摘要：海上浮码头施工通常采用打桩船水上沉桩工艺，在岩层较浅的地区，需要搭设海上作业平台钻孔，使用打桩船施打嵌岩桩，施工工艺复杂，质量和安全风险大，成本较高。沙特吉赞商业港项目采用大体积方块锚固钢管桩的工艺，成功地完成了浮码头施工，有效地控制了风险，降低了成本，可为类似工程项目提供借鉴。
关键词：浮码头；大体积方块；钢管桩
前言
打桩船水上沉桩工艺成熟，功效高，但在岩层较浅的地区需要进行海上钻孔施打嵌岩桩，风险较大，成本高；中东地区施工安全标准高，要求严格，高风险作业会面临来自业主方安全管理的极大压力，进度和成本目标难以实现。沙特吉赞商业港项目充分考虑工程实际，采用大体积方块（以下简称为“方块”）锚固钢管桩的工艺，完成了浮码头施工，在质量、安全、进度和成本等方面取得了良好的效果。
一、工程概况
本工程拖轮码头设计为浮码头的形式，位于商业港港池的西北角，属于有掩护的水域，风浪条件较好。浮码头共设5个泊位，单个泊位长40m，每个泊位由2个20m×7.7m×1.3m的浮台组成，另有一个10m×3.5m×1.3m的小型浮台，用于连接登船梯。每个泊位由6根定位桩锚定，定位桩的材料为API5LX52M的钢管，长21.6m，直径为914mm，厚度为20mm。钢管底部1.5m锚固在混凝土方块中。混凝土方块尺寸为9.5m×3m×2m，重134t，坐落在海床上。
二、施工工艺
1．工艺比选
浮码头区域的地勘报告显示，海床以下5m存在岩石层，SPT击数超过50击，若采用传统的工艺进行海上嵌岩桩施工，需要投入打桩船并搭设海上平台进行钻孔作业，施工工艺复杂且风险高。经与设计沟通，本工程采用大体积方块锚固钢管桩的工艺，避免海上打桩，大大减少了施工难度并有效控制施工风险。
（1）传统施工工艺
钢管桩须打入海床下10m，由于海床下有硬层，根据分析，使用打桩的工艺很难将钢管桩打入既定深度，打桩过程中容易造成钢管桩卷边，且海上打桩施工风险较大，桩基易出现偏位，难以满足上部浮台的安装精度要求。
（2）大体积方块锚固钢管桩工艺
先安装大体积方块，再插入钢管桩进行水下灌浆，最后用护面块石保护钢管桩。使用该工艺避免了海上打桩，且方块安装、钢管桩安装、水下灌浆等工艺较为成熟，施工风险较低，可以较好的控制施工误差，保证浮台的正常安装。
2．施工工艺流程
本工程浮码头施工工艺流程为：方块及浮台预制→基槽疏浚→基槽抛石及整平→方块安装→定位架及钢管桩安装→水下灌浆→浮台及登船梯安装→验收。
3．方块及浮台预制
方块及浮台预制均选择在浮码头岸边就近预制，由起重船直接取件安装。
（1）方块预制
方块的重量在134t左右，属于大型预制块，预制时需预留钢管桩锚定的孔洞，待钢管桩安装完成后进行水下灌浆。后期安装钢管桩时，在钢管桩底部焊接28#工字钢用来支撑钢管，水下二次灌浆时，灌浆料沿着工字钢进行“翻浆”。
（2）浮台预制
浮码头浮体部分通常采用普通趸船结构，事故多发，安全性较差。本工程采用预制钢筋混凝土浮台替代趸船，安全性高，成本低。浮台内部主要由聚苯乙烯泡沫块和钢筋组成，泡沫以块的形式牢固地放置在纵向墙和横向墙之间，泡沫塑料底标高与侧墙底标高相同，底部处于开放状态，泡沫块只被混凝土侧墙包封。大浮台重量约为104t，小浮台重量约为23t，安装后干舷高度不小于50cm。
4．基槽疏浚
