移动导向架沉桩技术桥梁工程论文
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1施工船舶及打桩锤选用
1.1施工船舶
1.1.1移动导向架定位船的选择导向架定位船由“天威号”700t全回转起重船进行改装，主要用于钢管桩沉桩过程的定位和纠偏，其主钩辅助立桩并负责吊持冲击锤复打，同时振动锤和冲击锤系统也存放于该船甲板上。导向架焊接固定在“天威号”定位船的左舷，主体结构为钢质桁架结构，长15.3m、宽14.85m、高18.65m，分为上下两层，两层之间距离为12m，分别布置3组液压抱桩器，上下层的液压抱桩器垂向同心，保证钢桩打设精度。
1.1.2浮吊选型本工程所有钢管桩中，最大吊重197.6t，最大吊高87.7m，选用“起重27号”1600t双主钩浮吊进行吊装入位以及吊持冲击锤复打，其有效吊重1600t，有效吊高95m，有效吊距43m，均可满足施工要求。
1.2打桩锤选型
根据对68个墩位逐墩进行沉桩阻力计算分析，初打采用2台APE400液压振动锤联动振沉，当液压振动锤初打不能振沉至设计标高时，采用MHU800S液压冲击锤复打至设计标高。
2施工工艺及方法施工工艺流程。
2.1沉桩实时定位系统
移动导向架沉桩实时定位系统由硬件和软件两个部分组成。其中：硬件设备包括：在定位船及导向架上布置3台GPS接收、3台激光扫描仪、2台倾角传感器，软件系统包括：数据传输系统、计算机控制系统及打桩软件系统。系统通过GPS（RTK）确定绝对位置功能及激光扫描仪确定相对位置功能，依靠船体参数项进行衔接完成桩平面位置确定，通过不同高度的激光扫描仪扫描的桩心坐标及2台扫描仪的高差获得桩垂直度数据，具备以下功能：
1）实时显示船位状态，当前桩位偏差指示和垂直度显示；
2）当前桩与已完成多桩间距显示；
3）任意两个高程面桩心坐标显示；
4）CAD图形和EXCEL数据文件导入和记录文件导出功能；
5）项目的新建、保存、关闭，系统参数的设定、修改、保存功能。
2.2平面位置定位
1）初定位：3台GPS（RTK）实时坐标可以确定船的位置和方向，通过导向架中间一组抱桩器中心位置坐标和船体实时扭角完成一次定位。每个墩台定位船驻位2次，每次完成在同一列的3根桩的初定位，初定位时要求与设计坐标偏差小于5cm。
2）下桩后定位：初定位完成后开始入桩，工程桩进入抱桩器，扫描仪即获得数据，桩位实际坐标由扫描仪实时测量获得，首先将抱桩器抱紧，使桩与定位船形成整体性，根据沉桩实时定位系统显示数据指导定位船位置的微调来调整桩的平面偏位。第1根桩在绝对位置和垂直度均满足设计要求的情况下下桩，从开始下桩到沉桩结束过程中沉桩实时定位系统全程监控，遇情况随时进行调整。第1根桩完成后的其余5根桩在满足绝对位置和垂直度要求情况下，必须要考虑相对位置偏差，沉桩实时定位系统根据激光扫描仪扫描的数据提供桩相对位置偏差数据表，根据数据情况指导桩位调整，有效保障绝对位置和相对位置都满足设计要求。
2.3垂直度调整
桩垂直度的获取依靠激光扫描仪扫描数据完成，3台扫描仪分别布置在导向架上下两层，“激光扫描仪3”确定出3根桩上部的桩中心坐标，“激光扫描仪1”和“激光扫描仪2”可以确定出3根桩的下部桩中心坐标，根据同一根桩上下两个平面的差距和2个扫描仪的高差，可以通过软件系统实时计算出每根桩的垂直度，并根据显示值进行两个方向的垂直度调整，顺船向通过抱桩器调整，横船向通过调节定位船左右水仓的压载水调整。
2.4高程控制
沉桩实时定位系统高程控制是在激光扫描仪下方安装3个红外激光头，分别指向3个桩中心位置，桩入抱桩器时红外光点打在桩上，通过前期调平工作，使激光束与船体平面保持平行，激光点高程变化与GPS高程同步，打桩时通过桩架上安装的视频监控装置对红外点指示的桩刻度线进行观测，将指示刻度线读数输入打桩软件中，软件通过与桩顶刻度数反算，即可完成桩顶高程的控制。
2.5沉桩
“起重27号”副钩吊起放在定位船甲板上的2台APE-400液压振动锤联动锤组，移至钢管桩正上方缓慢下落，使锤组的液压夹具夹住钢管桩顶部，开启振动锤，对钢管桩进行振沉，直至振沉至设计标高。振沉过程中，实时监控系统发现桩身垂直度偏差过大时，采取延长留振时间、交替上拔和振沉等方式，使土体充分液化，确保钢管桩垂直下沉。振沉过程中遇到地质较硬，振动锤振沉困难情况，则停锤并移开振动锤组，更换“天威号”吊持MHU800S液压冲击锤进行复打至设计标高。
3施工质量分析
本工程408根桩全部采用移动导向架沉桩施工工艺施工，虽然有个别墩位因地质不均，造成一次沉桩质量超标，但通过拔出后再次重复振沉的方式，使408根桩的最终沉桩合格率均达到了100%。以沉桩过程最为困难的50号墩为例，通过采取留振、拔出后往复振沉的方式，使6根桩的最终成桩质量均满足平面偏差不大于10cm、垂直度不大于1/250的高标准设计要求。
4结语
通过采用移动导向架沉桩施工技术，圆满完成了超长大直径钢管桩沉桩工序，100%达到了设计提出的超高标准要求，为后续的嵌岩灌注桩和埋置式墩台安装施工的顺利进行奠定了基础。该工艺的成功应用，为沉桩标准要求较高的工程开创了一种施工质量有保证、施工效率较高的新方法，可为类似工程提供借鉴。
作者：张连江 孙建波 徐波 单位：中交一航局第一工程有限公司