108m打桩船在超长超重钢管桩施工中的应用

作者:金晔; 刊名:船舶与海洋工程 上传者:江雪梅

【摘要】为满足国内大型跨海桥梁和海上风电场不断提高的设计要求,钢管桩作为桩基的重要组成形式,逐渐朝超长、超重的方向发展,由此对配套船机设备沉桩施工的能力和工艺提出更高的要求。总结中国铁建港航局集团建造的108m打桩船在超长超重钢管桩施工中的设备优化改造和工艺改进应用经验,形成超长超重钢管桩沉桩施工的独特工法。该船的成功应用验证了该类型船在大型工程建设中的关键作用。

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0引言近年以来,随着东海大桥、杭州湾大桥、金塘大桥和港珠澳大桥等跨海大桥的成功建设,我国在桥梁建设施工技术方面已逐步达到世界先进水平;同时,随着巴黎气候协定的签订,各国对清洁能源使用和环保要求的日益提高,海上风力发电项目逐渐增多。无论是跨海大桥建设还是海上风电场建设,桩基施工都是其中最重要的关键环节之一。为了满足桥梁对跨距和水深的要求及海上风电场对离岸距离的要求,钢管桩作为桩基的重要组成形式,正在朝超长、超重的方向发展,对施工设备的性能和施工工艺提出了更高的要求。中国铁建港航局投资建造的超大型打桩船“铁建桩01”架高108m,最大可打桩重200t,最大可打桩径?3.5m,俯仰角度为±18.5°。该船性能优良,已在实际项目中得到成功应用,创造了桩径?2.0m、桩长125m、桩重177t超长超重钢管桩的安全沉桩施工纪录,得到了业主的认可。1工程应用“铁建桩01”投入使用之后,先后在福建长乐H区测风塔项目和唐山乐亭菩提岛300MW风电场项目的桩基施工中得到应用。2个项目的桩基形式均为钢管桩群桩(斜桩)承台基础,其中:福建长乐H区测风塔项目远离陆地,施工水深达50m,设计的单根钢管桩桩径为2.0m,桩长为125m,上节桩壁厚36mm,下节桩壁厚27mm,单桩质量达177t,在桩长、桩重和水深方面都创造了打桩船施工纪录,能满足该项目沉桩要求的打桩船很少;唐山乐亭菩提岛300MW风电场项目地处外海,常年风高浪急,钢管桩桩径为2m,桩长为80~90m,作业点风向多变,沉桩施工难度很大。“铁建桩01”凭借其独有的架高和吊重优势,在这2个项目的超长超重钢管桩施工中得到了成功应用,充分验证了核心船舶装备在大型工程建设中的关键作用。1.1施工准备为了完成超长超重钢管桩沉桩施工任务,需针对项目的特点和可能遇到的海况条件进行一系列的准备工作,克服可能出现的各种困难,保证安全、高效地完成沉桩施工任务。1.1.1 GPS改造打桩船作为常规水工项目中用到的桩基施工船,无论是对码头桩施工还是对桥梁桩施工,施工区域的离岸距离一般都在10km以内。由于在海上施工无法提供固定的测量控制点和参照物,打桩船一般配备有GPS(Global Positioning System)-RTK(Real Time Kinematic)测量定位系统,打桩时GPS接收机通过与卫星和岸上的基站通信实现精准定位,打桩定位精度(平面位置和高程)达到厘米级别。“铁建桩01”的GPS打桩定位系统由3台LEICA GS10流动站和1台LEICA GS10基准站组成。福建长乐H区测风塔项目的施工地点位于长乐市外海海域,场址区域中心点距离最近的陆地岸边约40km,若通过岸上架设的基准站通信,电台信号无法传输到打桩船上,且在海上无法架设中继电台;同时,施工现场基本上无手机信号,无法通过手机信号实现数据传输。因此,为实现远海定位功能,需对原船的GPS进行升级改造。1)实施方案。由于LEICA GS10无法开通SEASTAR远海定位功能,在施工现场通过增加1台TRIMBLESPS855流动站进行定位,并开通SEASTAR HP功能;同时,增加1台TRIMBLE SPS461双天线GPS进行定向,实现现场GPS打桩定位功能(见图1)。a)原GPS天线b)加装GPS天线c)系统主机图1打桩船GPS硬件设备2)定位精度。SPS855流动站通过开通SEASTAR HP功能进行定位,平面精度能达到10cm,高程精度能达到15cm;SPS461具有双天线定向功能,在2台天线距离10m的情况下定向精度能达到0.05°。综合以上定位情况,桩

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