游艇码头钢管定位桩纠偏施工技术探讨
殷昕 王志锋
摘 要：三亚鹿回头游艇码头项目后续施工时，由于不可避免的滑坡，原浮码头定位桩发生较大倾斜，超过了抱箍与定位桩设计的间隙，栈桥和码头连接为整体，码头随之平移，造成所有抱箍与定位桩挤靠紧密，产生很大的摩擦力，栈桥、码头浮箱不能整体随水位变化通过抱箍上下浮动，不能正常使用。采用高压水枪配合高压空气冲刷、掏空桩倾斜反方向桩周泥土，桩顶端施加反倾斜方向水平拉力，将桩扶正。桩周围泥土固结后，定位桩满足使用要求。
关键词：游艇码头；定位桩；纠偏；施工技术
中图分类号：U655.4 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2018）5-0066-04
由于施工定位控制、外力作用等原因，直桩的垂直度设计有要求，当垂直度超过一定限度，会影响结构的使用和安全。三亚鹿回头游艇码头后续项目施工时，由于不可避免的滑坡，原浮码头定位桩发生较大倾斜，抱箍不能按设计要求自由上下滑动，浮码头不能正常使用。根据工程量的大小、施工条件，合理选用高压水枪切割桩周围泥土、高压空气上循环浮运松散泥土、桩顶端施加反倾斜方向水平拉力，将桩扶正。桩周围泥土固结后，达到设计要求。此工艺简单易行，效率高，成本低。
1 工程概况
三亚鹿回头广场游船游艇码头工程项目位于三亚市鹿回头广场西侧，临春河入海口处，其中护岸起点位于榆亚路跨河桥（潮见桥）东侧桥头处。工程规模包含两部分：浮体码头及护岸结构。
本工程浮体码头工程包含：河道清淤约72000方，海上定位钢管桩37根，单根桩长17m。游艇码头泊位22个，系船柱20个，2M*12M活动引桥4座。码头结构：铝合金浮体码头结构。浮体及码头主要由浮箱、受力铝合金结构及塑木面板组成，堤岸与码头之间使用活动引橋连接，引桥与护岸处铰接，在浮桥处滑动连接，浮码头各结构采用高强螺栓连接。浮码头分别使用钢导轨、桩和撑杆定位，与钢导轨、定位桩之间采用滑动连接。护岸结构断面详见图1：
2 施工中出现的问题
三亚鹿回头广场游船游艇码头定位为三亚市的一个码头运营地点，为了尽快投入运营使用，建设单位要求现场先进行河道清淤及浮体码头部分的施工，便于尽快投入运营。所以施工现场就按照建设单位的要求进行相应施工。
护岸结构基础部分需要打设钢筋混凝土板桩474根，最大长度18m，最小长度17m，混凝土强度等级为C45，桩侧及桩尖为凹凸槽结构。结合现场实际情况，通过方案比选，选用柴油锤式打桩机进行护岸部分的沉桩工作。由于板桩沉桩过程中的振动挤土效应，对岸坡影响很大，20米范围内震动感强烈，坡肩后10米左右范围内水平面出现裂缝、下沉，出现滑坡现象。
坡脚附近的原浮码头栈桥定位桩在滑坡影响范围内的，由于深度小，没有被断，判定滑动面以下的桩在滑坡土体水平分力的作用下产生倾斜。定位桩离坡脚距离的远近不同，倾斜的程度也不同，距离最近的D5桩，垂直度最大达到4.5%。桩顶位置偏移超过300mm。垂直度观测资料见表1：
由于栈桥和码头连接为整体，栈桥定位桩偏移量超过了设计的间隙，码头随之平移，造成所有抱箍与定位桩挤靠紧密，产生很大的摩擦力，栈桥、码头浮箱不能整体随水位变化通过抱箍上下浮动，低水位时栈桥、码头浮箱悬挂在空中，变形严重，不能使用，不得已临时拆除抱箍与浮箱的连接，调整栈桥定位桩垂直度后再安装。见图2、图3、图4。
3 方案比选
通过开专题会讨论，考虑了两种方案。两种方案比较结果如下：
方案一：将倾斜定位桩拔起，直立护岸完成后重新按设计位置沉桩。
