梁昆，時永杰，尹德龍，程強

（中交一航局第五工程有限公司，河北 秦皇島 066000）

1 工程概況

柬埔寨國公省優(yōu)聯(lián)發(fā)展集團有限公司濱海旅游區(qū)項目河海工程多用途碼頭一期工程位于柬埔寨南部的磅遜灣外，靠近磅遜灣北側(cè)，皇帝島東北面。

本工程擬建10 000 DWT多用途泊位1個，計劃年通過能力約80萬t件雜貨。碼頭結(jié)構(gòu)形式為高樁梁板結(jié)構(gòu)，全長208 m，平臺寬25 m，共4個結(jié)構(gòu)段，每段長度為52 m。每個結(jié)構(gòu)段由8榀排架構(gòu)成，排架間距為7.0 m，每榀排架由4根直樁、2根叉樁及1根斜樁組成，斜樁傾斜角為5∶1和10∶1兩種，平面扭角均為16°，兩結(jié)構(gòu)段相鄰兩榀樁的間距為3.0 m。鋼管樁總計224根，鋼管樁單根最大長度26.5 m，單重13.5 t。

2 打樁船比選

據(jù)了解，柬埔寨及周邊國家無合適的打樁船，需從國內(nèi)調(diào)遣。按經(jīng)濟效益對比，并考慮公司海外工程施工需要，我公司自行設(shè)計并建造可拆卸、方便調(diào)遣的打樁船。

經(jīng)過分析，組合式打樁船僅拖航費用就節(jié)約110萬美元，如考慮往返費用，節(jié)約拖航費用約220萬美元，船體總造價約為323萬美元，綜上可以看出組合式打樁船應用在海外工程中實際效益明顯。

3 組合式打樁船的組裝

3.1 設(shè)計意圖

目前，組合式打樁船主要應用在柬埔寨優(yōu)聯(lián)碼頭工程鋼管樁沉樁，在原有組合方駁上增設(shè)52 m沉樁設(shè)施，沉樁設(shè)施要求可拆卸，以達到方便調(diào)遣的要求。

3.2 打樁船組裝簡介

打樁船組裝工程主要包括31個箱體的水上拼裝、樁架安裝以及甲板配套絞車等設(shè)備的安裝與調(diào)試。組裝施工地點為柬埔寨西哈努克港鄂爾多斯鴻駿電力有限公司的方塊碼頭。樁架高度為52 m，底座跨距為8.2 m，打樁軌道總長62 m，高出樁架8 m，樁架及軌道自重1 060 kN。三腳架高17 m，跨距13.5 m×9.8 m，自重18.5 t。其主要構(gòu)件均在國內(nèi)進行過試裝、拆分后，通過集裝箱和滾裝船運至柬埔寨西哈努克港，30 t平板運輸車運至組裝現(xiàn)場，75 t汽車吊及240 t履帶吊輔助組裝。

3.3 打樁船組裝

打樁船組裝主要包括組合箱體水上拼裝和52 m樁架安裝兩部分，其中52 m樁架安裝主要包括三角架安裝、樁架安裝、剩余軌道安裝、樁錘安裝、樁帽安裝、抱樁器安裝、最下段導梁安裝、GPS打樁定位系統(tǒng)等。

3.4 箱體拼裝

全船共由31個單箱體拼裝而成，其中艏艉部位箱體構(gòu)造出佛龕形狀，單箱體最大尺寸14.8 m×3.04 m×3.6 m，重量22.9 t。箱體聯(lián)接采用在箱體間底部和側(cè)面設(shè)置“陰陽鉤”卡槽裝置，以限制箱體上下運動及平行向的偏轉(zhuǎn)；在箱體頂部采用高強螺栓連接，每個箱體根據(jù)長度設(shè)置4~8個甲板連接盒。考慮到施工區(qū)雨季風浪較大，箱體拼裝完成后，將船體周圈的箱體拼縫用2 cm厚鋼板滿焊加固，以確保船體整體穩(wěn)定。

箱體水上拼裝順序為（見圖1）：A09C1→A12C→A07S→A09C2→A06S1→A09C3→A06S2→A13C→A08S→A10S→A06S3→A06S4→A06S5→A11S→A01S→A03S1→A03S2→A04S→錨絞車 4臺、錨及錨鏈4套、變幅1和2絞車、吊錘絞車1臺、吊樁絞車1臺、抱樁器絞車1臺、吊籃絞車 1臺及舾裝件→A07P→A06P1→A06P2→A08P→A10P→A06P3→A05P→A06P4→A11P→A01P→A02P→A03P→A04P→甲板室→集控室→3臺錨絞車、錨及錨鏈3套、變幅3絞車、吊樁絞車2臺、抱樁器1臺、吊籃絞車1臺及舾裝件→電纜槽及電纜→試驗。

圖1 箱體拼裝平面圖Fig.1 Plan of the case assembling

拼裝時，由于單箱穩(wěn)性較差，故將箱體A09C1、A12C、A07S陸上組裝成一個整體，連接加固后用方駁吊機吊放下水。3套箱體拼裝下水后，組合體可漂浮于水面，視工程設(shè)備使用情況用方駁吊機或75 t汽車吊按圖1順序拼裝。

3.5 樁架安裝

3.5.1 狀態(tài)分析

1） 起始狀態(tài)，樁架與水平夾角5°（見圖2，不含下面3節(jié)軌道）。

圖2 起始狀態(tài)樁架與水平角度示意圖Fig.2 Sketch of pile frame and level angle in initial state

