外海超长大直径管桩沉桩技术分析励权威1 严能波1 冯庆旺2（1.舟山市港航管理局， 浙江 舟山 316000；2.舟山港股份有限公司， 浙江 舟山 316000）摘要：对某150 MW海上风电场风机基础试桩工程超长、大直径钢管桩沉桩实际情况进行分析，得出外海超长、大直径管桩沉桩定位控制技术。
针对沉桩过程中各种不利及不确定的影响因素，提出施工的解决方法，并通过桩基检测得到相关参数，确保超长钢管桩的有序施工关键词：钢管桩；大直径管桩；定位钢平台；支腿船1 概况1.1 工程概况某海上风电场示范项目位于某东部外侧近海海域，规划总装机容量
150 MW风电场配置1座海上220 kV升压站及岸上集控中心风电PC预制构件场区中心离岸约25 km，海底高程-3.7 ~-15.3 m，海底地形变化较为平缓风电场形状呈多边形，规划海域面积约68 km2本工程选34号机位开展试桩工作，离岸约20 km。
本工程共有6根锚桩，其中2根为工程桩、2根为试桩、2根为基准桩桩基参数见表1，桩位图见图1
1.2 工程地质情况根据钻孔揭露的地层结构、岩性特征、埋藏条件及物理力学性质，结合原位测试结果、室内试验和区域地质资料，勘探深度内（勘探孔最深85.60 m，高程-99.1 m）均为第四系沉积物，为冲积、海积及河口～海陆相沉积。
勘探深度内场区土按地质时代、成因类型及工程特性可分为4大层5个亚层，现自上而下分述如下：②层淤泥质粉质黏PC预制构件土夹粉砂（Q4）：灰色，流塑，夹粉砂团块，粉砂厚1～5 cm，含少量贝壳碎屑；层顶高程-13.50 m，层厚14.20 m。
④-1层粉质黏土（Q3）：灰黄色，可塑，夹少量粉土、粉砂，局部含少量贝壳碎屑；标贯实测锤击数为9 击；层顶埋深14.20 m，层顶高程-27.70 m，层厚3.50 m⑥-1层粉细砂（Q3）：灰色，中密，局部密实，饱和，局部夹粉质黏土团块，含少量贝壳碎屑；层顶埋深14.20 m，层顶高程-31.20 m，层厚29.30 m。
⑥-3层细砂（Q3）：灰色，密实，饱和，局部孔段夹薄层状粉质黏土，含云母屑及少量贝壳碎屑；层顶埋深47.00 m，层顶高程-60.50 m，层厚13.PC预制构件00 m⑧层细砂（Q3）：灰色，密实，饱和，偶夹粉质黏土团块，含云母屑及少量贝壳碎屑；层顶埋深60.00 m，层顶高程-73.50 m，揭露最大层厚25.60 m（未揭穿）。
2 设备配备情况2.1 施工机具的投入情况在本工程中，根据设计图纸工程量的要求，并结合本工程的特点，为本工程配备类型齐全、配套完整的施工机械及各类设备，包括蓝潮1001号支腿船、正和508驳船、景和23号驳船、APE600液压振动锤、IHC S800液压打桩锤及500型电动打桩锤等。
2.2 检验仪器的投入情况为提高测量精度及加快测量进度，配备星站差分机、莱卡智能全站仪、激光测距仪、中海达全站仪、打桩分析仪、桩基静载测试仪及PC预制构件光频域应变分析仪等工程各种原材料委托有相应资质的单位进行检测。
3 主要工程的施工措施3.1 测量布控措施由于工程施工区域离岸距离太远，按照以往经验，在岸基架设基准站，流动站收不到差分的电台信号本工程测量定位采用星站差分技术星站差分系统由参考站、数据处理中心、注入站、地球同步卫星（。
INMARSAT）和用户站等五部分组成全球参考站网络是由双频GPS接收机组成的，每时每刻都在接收来自于GPS卫星的信号，参考站获得的数据被送到数据处理中心，经过处理后生成差分的改正数据，差分改正数据通过数据通信链路传送到卫星注入站并上传至INMARSAT同步卫星，向全球发布。
用户站的GPS接收机实际上同时有2个接收部PC预制构件分，一个是GPS接收机，另一个是L波段的通信接收器GPS接收机跟踪所有可见的卫星，然后获得GPS卫星的测量值；同时，L波段的接收器通过L波段的卫星接收改正数据当这些改正数据被应用在GPS测量中时，1个实时的高精度的点位就确定了。