由于定位桩已沉桩1年以上，桩周泥土固结稳定，根据经验，抗拔力很大，现场用75吨吊机试拔，不能成功，需要150吨以上的起重船。重新沉桩，需要进场打桩船及附属锚艇、交通船等，现场水域狭窄，游船通行频繁，干扰大，效率低。大量的船机设备进场，定位桩只有14根进行处理，高昂的调遣费造成摊销过高。
结论：采用此方案存在明显的不合理性，不予采用。
方案二：岸上设地锚，通过施加反倾斜方向水平拉力，将桩拉直调正。
岸上设地锚，通过倒链在桩顶施加反倾斜方向水平拉力，同时将反倾斜方向桩周围的固结土部分扰动、掏空，减小桩拉直过程中的被动土压力造成的阻力，施加较小的水平力，将桩调正，连续张拉5天以上，桩周泥土因拉动造成的扰动固结消除后，放张，定位桩稳定，调正工作完成。
结论：此方案经施工检验，简单易行，效率高，成本低。
4 工艺流程及施工方法
4.1 工艺流程
准备工作→倒链施加拉力→高压水枪切土，高压空气浮运松土→调整倒链拉力，测量控制定位桩垂直度调整到设计要求，停止高压水枪→静置5天后放张，完成调整工作。
4.2 施工设备及方法简述
4.2.1 施工设备
此方案简单易行，倒链、地锚现有，主要设备见表2。
4.2.2 施工方法
为了扶正定位钢管桩，主要采用在定位桩倾斜背面清除及扰动土体，以解除作用在定位桩上的主动土压力，依靠钢管桩自身的弹性恢复力，使其达到垂直的效果。由于不能完全解除主动土压力，桩身的弹性恢复力也有限，故而需要在桩顶施加反倾斜方向水平拉力。由于桩周泥土已固结稳定，用水平力将桩整体拉直，土内桩体需克服极大的被动土压力。为了确保钢管桩不出现“S”形，倒链最大拉力不超过20吨，桩在泥面位置的弯矩不超过160t.m，即不超过钢管的极限承载力。
以5号定位桩为例进行典型施工。采用支撑挡墙模板的混凝土锚定块作倒链的锚定桩，用现场的75t履带吊倒运锚定块就位，倒链跟地锚、定位桩顶部采用钢丝绳连接，高压水泵、空压机就位接电，高压水管、空气管连接，高压水喷头和高压空气喷头组合成一体。高压空气出口在上方200mm左右。向5号定位桩顶部逐渐施加水平力，同时开启高压水泵和空压机，强行清除桩周反倾斜方向的泥土，测量人员及时进行定位桩垂直度的测量计算。当定位桩垂直度达到设计要求时，保持倒链拉力，同时在桩周回填砂。回填砂的厚度不低于原泥面高度，然后将振捣棒插入定位桩周围的回填砂中进行振动密实，加强桩周砂土的固结力。
根据现场实际经验，保持斜拉钢丝绳张拉状态小于3天时，定位桩容易回弹倾斜，垂直度超过1%的设计要求。但张拉5天后放张桩身的垂直度趋于稳定。施工方法详见图5：
5 施工工艺效果
5.1 倒链施加拉力
人工拉倒链，施加预定的10t拉力，这时钢管桩悬臂部分产生挠度，测量挠度的数值，作为最后调整时的回弹参数。可反复张拉、放松几次，保证挠度的准确性。最后施加10t拉力，进行下一步工作。
5.2 高压水枪切土，高压空气浮运松土
组合喷头绑扎在镀锌管上，长度满足作业人员站在浮箱（临时拆除的浮栈桥）喷头能达到定位桩的低标高。作业人员站在浮箱上，将镀锌管连同喷头垂直插入桩反倾斜方向装的外壁附近。
同时开启高压水泵和空压机，高压水开始切割固结土，由于流量小，不能将松土循环浮运出，高压空气辅助完成循环浮运的工作。喷头会有反冲力上浮，人工下压镀锌管，保持喷头在泥面，提高切割效率。調整喷头位置，分层切割桩反倾斜方向桩周固结土，分层厚度200mm左右。详见图6：
5.3 调整倒链拉力，测量控制定位桩垂直度调整到设计要求
当桩后固结土冲切、掏空到一定深度，桩身受的被动土压力阻力和倒链施加的水平拉力达到平衡临界，调整倒链拉力，测量控制定位桩垂直度调整到设计要求。拉紧倒链，保持预定的10t拉力，期间需要连续高压水枪切土，高压空气浮运松土工作，测量桩垂直度情况，当桩顶反向偏位等于实测的挠度值时，关停高压水泵和空压机。然后将振捣棒插入定位桩周围的回填砂中进行振动密实，加强桩周砂土的固结力，在斜拉钢丝绳的作用下稳定桩身的垂直度。详见图7：