樁架及軌道自重為93 t，樁架及軌道自重力臂24.98 m，按1.1動載系數(shù)計算起升力矩23 231.4 kN·m，吊車吊點力臂39.16 m，理論起升樁架需要593.24 kN，單臺吊車起重能力37 t（抬吊系數(shù)選0.8）。

2） 臨界狀態(tài)，樁架與水平夾角49°（見圖3）。

樁架及軌道自重力臂為15.477 m，力矩為15 833 kN·m，變幅3力臂為19.863 m，變幅3此時可產(chǎn)生力矩15 890 kN·m>15 833 kN·m，變幅3可自行拉起樁架。此時樁架吊點位置距地面高度為30.56 m。

圖3 臨界狀態(tài)樁架與水平角度示意圖Fig.3 Sketch of pile frame and level angle in critical state

根據(jù)計算可得，動載系數(shù)為1.1，抬吊系數(shù)為0.8時，吊車單臺起升力37 t，起升高度為30.56 m，索具加吊車勾頭6.5 m，吊高37.1 m。

3.5.2 三角架安裝

三角架各支管運至方塊碼頭方駁?？课恢酶浇?，75 t吊車將壓桿組裝件按三角架由底到頂?shù)捻樞蛑鸺踔链辖M裝，用臨時墊墩支穩(wěn)。三角架吊至方駁上后，安裝變幅2、3滑輪組（800 t和1 250 t滑車），同時安裝變幅2、3鋼絲繩，用于封固三腳架。吊車吊三腳架頂部，絞車跟隨絞緊，將壓桿組起吊至設(shè)計位置，前后鎖扣絞車拉緊，并及時安裝拉桿上、下銷軸。

3.5.3 樁架安裝

樁架各支管運至方塊碼頭船邊，先將軌道分段放至地面軸線位置。樁架按胎架制作順序由下至上組裝。由一端逐段安裝軌道，與樁架連接螺栓緊至規(guī)定扭矩。船舶駐位，連接變幅1、2、3鋼絲繩。安裝吊樁、抱樁器、吊籃鋼絲繩和滑輪組，自由端固定于甲板，見圖4。

圖4 已吊起樁架圖Fig.4 The lifted pile frame

3.5.4 剩余軌道安裝

軌道正對打樁船布置，樁架下俯，用吊樁滑車吊起軌道，調(diào)整吊樁絞車將軌道豎起。通過樁架角度調(diào)整，將軌道對正，采用長螺栓與已經(jīng)安裝好的軌道固定。軌道連接螺栓固定后對準軌道與樁架連接法蘭，螺栓連接固定，擰緊至規(guī)定扭矩，本節(jié)軌道安裝完成，依次安裝下節(jié)軌道。

3.6 樁錘安裝

樁錘運至船邊后，樁架下俯，用吊樁滑車吊起樁錘，調(diào)整吊樁絞車和樁架，將錘與軌道對正，吊入軌道。放下起落架，將起落架與樁錘卡牢，松掉吊樁滑車，解扣，樁錘安裝完成。

3.7 GPS打樁定位系統(tǒng)

打樁船組裝完成后，在船體中后部兩側(cè)適當位置安裝2個GPS接收天線，GPS接收系統(tǒng)以RTK方式工作，實時監(jiān)測2個接收天線的大地坐標；同時檢測船體橫搖、縱傾角、樁架傾角，樁體、替打與樁架的相對位置。根據(jù)坐標轉(zhuǎn)換數(shù)學模型，天線、樁架及替打之間的幾何關(guān)系，通過軟件系統(tǒng)進行處理，計算出樁體坐標、方位角、樁頂標高、貫入度等參數(shù)[1-2]。

4 工程應用

4.1 沉樁定位校核

柬埔寨優(yōu)聯(lián)碼頭鋼管樁沉樁于2013年11月18日開始，2014年1月8日完工。在鋼管樁沉樁施工過程中，為了驗證“方駁128”打樁船GPS打樁定位系統(tǒng)的精確程度，在岸上架設(shè)了1臺全站儀和2臺經(jīng)緯儀，利用常規(guī)測量方法，三點交會定位，并和GPS定位結(jié)果進行對比。

數(shù)據(jù)表明，打樁船“海上GPS打樁定位系統(tǒng)”的水平定位平均偏差小于±10 cm；高程定位平均偏差小于±15 cm，滿足規(guī)范要求[3]。

4.2 沉樁定位結(jié)果

優(yōu)聯(lián)碼頭施工海域為離岸無掩護水域。通過對鋼管樁實際樁位測量后發(fā)現(xiàn)樁位偏差合格率為100%，組合式打樁船完全可以適應類似水域和類似海況的施工要求。

5 結(jié)語

組合式打樁船在本工程中的應用，取得了較好的經(jīng)濟效益，對拓展柬埔寨市場起到推動作用。組合式打樁船設(shè)計簡單實用，適用范圍大，操作簡便，調(diào)遣靈活，能夠滿足大多數(shù)樁基碼頭施工需要。

[1] 藺勝永，王美峰.GPS-RTK技術(shù)在打樁船中的應用研究[J].現(xiàn)代測繪，2011，34（6）：19-21.LINSheng-yong,WANGMei-feng.Application research of GPSRTK technology in pilingbarge[J].Modern Surveyingand Mapping,2011,34(6):19-21.

[2] 黃劍波，榮國成.GPS打樁定位系統(tǒng)的安裝及應用[J].公路，2009（1）：142-145.HUANGJian-bo,RONGGuo-cheng.Installation and application of GPSpilingpositioningsystem[J].Highway,2009(1):142-145.

[3]JTS257—2008，水運工程質(zhì)量檢驗標準[S].JTS257—2008,Standard for quality inspection of port and waterwayengineeringconstruction[S].