 2011-03.20作者简介：王水东（1971 -）.刃.黑龙江有哈尔滨人.岛级匸程师.港口及航道工代专业（持力3 约2.0 in全桥共右钢借桩660根，均为斜桩， 斜率为5 ； 1、0 ； 1,平面角为10。 50°o制管桩采用打桩船像击沉桩施r匸艺,具有如卜特 点：D钢管桩长82-92 m. *R 68-75.81,全为超长超噸人 直径斜桩：2施工水域远离陆地，白然条件是，施匸难度大， 沉桩

8、定位不能使用传统测呈乎段：5桥墩间更60 m,桩位呈放射状分布，沉桩施丁需 频繁下锚移船、调向。钢管桩沉桩质量标准如表1所示。表1钢管桩沉粧检查项目序兮项冃规定值或允许偏差檢蛰方法或频率桩尖岛程或垃 甘贯入度符合施匸規定戏沉桩记录9设计标髙处桩2 顶平面位置边桩/4中桩/2用GPS定位倾3 斜 度 注:；泡1 %吊线用钢尺嚴或用测斜 仪检査抽査10%.且不小于10根1斜桩勺桩彳. 丿斜桩轴线±15 % tg=1 600 min 与垂线间的设计火刃© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. A

9、ll rights reserved, 2011年第2期王永东,等：全旋转打桩船“海力801”超长超重钢管桩沉桩技术432打桩设备选择n m内的打桩船主嬰有固定桩架式和全旋转桩架式 两种固定桩架式和小空全旋转桩架打桩船桥俸均为柴油 锤，人型全旋转式打桩船国内仅有“天威号”、“海力 801”两艘，桩锤均为液压锤。根据上述钢管桩沉桩匸艺特点，本项II选用“海力 801”打桩船进疗沉桩施工，桩锤为S-280液压像。其主 要性能参数见表2、表3表2海力801打桩船主要性能参数表船型尺寸桩架 型式桩架 i/m吊桩 </t沉桩桩 K/mttlf定位 方式80 mx30 n)x6 nix2.8 tn全

10、旋 M式9510080+水深S-280GPS总位 系统表3 S-2M液压锤主要性能参数表址大打桩 冲击施51/ （kN-in）最小打桩 冲击能fit/ （kN-nt）最大冲击能歆时 的冲击速率/（冲 击次数inini>液賦系 统匸作 爪力/IFS-28O280104513.629300“海力801“打桩船具有以下优势:D驻位稳定性好：打桩船锚碇系统配备7台5UI锚 机和相应的7个10 t铁锚,另有4根1.5 m X 1.5 m x 30 m 液压锚碇桩.打桩船驻位稳定性好，移船便捷3全旋转桩架（360。）帀桩便利：打桩船抛锚莊位 后,运桩船可以直接停靠,不需抛锚,吊桩时,只要桩架 旋转9

11、U。即可直接进行用桩，3>方便施打平面扭角频繁变化的斜桩：打桩船是全 庞转桩架，施u r-ifii扭角变化较人的钢骨桩时不需直新抛 锚，通过旋转桩架保持桩架轴线号桩平而扭角轴线贡合 即可沉桩，提高了沉桩效率。4）沉桩适应性强：全旋转桩架町以伸出船m 30 in左 右、桩架可以提升18m,对打桩先后顺序、桩间距离、桩 的斜率及桩位平面扭角等条件嬰求明显降低,5>配备Trimble-5700 GPS定位系统,定位准确,满 足外海施工梢度娈求，6»在高潮位沉桩，桩顶在水面以下，不需耍另外安 装送桩，“海力8U1”利川町升降的桩架及水F 2.5 m仍 可正常工作的液乐锤直接把桩送

12、到水下。S-28U液压锋是电控液床冲击打桩亀适用钢管桩， 经过改装可适用水下操作，主更特点如下：D控制和显示毎一锤的打击能虽町对整个打桩过 程进行操控。D Fl动过载保护、5结构简单，易J：操作和维护，叮靠性奇，4）打击输出能虽打锤心重虽的比值相对高长期使 用，件能不会损失，也不会出现闵长时间锤击导致铎体过 热而需中间休息的悄况:9不需要硬木或者合成材料保护打桩蒔,0适合打桩架和自由吊打。不需要导向框,通过套 筒,打桩锋能够直接放在桩管上。7）打斜桩能虽损失很小。3沉粧施工工艺3.1钢管桩沉桩顺序本项H桩位呈放射状分布，为尽呈减少沉桩施工屮频 緊的下锚移船及调向，以加快进度节约成木，水上钢仕桩

