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摘要：江苏龙源如东150MW海上风电场一期示范工程位于江苏如东沿海潮间带上，风机基础采用超大直径钢管桩。结合工程实际情况，介绍了潮间带超大直径钢管桩沉桩施工技术特点及施工工艺，通过施工船舶乘潮坐滩、吊耳及吊锁具合理设计、桩身垂直度测量与控制调整等有效措施，保证了超大直径钢管桩的沉桩施工质量，提高了施工效率。
关键词：潮间带；超大直径钢管桩；坐滩；垂直度
0 引 言
超大直径钢管桩直径4.5～6.0m，壁厚50～80mm，桩长42～70m，桩重300～600t，具有很大的竖向和水平承载能力，在码头、桥梁及海上风电等领域有着十分广泛的应用前景。
国外海上风电场建设普遍采用超大直径钢管桩作为风机基础，但多在水深20m左右的近海区域建设。国内受施工装备和施工技术的限制，超大直径钢管桩鲜有使用，而在水深条件不足的潮间带施打超大直径钢管桩，在国内外施工中都还很罕见。
1 工程概况
1.1工程简介
江苏龙源如东150MW海上风电场一期示范工程位于江苏如东沿海潮间带，地面高程为1.0～-2.0m（1985 国家高程基准），平均高潮位时水深2～5m，平均低潮位时露滩。风机基础采用4.5～6.0m变直径钢管桩，桩长为43～58m，重量约为280～420t。
1.2工程特点
大直径钢管桩沉桩施工受桩径粗、重量大、潮间带水深不足、垂直度精度要求高等方面影响，施工难度极大，具有如下特点：
1）本工程位于江苏如东潮间带，原泥面较高，施工水位低，主要施工船舶需要趁高潮移船驻位，吃水必须在3.0m以下，并具有坐滩功能。钢管桩重量大，必须采用大型打桩船才能实现吊桩及打桩作业，因此打桩船既要吃水小，又要起重能力大，二者形成一定矛盾。
2）本工程采用无过渡段单桩基础，在钢管桩顶部焊接法兰，沉桩完成后直接安装风机，因此，对钢管桩垂直度和桩顶法兰水平度要求极高。根据设计要求，桩身垂直度偏差最大不得超过5‰，而采用大型液压冲击锤吊打施工，钢管桩垂直度的调整控制更为困难。
3）由于钢管桩直径比较大，传统打桩工艺中两台经纬仪直角交汇扫边测量桩身垂直度的方法不能满足测量精度要求。
2 施工工艺流程及操作要点
2.1施工工艺流程
所有施工船舶赶高潮驻位，沉桩作业选择白天且在退潮后露滩时间较长情况下进行。沉桩工艺流程为：起重船、运桩船乘高潮粗略驻位 起重船退潮坐滩时精确定位 钢管桩吊立 钢管桩吊入抱桩器 观测桩体平面位置及垂直度 通过抱桩器千斤顶及吊钩调整桩体平面位置及垂直度使之满足要求 钢管桩自沉 自沉入泥阶段通过抱桩器千斤顶及吊钩调整桩体平面位置及垂直度使之满足要求 解除吊索具 吊打桩锤、压桩稳桩 锤击沉桩 沉桩阶段通过抱桩器千斤顶及吊钩调整桩体平面位置及垂直度使之满足要求 达到停锤标准停锤。
2.2操作要点
2.2.1船舶驻位
船舶驻位应充分考虑潮流影响，做到涨潮移船、平潮驻位、露滩打桩。
在潮间带潮位满足起重船和运输船吃水要求时，起重船根据船上配置的GPS打桩定位系统指示，在设计桩位处抛“十”字交叉锚粗略定位，运输船在起重船驻位后靠泊至起重船，船舶驻位如图1所示。
在退潮后起重船即将坐滩时，通过绞锚调整起重船位置，使抱桩器中心对准设计桩位中心，保证起重船坐滩后桩位偏差在允许范围内。船舶定位应遵循海水涨落潮规律，使船身与退潮水流方向一致，减少水流对船位的影响。起重船和运输船平行布置，同时调整运输船位置，保证起重船吊机旋转中心与钢管桩吊耳的连线与船舷垂直。
2.2.2钢管桩吊桩、立桩及沉桩
1）吊耳设置
为方便钢管桩起吊，保证钢管桩在吊入抱桩器后钢丝绳能自动脱落，避免人工高空解扣，在距离桩顶一定高度处焊接两吊耳，吊耳设置实物图及平、立面图分别如图2、图3所示。吊耳采用圆形钢管加椭圆盖板的形式，可保证钢管桩在起吊过程中钢丝绳沿圆形钢管转动，并且由于椭圆盖板的限制，钢丝绳不会滑出吊耳，保证起吊安全。在钢管桩吊入抱桩器，吊桩钢丝绳放松以后，通过预先系在钢丝绳上的溜绳，起重船甲板上的工人将吊桩钢丝绳拉出吊耳，实现吊桩钢丝绳自动脱钩。
6）锤击沉桩
钢管桩自沉入泥稳定后，记录钢管桩垂直状态下的初始读数，读数与倾角传感器显示结果一致后，将桩顶倾角传感器拆除。起重船吊机吊液压冲击锤套入钢管桩，开始压锤，每入泥10cm用经纬仪观测一次垂直度，如有变化，则通过千斤顶进行纠偏。压锤稳桩后，开始锤击沉桩，锤击过程中密切观测钢管桩的贯入度和垂直度，直到满足设计停锤要求。初始锤击时采用小能量轻击，每入泥10cm观测一次垂直度，如有变化，则通过千斤顶进行纠偏；在钢管桩入泥达到一定深度后，如果每打击一锤垂直度变化不大，则逐渐加大能量，每贯入50cm观测一次垂直度，直至将钢管桩打到设计标高，并在吊耳接近抱桩器1.0m左右时将抱桩器打开。
钢管桩沉桩施工应连续进行，不宜中途停顿，以免钢管桩周围的土壤恢复而增加沉桩阻力。沉桩完成后应及时测定桩顶标高和桩身垂直度，并做好记录。
3 结语
传统工艺采用导管架或多桩基础结构，建设相同发电能力的风电场，基础施工需要6个月左右，采用本工法仅用两个月即完成了该风电场的基础施工，施工效率大大提高。
本工程累计施工单桩基础17根，合格率100%，17根桩的平面位置和桩顶标高均满足设计要求，停锤时的贯入度符合要求。通过本次沉桩施工工艺的研究和应用，证实了海上潮间带风电场单桩基础方案坐滩施工的可行性，为大型海上、跨江桥梁及港口工程采用大直径钢管桩基础提供了技术依据。
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论文作者:路明月,焦军涛
论文发表刊物:《基层建设》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/3
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