通过采用星站差分技术，可以解决外海测量定位难题，为工程测量提供可靠的依据3.2 钢管桩制作控制措施本工程的钢管桩的制作包括钢管桩管节制作、钢桩对接及附件安装等防腐处理包括涂层表面处理、防腐涂层喷涂等选择品质稳定、技术力量强的正规厂家的原材料，并报业主审批；指派专人驻场进行质量监督；对原材料进行抽检，并进行力学性能及化学成分分析；对于焊缝，按照设计要求进行探伤检测；严格按PC预制构件照设计图纸进行钢管桩制作。
3.3 钢管桩施工控制措施采用定位钢平台，并在定位钢平台上安装定位架，严格控制各桩位之间的相对位置，确保钢管桩沉桩精度及垂直度；在蓝潮1001号支腿起重船上采用吊打工艺，减少风浪及潮流对沉桩的影响；采用APE600液压振动锤进行稳桩，使桩尖穿过淤泥质粉质黏土层，防止打桩过程中产生溜桩；采用APE600型液压振动锤和IHC S800型液压打桩锤，进行二阶段沉桩工艺，增加锤击沉桩前桩尖入土深度，有效避免锤击过程中钢管桩的旋转，确保试桩测试仪器埋设位置的准确性。
3.4 测试试验控制措施通过沉桩及高应变动力检测，研究钢管桩施工工艺，研究钢管桩的关键施工设备、关键材料组织和关键PC预制构件施工参数，为钢管桩施工组织及施工图设计提供依据，确保施工的安全可靠同时，由于静载荷试验能获得详细可靠的承载力参数，需要对抗压、抗拔、水平承载力进行复核，保证工程设计的安全性。
获得的试桩结果可以为进一步优化桩基设计提供依据（1）确定单桩竖向抗压极限承载力、单桩竖向抗拔极限承载力及单桩水平承载力等，为桩基的优化设计及大面积施工提供依据（2）高应变动力检测通过分析桩在冲击力作用下产生的力和加速度，确定桩的轴向承载力，评价桩身完整性，并分析土的阻力分布、桩锤的性能指标、打桩时桩身应力及瞬时沉降特性。
同时，将承载力结果与静载荷试验结果进行对比（3）通过单桩静载荷试验和高应变检测结果，获得静、动力试桩对比PC预制构件资料，为工程桩检测提供依据（4）通过试验，提供准确完整的施工记录，确定施工工艺和施工参数，为工程桩施工工艺参数的选择提供依据。
（5）通过监测及试验，形成测试结果，为工程验收提供可靠依据4 重大技术问题的处理4.1 沉桩定位本工程施工区域因离岸距离太远，如果按照以往做法，在岸基架设基准站，流动站收不到差分的电台信号为此，本工程采用星站差分定位技术进行船体的精确定位，并在船体上布置控制点，同时使用。
GPS、全站仪等测量仪器进行定位钢平台的准确定位4.2 试桩、锚桩的沉桩本工程中单桩直径2.8 m，单桩最长96.5 m，单桩重266 t，目前国内的打桩船无法施工为此，施工中使用蓝潮1001号支腿起重PC预制构件船，采用吊打工艺沉桩，有效避免恶劣天气及海域涌浪较大的影响；采用APE600液压振动锤和IHC S800型液压打桩锤进行二阶段沉桩施工，确保桩身垂直度，有效避免钢管桩在锤击过程中旋转；采用液压振动锤使桩尖穿越淤泥质粉质黏土层，有效避免锤击沉桩过程中溜桩现象的发生。
5 施工工艺5.1 定位钢平台定位施工工艺应用蓝潮1001号船上的GPS，拖航至设计要求的施工海域；蓝潮1001号航行至施工海域后进行抛锚，在船体甲板上架设星站差分机，并采集数据，确定船体的精确位置，通过锚缆调整船体至施工位置，同时架设2台GPS确定船体的方向；定位完成后下放支腿，等船体稳定后，利用星站差分机在船体上布置控制点；利用船PC预制构件体上的控制点，采用全站仪定位2个支撑桩导向桁架的位置；打设2根支撑桩，拆除定位钢桁架，主吊臂起吊定位钢平台，套入定位钢平台中，利用副吊臂采用电动振动锤再打设3根支撑桩，并焊接牛腿，固定定位钢平台。
至此，定位钢平台定位施工完成5.2 试桩、锚桩施工工艺在施工过程中，钢管桩自重入泥约15 m，APE600液压振动锤振动入土约6 m，后续采用IHC S800液压打桩锤锤击沉桩至设计标高。
