移動(dòng)導(dǎo)向架沉樁技術(shù)橋梁工程論文

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1施工船舶及打樁錘選用

1.1施工船舶

1.1.1移動(dòng)導(dǎo)向架定位船的選擇導(dǎo)向架定位船由“天威號(hào)”700t全回轉(zhuǎn)起重船進(jìn)行改裝，主要用于鋼管樁沉樁過程的定位和糾偏，其主鉤輔助立樁并負(fù)責(zé)吊持沖擊錘復(fù)打，同時(shí)振動(dòng)錘和沖擊錘系統(tǒng)也存放于該船甲板上。導(dǎo)向架焊接固定在“天威號(hào)”定位船的左舷，主體結(jié)構(gòu)為鋼質(zhì)桁架結(jié)構(gòu)，長15.3m、寬14.85m、高18.65m，分為上下兩層，兩層之間距離為12m，分別布置3組液壓抱樁器，上下層的液壓抱樁器垂向同心，保證鋼樁打設(shè)精度。

1.1.2浮吊選型本工程所有鋼管樁中，最大吊重197.6t，最大吊高87.7m，選用“起重27號(hào)”1600t雙主鉤浮吊進(jìn)行吊裝入位以及吊持沖擊錘復(fù)打，其有效吊重1600t，有效吊高95m，有效吊距43m，均可滿足施工要求。

1.2打樁錘選型

根據(jù)對(duì)68個(gè)墩位逐墩進(jìn)行沉樁阻力計(jì)算分析，初打采用2臺(tái)APE400液壓振動(dòng)錘聯(lián)動(dòng)振沉，當(dāng)液壓振動(dòng)錘初打不能振沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，采用MHU800S液壓沖擊錘復(fù)打至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

2施工工藝及方法施工工藝流程。

2.1沉樁實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)

移動(dòng)導(dǎo)向架沉樁實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)由硬件和軟件兩個(gè)部分組成。其中：硬件設(shè)備包括：在定位船及導(dǎo)向架上布置3臺(tái)GPS接收、3臺(tái)激光掃描儀、2臺(tái)傾角傳感器，軟件系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及打樁軟件系統(tǒng)。系統(tǒng)通過GPS（RTK）確定絕對(duì)位置功能及激光掃描儀確定相對(duì)位置功能，依靠船體參數(shù)項(xiàng)進(jìn)行銜接完成樁平面位置確定，通過不同高度的激光掃描儀掃描的樁心坐標(biāo)及2臺(tái)掃描儀的高差獲得樁垂直度數(shù)據(jù)，具備以下功能：

1）實(shí)時(shí)顯示船位狀態(tài)，當(dāng)前樁位偏差指示和垂直度顯示；

2）當(dāng)前樁與已完成多樁間距顯示；

3）任意兩個(gè)高程面樁心坐標(biāo)顯示；

4）CAD圖形和EXCEL數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入和記錄文件導(dǎo)出功能；

5）項(xiàng)目的新建、保存、關(guān)閉，系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定、修改、保存功能。

2.2平面位置定位

1）初定位：3臺(tái)GPS（RTK）實(shí)時(shí)坐標(biāo)可以確定船的位置和方向，通過導(dǎo)向架中間一組抱樁器中心位置坐標(biāo)和船體實(shí)時(shí)扭角完成一次定位。每個(gè)墩臺(tái)定位船駐位2次，每次完成在同一列的3根樁的初定位，初定位時(shí)要求與設(shè)計(jì)坐標(biāo)偏差小于5cm。

2）下樁后定位：初定位完成后開始入樁，工程樁進(jìn)入抱樁器，掃描儀即獲得數(shù)據(jù)，樁位實(shí)際坐標(biāo)由掃描儀實(shí)時(shí)測(cè)量獲得，首先將抱樁器抱緊，使樁與定位船形成整體性，根據(jù)沉樁實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)顯示數(shù)據(jù)指導(dǎo)定位船位置的微調(diào)來調(diào)整樁的平面偏位。第1根樁在絕對(duì)位置和垂直度均滿足設(shè)計(jì)要求的情況下下樁，從開始下樁到沉樁結(jié)束過程中沉樁實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)全程監(jiān)控，遇情況隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整。第1根樁完成后的其余5根樁在滿足絕對(duì)位置和垂直度要求情況下，必須要考慮相對(duì)位置偏差，沉樁實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)根據(jù)激光掃描儀掃描的數(shù)據(jù)提供樁相對(duì)位置偏差數(shù)據(jù)表，根據(jù)數(shù)據(jù)情況指導(dǎo)樁位調(diào)整，有效保障絕對(duì)位置和相對(duì)位置都滿足設(shè)計(jì)要求。