13、 施打顺序综合以卜3个廉则进行：由打桩船先进彳J：优先 燉位（指挥部测控中心指定的为布设海上 级加密点而优 先施的承台）的沉桩，然后在施区域内依次推进： 与临近标段墩位先施E,减少相互间F扰:哑铃形和矩 形承台燉的钢符桩同步进行，多开创丁作而拟先完成部 分哑铃形承台燉的钢管桩沉放，然厉完成部分矩形承台墩 的钢管桩沉放,以保证两种类別承台同步施工。钢管桩平 面布置图如图1所示。打桩船卜游驻位，由F “海力801- 典仃桩架町以全旋转并伸出船船-定距离等优越丁固定桩 架打粧船的特点，钢管桩町以插打.沉桩顺序很灵活，原 则上先打上游，再打下游,若水深限制,则高潮位时打俯© 1994-201

14、1 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 2011年第2期王永东,等：全旋转打桩船“海力801”超长超重钢管桩沉桩技术#© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 2011年第2期王永东,等：全旋转打桩船“海力801”超长超重钢管桩沉桩技术#22253令形承台墩© 1994-2011 China Academic Journal Electro

15、nic Publishing House. All rights reserved, 2011年第2期王永东,等：全旋转打桩船“海力801”超长超重钢管桩沉桩技术#图1钢管桩平面布宜图© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 2011年第2期王永东,等：全旋转打桩船“海力801”超长超重钢管桩沉桩技术#© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights

16、 reserved, 2011年第2期王永东,等：全旋转打桩船“海力801”超长超重钢管桩沉桩技术45桩.低潮位时打仰桩3.2 沉桩施工工艺流程沉桩施匸工艺流程见图233打桩船抛僭定位打桩船由拖轮拖到施丁地点附近.根据打桩船h（；ps 定位系统显爪的数妣进彳j机定位 卜插泄位桩.JIJ 50 t抛图2沉桩施工工艺流程图锚船顶水抛锚打桩船抛锚泄位（以哑伶形墩为例）如图 3所示由于“海力801"是全旋转桩架，为减少移锚次 数，打桩船两侧边锚抛出40（） m左右，这样保证一个墩沉 桩完成仅调整前锚和尾锚，每2至3个燉调整1次边锚, 大大减少了移锚的作业时间O海力°R0l *运桥驳

17、io1/IOt«SlOtffi图3海力801沉桩抛锚示意图3.4运桩驳就位钢管桩用水上驳船运至沉桩现场，待打桩船锚抛好 后，桩驳靠打桩船.并在其上系缆°3.5沉桩施工3.5.1用桩吊桩时.桩架旋转到运桩驳一侧，用4点吊起吊，进 龙口采用桩头2点吊 吊桩时考总到桩驳半衡，吊桩IK序 为对称起用 起吊时，主吊钩吊挂靠近桩顶的前2曲点. 副吊钩吊其余2个吊点，主制吊钩同步上升，平稳起吊. 使钢竹桩脱离运桩驳船（图4）桩邢起后，旋转到船R 部，准备立桩图4吊桩3.5.2打桩船移位在吊桩的同时，按照沉桩方案选定嬰沉的钢骨桩编 号，浪据GPS定位系统显示的数据，用锚缆移动打桩船, 先调

18、筋船体的方位角，使得船体纵向中心线尽町能地和所 沉钢诗桩方位角轴线在-条总线上，锁定左右位朮然后 调幣旋转车的前示位用.旋冋轴护离仰桩调幣在34 m左 右，俯桩调整在23 m左右，带紧锚缆井JL插放定位桩, 稳定船体，3.5.3立桩主吊钩上升，副M钩卜降，使钢竹桩山水平姿态逐渐 转成竖ft姿态同时将桩架立直，桩入抱桩器.合拢抱桩 黯，提升丄川钩，使桩顶套进辭打后逐个解上副吊钩。见 图5。图5立桩3.5.4钢管桩定位在操纵电通过现察GPS定位系统显示的桩架倾斜角度 调整桩架倾斜度，使桩身斜率符合设il浚求：再根据预先 输入的单桩平面扭角（方位角）、半面坐标,依据船上专 用的GPS定位系统显示的图