5.4 静置5天后放张，完成调整工作
由于桩身还存在拉力和阻力的作用，桩周围的土被扰动，未固结前桩位会发生变化。静置5天后，撤除倒链拉力，钢管桩悬臂部分回弹至自由状态，测量桩的垂直度，如不合格，重新上述工序，直至垂直度满足要求的1%以内。
5.5 实施效果验证
钢管定位桩纠偏施工自始至终，人员、设备安全无事故，无环境污染隐患。需调整的13根栈桥定位桩用20天的时间全部调整完成，浮码头重新安装后，使用正常。连续定期观测3个月，根据记录的沉降位移观测记录表，所有纠偏的定位桩倾斜率都在设计规定允许范围之内，没有影响浮桥的正常使用，达到了预期目的。
6 效益论证
针对两种施工方案，从机械、单价、相关措施费及工期等方面考虑，评估对比见表3。
从工期上看，方案二比方案一长3个月，但是大部分时间是纠偏后的测量观测时间，不影响后续施工。
从成本上看，方案二比方案一节约成本140万元。同时，混凝土锚定块和倒链在后期工程中可以重复利用，成本可以进一步减少。
7 结论
本工程由于岸坡沉桩过程中的振动挤土效应，出现下沉、滑坡现象。导致浮码头栈桥定位桩在滑坡土体水平分力的作用下产生倾斜。若不及时对定位桩进行纠偏，大有愈演愈烈之势，直接影响到浮码头的正常使用。通过对常规工艺进行整合运用，采用桩顶施加拉力、高压水切割钢管桩周围固结土、高压空气辅助循环浮运松土的工艺解决了定位桩倾斜问题。
本项目定位桩纠偏施工方案，工艺简单易行，体现了因地制宜的原则。没有影响航道通航及码头的正常运营，安全性得到保证，节省了施工成本，满足了设计要求，赢得了业主肯定。同时对有岸坡、水上施工，工期紧张的类似项目也有一定的借鉴作用。
摘 要：三亚鹿回头游艇码头项目后续施工时，由于不可避免的滑坡，原浮码头定位桩发生较大倾斜，超过了抱箍与定位桩设计的间隙，栈桥和码头连接为整体，码头随之平移，造成所有抱箍与定位桩挤靠紧密，产生很大的摩擦力，栈桥、码头浮箱不能整体随水位变化通过抱箍上下浮动，不能正常使用。采用高压水枪配合高压空气冲刷、掏空桩倾斜反方向桩周泥土，桩顶端施加反倾斜方向水平拉力，将桩扶正。桩周围泥土固结后，定位桩满足使用要求。
关键词：游艇码头；定位桩；纠偏；施工技术
中图分类号：U655.4 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2018）5-0066-04
由于施工定位控制、外力作用等原因，直桩的垂直度设计有要求，当垂直度超过一定限度，会影响结构的使用和安全。三亚鹿回头游艇码头后续项目施工时，由于不可避免的滑坡，原浮码头定位桩发生较大倾斜，抱箍不能按设计要求自由上下滑动，浮码头不能正常使用。根据工程量的大小、施工条件，合理选用高压水枪切割桩周围泥土、高压空气上循环浮运松散泥土、桩顶端施加反倾斜方向水平拉力，将桩扶正。桩周围泥土固结后，达到设计要求。此工艺简单易行，效率高，成本低。
1 工程概况
三亚鹿回头广场游船游艇码头工程项目位于三亚市鹿回头广场西侧，临春河入海口处，其中护岸起点位于榆亚路跨河桥（潮见桥）东侧桥头处。工程规模包含两部分：浮体码头及护岸结构。
本工程浮体码头工程包含：河道清淤约72000方，海上定位钢管桩37根，单根桩长17m。游艇码头泊位22个，系船柱20个，2M*12M活动引桥4座。码头结构：铝合金浮体码头结构。浮体及码头主要由浮箱、受力铝合金结构及塑木面板组成，堤岸与码头之间使用活动引橋连接，引桥与护岸处铰接，在浮桥处滑动连接，浮码头各结构采用高强螺栓连接。浮码头分别使用钢导轨、桩和撑杆定位，与钢导轨、定位桩之间采用滑动连接。护岸结构断面详见图1：
