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      組合式打樁船在柬埔寨優(yōu)聯(lián)碼頭中的應(yīng)用

      2014-12-18 11:19:56梁昆時永杰尹德龍程強(qiáng)
      中國港灣建設(shè) 2014年12期
      關(guān)鍵詞:打樁船沉樁變幅

      梁昆,時永杰,尹德龍,程強(qiáng)

      (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(tuán)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(jì)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(fèi)用就節(jié)約110萬美元,如考慮往返費(fèi)用,節(jié)約拖航費(fèi)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(yīng)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(yīng)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(dá)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(diǎn)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(jìn)行過試裝、拆分后,通過集裝箱和滾裝船運(yùn)至柬埔寨西哈努克港,30 t平板運(yùn)輸車運(yùn)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(dǎo)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(yùn)動及平行向的偏轉(zhuǎn);在箱體頂部采用高強(qiáng)螺栓連接,每個箱體根據(jù)長度設(shè)置4~8個甲板連接盒??紤]到施工區(qū)雨季風(fēng)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(jī)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(jī)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(diǎn)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(diǎn)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(yùn)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?yán)o,并及時安裝拉桿上、下銷軸。

      3.5.3 樁架安裝

      樁架各支管運(yùn)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(zhǔn)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(yùn)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(dāng)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(biāo);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(biāo)轉(zhuǎn)換數(shù)學(xué)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(jìn)行處理,計算出樁體坐標(biāo)、方位角、樁頂標(biāo)高、貫入度等參數(shù)[1-2]。

      4 工程應(yīng)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(diǎn)交會定位,并和GPS定位結(jié)果進(jìn)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(hù)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(yīng)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(yīng)用,取得了較好的經(jīng)濟(jì)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(yīng)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(yīng)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(yùn)工程質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)[S].JTS257—2008,Standard for quality inspection of port and waterwayengineeringconstruction[S].

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