19、形和数据.通过旋转桩架和变 幅桩架的方法，使桩到达设计位置。3占占沉桩桩门沉稳桩，同时监测桩位的变化.若桩位变化超过 允许的误差范应立即停止桩的卜沉,将桩拔起，査明 原因，飛新定位，总桩后斥锤，待桩不再卜沉后.代看桩位是否符合耍 求，若桩位变化超过允许的误左范團，立即停止桩的卜. 沉.将桩拔起.査明脈冈.31新定位。桩在斥钝稳定后，松开抱桩器，启动液斥锤沉桩 像击沉桩时,桩锤、替打、桩身应保持在同一轴线上,避 免产牛偏心锤击 在沉桩过程中.如出现贯入度异常、桩 身突然I、降、过人倾斜、移位等现彖，立即停止沉桩，及 时資明脈因，采取如滅小锤击能虽、调整船舱压伐水使桩 架连至等右效措施.必要时将桶

20、拔起.匝新定位见图6图6沉桩3.5.6停偉本工程钢管桩沉桩以标高控制为t,贯入度校核、停像标准见表4,沉桩结束后，电脑1*1动记录并打印出沉桩 结果表4沉桩停锤标准桩顶超岛A/i/in僅击能呈E/kJMJ6 20 cm 平 均诙入度e/mmW10处理方法达到标高M120>10进行高应变动测及时通 报结果并啊停后续沉桩0<A/il.5W4可停像>1.5>160-180W2及时与设计联系并押停 后续沉桩整个墩沉桩结束乐应及时用GPS流动站对钢管桩半 面偏位、桩顶高程等复测,并及时报验。由于钢管桩均为 斜桩，沉桩后悬臂端较长，并受水流、风浪、潮流的影 响，因此,沉桩完成后应及

21、时进行夹桩施匸，通过在桩顶 设用熨钢，将毎个墩钢管桩焊接成笹体。4沉桩测星定位4.1海力801" GPS打桩定位系统原理及纽成由丁本丁程远离岸线，常规的测虽仪器和乎段L1不适 用。打桩船女製了 CPS打桩定位系统,通过船体上的两台 双频GPS接收机，分别测得2根GPS天线处坐标及高程. 然垢根据船体、打桩架、锤三者的儿何关系推导出桩顶高 程和桩在设i I标高处的平而坐标海力801” GPS打桩定位系统的构成见图7船昵的 GPS为L1单频接收机,主要功能为测显船体方位及作导 航仪用 中部的2台Trimble 570()熨双频GPS接收机以 RTK方式工作，在接收GPS卫星缶号的同时，通

22、过旁边的 2根无线电天线接收岸卜菇准站发射的数据链，实时获得 这2根GPS接收机人线的VI GS-84坐标，再根据转换参数 及投影方法实时地计并出2台GPS接收天线在施匸坐标系 中的半面坐标及高程，由于“海力801”打桩船为全旋转式打桩船,船体、 桩架、ft三者的几何关系总暑处丁动态变化中,为此，在 械架上放代了 2台瑞上L ka Disto pr<>4a吃测距仪，在伸缩 支撑杆F方放置了 1台同型号的测距仪,在吊机中心处及 吊机悬皆处及分别放用了 1台口本产AC58、6OI3ES、 41PGW型角度计,在吊机尾部放置了 1台日本产电气式横 倾、纵倾测虽:仪通过这些轴助测虽仪器.在

23、定位及打桩 中，可实时计算出锤(桩中心在设计桩顶标高处相对丁 2个GPS天线的平面位置,进而可以计算出桩在施匸坐标 系中的平面位置,还可计算出桩的倾斜度、桩顶至桩尖的 方位角(桩的平面扭角)、桩顶的标高。沉桩测虽定位所需的-系列技术参数包括基桩的坐 标、方位角、倾斜度、桩顶标高等以数字及图形的方式显 示在计算机的屏幕上,为施匸人员指挥打桩船调整船位、 定位下桩及锤击沉桩施工，提供了消晰而可靠的依据，沉 桩施1：的最后监测结果存储在电脑皎盘匕 冏时也可用打 印机输出。4.2 GPS定位系统沉桩操作过程D根据彖山港人桥建设指挥部测控中心捉供的基准 站频率及数据格式，用GPS供应商提供的GPSCon