2 施工中出现的问题
三亚鹿回头广场游船游艇码头定位为三亚市的一个码头运营地点，为了尽快投入运营使用，建设单位要求现场先进行河道清淤及浮体码头部分的施工，便于尽快投入运营。所以施工现场就按照建设单位的要求进行相应施工。
护岸结构基础部分需要打设钢筋混凝土板桩474根，最大长度18m，最小长度17m，混凝土强度等级为C45，桩侧及桩尖为凹凸槽结构。结合现场实际情况，通过方案比选，选用柴油锤式打桩机进行护岸部分的沉桩工作。由于板桩沉桩过程中的振动挤土效应，对岸坡影响很大，20米范围内震动感强烈，坡肩后10米左右范围内水平面出现裂缝、下沉，出现滑坡现象。
坡脚附近的原浮码头栈桥定位桩在滑坡影响范围内的，由于深度小，没有被断，判定滑动面以下的桩在滑坡土体水平分力的作用下产生倾斜。定位桩离坡脚距离的远近不同，倾斜的程度也不同，距离最近的D5桩，垂直度最大达到4.5%。桩顶位置偏移超过300mm。垂直度观测资料见表1：
由于栈桥和码头连接为整体，栈桥定位桩偏移量超过了设计的间隙，码头随之平移，造成所有抱箍与定位桩挤靠紧密，产生很大的摩擦力，栈桥、码头浮箱不能整体随水位变化通过抱箍上下浮动，低水位时栈桥、码头浮箱悬挂在空中，变形严重，不能使用，不得已临时拆除抱箍与浮箱的连接，调整栈桥定位桩垂直度后再安装。见图2、图3、图4。
3 方案比选
通过开专题会讨论，考虑了两种方案。两种方案比较结果如下：
方案一：将倾斜定位桩拔起，直立护岸完成后重新按设计位置沉桩。
由于定位桩已沉桩1年以上，桩周泥土固结稳定，根据经验，抗拔力很大，现场用75吨吊机试拔，不能成功，需要150吨以上的起重船。重新沉桩，需要进场打桩船及附属锚艇、交通船等，现场水域狭窄，游船通行频繁，干扰大，效率低。大量的船机设备进场，定位桩只有14根进行处理，高昂的调遣费造成摊销过高。
结论：采用此方案存在明显的不合理性，不予采用。
方案二：岸上设地锚，通过施加反倾斜方向水平拉力，将桩拉直调正。
岸上设地锚，通过倒链在桩顶施加反倾斜方向水平拉力，同时将反倾斜方向桩周围的固结土部分扰动、掏空，减小桩拉直过程中的被动土压力造成的阻力，施加较小的水平力，将桩调正，连续张拉5天以上，桩周泥土因拉动造成的扰动固结消除后，放张，定位桩稳定，调正工作完成。
结论：此方案经施工检验，简单易行，效率高，成本低。
4 工艺流程及施工方法
4.1 工艺流程
准备工作→倒链施加拉力→高压水枪切土，高压空气浮运松土→调整倒链拉力，测量控制定位桩垂直度调整到设计要求，停止高压水枪→静置5天后放张，完成调整工作。
4.2 施工设备及方法简述
4.2.1 施工设备
此方案简单易行，倒链、地锚现有，主要设备见表2。
4.2.2 施工方法
为了扶正定位钢管桩，主要采用在定位桩倾斜背面清除及扰动土体，以解除作用在定位桩上的主动土压力，依靠钢管桩自身的弹性恢复力，使其达到垂直的效果。由于不能完全解除主动土压力，桩身的弹性恢复力也有限，故而需要在桩顶施加反倾斜方向水平拉力。由于桩周泥土已固结稳定，用水平力将桩整体拉直，土内桩体需克服极大的被动土压力。为了确保钢管桩不出现“S”形，倒链最大拉力不超过20吨，桩在泥面位置的弯矩不超过160t.m，即不超过钢管的极限承载力。