2.3垂直度調(diào)整

樁垂直度的獲取依靠激光掃描儀掃描數(shù)據(jù)完成，3臺(tái)掃描儀分別布置在導(dǎo)向架上下兩層，“激光掃描儀3”確定出3根樁上部的樁中心坐標(biāo)，“激光掃描儀1”和“激光掃描儀2”可以確定出3根樁的下部樁中心坐標(biāo)，根據(jù)同一根樁上下兩個(gè)平面的差距和2個(gè)掃描儀的高差，可以通過軟件系統(tǒng)實(shí)時(shí)計(jì)算出每根樁的垂直度，并根據(jù)顯示值進(jìn)行兩個(gè)方向的垂直度調(diào)整，順船向通過抱樁器調(diào)整，橫船向通過調(diào)節(jié)定位船左右水倉的壓載水調(diào)整。

2.4高程控制

沉樁實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)高程控制是在激光掃描儀下方安裝3個(gè)紅外激光頭，分別指向3個(gè)樁中心位置，樁入抱樁器時(shí)紅外光點(diǎn)打在樁上，通過前期調(diào)平工作，使激光束與船體平面保持平行，激光點(diǎn)高程變化與GPS高程同步，打樁時(shí)通過樁架上安裝的視頻監(jiān)控裝置對(duì)紅外點(diǎn)指示的樁刻度線進(jìn)行觀測(cè)，將指示刻度線讀數(shù)輸入打樁軟件中，軟件通過與樁頂刻度數(shù)反算，即可完成樁頂高程的控制。

2.5沉樁

“起重27號(hào)”副鉤吊起放在定位船甲板上的2臺(tái)APE-400液壓振動(dòng)錘聯(lián)動(dòng)錘組，移至鋼管樁正上方緩慢下落，使錘組的液壓夾具夾住鋼管樁頂部，開啟振動(dòng)錘，對(duì)鋼管樁進(jìn)行振沉，直至振沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高。振沉過程中，實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)樁身垂直度偏差過大時(shí)，采取延長留振時(shí)間、交替上拔和振沉等方式，使土體充分液化，確保鋼管樁垂直下沉。振沉過程中遇到地質(zhì)較硬，振動(dòng)錘振沉困難情況，則停錘并移開振動(dòng)錘組，更換“天威號(hào)”吊持MHU800S液壓沖擊錘進(jìn)行復(fù)打至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

3施工質(zhì)量分析

本工程408根樁全部采用移動(dòng)導(dǎo)向架沉樁施工工藝施工，雖然有個(gè)別墩位因地質(zhì)不均，造成一次沉樁質(zhì)量超標(biāo)，但通過拔出后再次重復(fù)振沉的方式，使408根樁的最終沉樁合格率均達(dá)到了100%。以沉樁過程最為困難的50號(hào)墩為例，通過采取留振、拔出后往復(fù)振沉的方式，使6根樁的最終成樁質(zhì)量均滿足平面偏差不大于10cm、垂直度不大于1/250的高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)要求。

4結(jié)語

通過采用移動(dòng)導(dǎo)向架沉樁施工技術(shù)，圓滿完成了超長大直徑鋼管樁沉樁工序，100%達(dá)到了設(shè)計(jì)提出的超高標(biāo)準(zhǔn)要求，為后續(xù)的嵌巖灌注樁和埋置式墩臺(tái)安裝施工的順利進(jìn)行奠定了基礎(chǔ)。該工藝的成功應(yīng)用，為沉樁標(biāo)準(zhǔn)要求較高的工程開創(chuàng)了一種施工質(zhì)量有保證、施工效率較高的新方法，可為類似工程提供借鑒。

作者：張連江 孫建波 徐波 單位：中交一航局第一工程有限公司