24、Ggurator 软件止确配胃“海力8()1”打桩船所安装的GPS接收机2>在GPS定位系统软件的“File (F)-菜巾i卞激活 “测地系设定”，输入大桥建设指挥部测控中心提供的 WCS-84坐标系转换至工程坐标系的转换七参数3>在软件的“File (F) ”菜凱下激活“杭屈性设定“， 将基桩的相关数据，即桩号、X坐标值、坐标值、桩头 标高、桩长、桩径、桩倾斜度、方位角及桩的类型输入到 电脑中。4>钢官桩参数输入后，GPS泄位系统电脑上将显示 所冇要沉入的钢管桥图形.根据沉桥方案选定要沉的钢管 桩编号 根据GPS定位系统显示的数据，移动打桩船，便 其到达折定位置,将打桩船的

25、定位桩放下,穂定船体旋 转吊机起吊钢管桩.桩进抱桩器及替打后,根据GPS定位 系统显示的数据训整桩架方位及姿态，使桩中心对疋设计 中心位置,并根据潮流、风向等作适当的抢位,确认数据 无谋和GPS卫星倍号的稳泄后下桩GIS宦位系统的枚件 界面如图8图8海力801 ' GPS定位系统的软件界面5超长超重桩沉桩技术要点5.1打桩顺序“海力801”打桩船可沉桩桩长为80ni+水深，線山港 大桥施匚水域泥面标高在-8.2 - -19.9 m之间，潮水呆低 时，最浅位世水深仅有6 >n因此在施打80 tn以上的超长 桩时.应根据潮汐安拮好打桩顺序，因桩架仰起时桩架顶 距水面高度要比桩架俯卜时

26、高,故在高潮位时打俯桩,低 潮位时尽对能打仰桩.以保证在处位时桩顶至水面的距离 加半时的水深大丁桩的长度 大潮汛期间，根据水流状况 确定立桩位置,以防止在吊桩及桩进龙口时桩与桩架相 描另外.根据水深惜况，将桩少起吊到-定岛度后再立 桩入龙口,防止桩尖触及泥面,使桩身折弯受扌员,或造成 抱桩器损坏。5.2初次定位初次泄位时，尽可能将桩和桩架捉升至较拓位起，以 防止桩尖入土，在提升过程中.注总观察CPS显示屏上的 数据,尤其是锤和桩架的高度,偉与桩架顶的距离（图8 所示GPS定位系统"Hammer长”显示数仙 到达4m左 右时（接近极限位站 和桩架到达44 m （图8所示GPS 泄位系统

27、“Leader长”显示数伽左右时（接近极限位 砂 须特别小心.避免操作过快，对桩架造成损伤 53 桩架斤降由于在施打超长桩时,桩架提升至较高位置,桩架底 端比桩顶设计标克耍高，钢管桩无法一次施打金设计标 高,住施打段时间后,在保证桩己牢固不会因水潦、风 及n匪等原肉而晃动的悄况 一般应控制在实测桩顶标 高与设计标高的高差小T- 10 m时 眦时,桩已入±60m 以卜）起偉，然后将桩架缓缓落下，根摞CPS系统显示的 数据亜新定位，在定位过程中，桩架上的人页检査桩架与 桩的倾斜度是否-致，桩俺、替打和桩是否在同-轴线 上，调箱一致后，继续施打至设计标高。5.4打桩抢位2009 年 6 月

28、 18 H 至 2009 年 7 月 15 I I, P14-P23 号 燉共120根桩沉桩完成,项目部测呈人员用GPS流动站对 其平面位置进行测丘后发现，仰桩平均向后偏7 cm,俯桩 平均向后偏Hem, Utt位较大的桩基本都是向桩架后方 即船休方向偏.出现系统性偏垦。经讨论分析.脈因如 F：打桩船在起锚到稳定的变化虽叫桩倒伏虽，“海力 sui”在施打涉通创管桩时，与普通同足桩架刃桩船样. 仰桩一般向前抢位，俯桩一般向后抢位由丁超长大克径 钢管桩的巫虽较人，钢管桩设计乂均为斜桩，1'1車使斜桩 冇一定的挠度变形.“海力801”由丁桩架可升降，桩架 轻，柔性大，桩架在钢符桩吊起定位过程