以5号定位桩为例进行典型施工。采用支撑挡墙模板的混凝土锚定块作倒链的锚定桩，用现场的75t履带吊倒运锚定块就位，倒链跟地锚、定位桩顶部采用钢丝绳连接，高压水泵、空压机就位接电，高压水管、空气管连接，高压水喷头和高压空气喷头组合成一体。高压空气出口在上方200mm左右。向5号定位桩顶部逐渐施加水平力，同时开启高压水泵和空压机，强行清除桩周反倾斜方向的泥土，测量人员及时进行定位桩垂直度的测量计算。当定位桩垂直度达到设计要求时，保持倒链拉力，同时在桩周回填砂。回填砂的厚度不低于原泥面高度，然后将振捣棒插入定位桩周围的回填砂中进行振动密实，加强桩周砂土的固结力。
根据现场实际经验，保持斜拉钢丝绳张拉状态小于3天时，定位桩容易回弹倾斜，垂直度超过1%的设计要求。但张拉5天后放张桩身的垂直度趋于稳定。施工方法详见图5：
5 施工工艺效果
5.1 倒链施加拉力
人工拉倒链，施加预定的10t拉力，这时钢管桩悬臂部分产生挠度，测量挠度的数值，作为最后调整时的回弹参数。可反复张拉、放松几次，保证挠度的准确性。最后施加10t拉力，进行下一步工作。
5.2 高压水枪切土，高压空气浮运松土
组合喷头绑扎在镀锌管上，长度满足作业人员站在浮箱（临时拆除的浮栈桥）喷头能达到定位桩的低标高。作业人员站在浮箱上，将镀锌管连同喷头垂直插入桩反倾斜方向装的外壁附近。
同时开启高压水泵和空压机，高压水开始切割固结土，由于流量小，不能将松土循环浮运出，高压空气辅助完成循环浮运的工作。喷头会有反冲力上浮，人工下压镀锌管，保持喷头在泥面，提高切割效率。調整喷头位置，分层切割桩反倾斜方向桩周固结土，分层厚度200mm左右。详见图6：
5.3 调整倒链拉力，测量控制定位桩垂直度调整到设计要求
当桩后固结土冲切、掏空到一定深度，桩身受的被动土压力阻力和倒链施加的水平拉力达到平衡临界，调整倒链拉力，测量控制定位桩垂直度调整到设计要求。拉紧倒链，保持预定的10t拉力，期间需要连续高压水枪切土，高压空气浮运松土工作，测量桩垂直度情况，当桩顶反向偏位等于实测的挠度值时，关停高压水泵和空压机。然后将振捣棒插入定位桩周围的回填砂中进行振动密实，加强桩周砂土的固结力，在斜拉钢丝绳的作用下稳定桩身的垂直度。详见图7：
5.4 静置5天后放张，完成调整工作
由于桩身还存在拉力和阻力的作用，桩周围的土被扰动，未固结前桩位会发生变化。静置5天后，撤除倒链拉力，钢管桩悬臂部分回弹至自由状态，测量桩的垂直度，如不合格，重新上述工序，直至垂直度满足要求的1%以内。
5.5 实施效果验证
钢管定位桩纠偏施工自始至终，人员、设备安全无事故，无环境污染隐患。需调整的13根栈桥定位桩用20天的时间全部调整完成，浮码头重新安装后，使用正常。连续定期观测3个月，根据记录的沉降位移观测记录表，所有纠偏的定位桩倾斜率都在设计规定允许范围之内，没有影响浮桥的正常使用，达到了预期目的。
6 效益论证
针对两种施工方案，从机械、单价、相关措施费及工期等方面考虑，评估对比见表3。
从工期上看，方案二比方案一长3个月，但是大部分时间是纠偏后的测量观测时间，不影响后续施工。
从成本上看，方案二比方案一节约成本140万元。同时，混凝土锚定块和倒链在后期工程中可以重复利用，成本可以进一步减少。
7 结论
本工程由于岸坡沉桩过程中的振动挤土效应，出现下沉、滑坡现象。导致浮码头栈桥定位桩在滑坡土体水平分力的作用下产生倾斜。若不及时对定位桩进行纠偏，大有愈演愈烈之势，直接影响到浮码头的正常使用。通过对常规工艺进行整合运用，采用桩顶施加拉力、高压水切割钢管桩周围固结土、高压空气辅助循环浮运松土的工艺解决了定位桩倾斜问题。
本项目定位桩纠偏施工方案，工艺简单易行，体现了因地制宜的原则。没有影响航道通航及码头的正常运营，安全性得到保证，节省了施工成本，满足了设计要求，赢得了业主肯定。同时对有岸坡、水上施工，工期紧张的类似项目也有一定的借鉴作用。