29、中受桩重影响也 会产生定的变形，泄位时若按洋通钢管桩抢位，就出现 抢位不合理现彖，出现系统件偏卑 在后期2（X）9年1（）月 下旬至2010年元月上旬P32-P7O号墩的510根桩沉桩中， 对GPS定位软件中的抢位值进行了修正沉桩的偏位值明 显减小,具体偏位如表5、表6所示。表5 P14-P23号燉沉粧偏位统计表偏位值/cm<10101515-202O2525 303O35合计桩敷根522822864120百分比43.423.31&36.75.03.3100表6 P32P70号墩沉桩偏位统计表<101(M515202025253O3O35合计桩数/根241135912810

30、5510百分It/%47.326.517.85.51.91.01006沉桩施工效果海力801“在象山港大桥共沉钢管桩630根（全桥共 有钢管桩660根,由丁船舶调度,另外30根桩由其它船 削沉放），均沉放至设il标高，倾斜度偏孟均满足规范及 设计要求，梵沉桩效果如图9所示图9彖山港大桥钢管桩（下转第75页）© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 2011年第2期康小燕，等:基于投入产出法的内河航运必； 75 (21556. 420544. 3430h 0,

31、 57526, 3326®Ef = zXXr + zCSXr = z (/ - A)= 56.726 1 亿元消费乘数可由总消费和Gl)卩总值计算得岀：Z.y,c 二= 0.253 713 261iE.=EJ ! = ()370 4 亿元1y3.2.3 CDP总贡献测算2009年内河航运对GDP的必献：& = E川盼盼 =0.97+ 0194 + 56.726 I + 0.3704 = 58.189 5 亿元2009年内河航运对(；I)F的贡献率：创(；=5& 189 5/7 740.20 = 0.75 %4结论内河航运对经济发展的贞献作用是毋廂程碇的内河 航道对经济

32、发展的贡献测算能够为科学地评价内河航运在 国氏经济的地位.指导区域内航运合理规划和建设，进而 提高航道矗淤的利用率，推动区域内航逍和经济的和谐、 町持续发展提供科学依据本研究通过整合的六部门2(X)7年江苏省投入产出表， 计算出直接消耗系数,完全消耗系数和列昂惕夫矩阵：应 用2009年苏州内河航运的相关数据，根据第一、二部分 列出的系数公式计算出2009年苏州内河航运直接创造的 GDI间接经济页献、对GDF的总贡献以及对CDP的贡 献率研究结论得到了苏州市航逍处的认可.具冇一定的 可行性和实用性。参考文献：|1|対学军严以新内河航运在江苏经济发展中的战略地位研究 卩水运 11.2004(12)

33、:80-83.|2)乍跃旗王颖张欣等内河航运与区域经济相关关系J 交通 运输工程学报.2009.9(6) ： 97-101.|3|赵月桂山东运河航运对沿运地区经济贡献的研究卩山东交 通科技.2007(4):81-85|4轮秀姙星于投入产川模熨的区域内篡港口经济贡献测毎J. 港匚技术-2010,47(1):25-29.|5|低明.水运对我WWK经济贡献的研究D|.大连：大连海咽大 学,2004.|6|刘继雯苏北运河对区域经济的贡献硏究|).南京：南京航空 航大大学2006© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing H

34、ouse. All rights reserved, 2011年第2期康小燕，等:基于投入产出法的内河航运必； 75 © 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 2011年第2期康小燕，等:基于投入产出法的内河航运必； 75 © 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 2011年第2期康小燕，等:基于投入产出法的内河航运必；

35、75 © 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 2011年第2期康小燕，等:基于投入产出法的内河航运必； 75 (上接第46页)经CAPWAI*(：法通过口打对部分钢管桩进行岛应变检测.复打30 W. CPS测吊下沉战.根据所测得的下沉厳 及像击数计算测试贯入度(测试贯入度二下沉虽/锤击黝 桩菇承我力金部满足设计要求，见表7© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 2011年第2期康小燕，等:基于投入产出法的内河航运必； 75 © 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rig

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