本工程基槽疏浚采用泥驳配合抓斗船的方式进行基槽疏浚。
5．基槽抛石及整平
本工程基槽抛石及整平采用港口工程常规的抛石及整平工艺进行施工。
6．方块安装
本工程每个方块均独立安装，采用先安装靠块（小型压载块），再安装方块的常规方法进行安装，由于上部浮台安装精度要求高，本工程基础方块安装平面误差不超过2cm。
7．定位架及钢管桩安装
（1）定位架安装
为了保证钢管桩与方块锚定处水下灌浆时的稳定，本工程设计了一套水下双向移动钢管桩定位架，该定位架坐落在混凝土方块上，主要作用是固定钢管桩，使得钢管桩在水下灌浆时被固定，在风浪流的作用下不产生位移。根据Midas计算结果，定位架最大应力为102MPa，钢管桩顶部最大位移为16.7mm，因此该定位架满足现场施工要求。该定位架顶部设有导向架，可以保证钢管桩能够顺利放入方块孔洞中，定位架由两根40#槽钢的底座和25#槽钢的桁架结构组成，其中两根40#槽钢由方块上的预埋螺栓固定，25#槽钢组成的桁架则用螺栓固定在40#槽钢上。40#槽钢上开有长条孔，能够上下调节10cm，25#槽钢组成的桁架的长条孔能够左右调节10cm，共有4层桁架，每层桁架与钢管桩接触的四个面都开一个孔，放入可调节螺栓，每层4个，共有16个螺栓。当安放钢管桩时，调节这些螺栓的长度，对钢管桩的位置进行微调。定位架安装采用起重船吊装，潜水员水下配合的方式进行安装。
（2）钢管桩安装
每根钢管桩重约9.5t，钢管桩放置在浮码头附近的陆侧，使用起重船起吊并安装钢管桩。测量员通过全站仪测量预先与钢管点焊固定的钢盖板的中心点（该中心点与钢管桩的中心点重合），与潜水员配合，调节在每层桁架上的螺栓长度对钢管桩的位置进行微调固定，使钢管桩中心位置满足设计要求。
8．水下灌浆
（1）灌浆量计算
水下灌浆时，需要用到下料导管以及漏斗，下料导管安放前，根据深度检查导管的长度，确保导管底口在孔底以上300mm高度左右。下料导管采用直径200mm的钢管焊接而成，导管顶部连接漏斗，漏斗内导管顶口设置隔板。
（2）灌浆材料选择
灌浆前，模拟水下灌浆实验，进行同条件水下凝结时间试验，并进行取样强度检测。根据试验结果分析，综合强度、流动性及水下凝结时间，最终选定流动性最好和强度满足要求的SIKAUW4型灌浆材料。
（3）灌浆方式
在起重船中部的舷侧附近放置一台搅拌机，搅拌完成的灌浆料卸入漏斗中，起重船将漏斗和导管缓慢放入钢管桩内，使用副钩拨开漏斗的隔板进行水下灌浆，潜水员配合进行水下检查，确保灌浆质量。待灌浆材料达到设计强度的80%后拆除定位架，并抛填护桩石。
9．浮台及登船梯安装
利用起重船完成浮台及登船梯安装，安装完成后，连续监测其在波浪力和船舶靠船荷载作用下的振动情况，确保结构安全。10．验收经验收，本工程浮码头满足设计要求。
三、结语
（1）本工程采用大体积方块锚固钢管桩的工艺完成了浮码头施工，与目前普遍采用的打桩船水上沉桩工艺相比，控制了风险，降低了成本，保证了项目进度、质量和成本目标的实现。（2）从安装精度，结构安全和使用功能等验收情况表明，本工程浮码头施工工艺满足设计要求。（3）中东地区安全管理标准高，要求严格，传统的打桩船水上嵌岩桩工艺会面临巨大的安全管理压力，本工程采用的大体积方块锚固钢管桩的工艺有效地解决了这一问题，具有广阔的推广前景。
参考文献
[1]李京武，易嘉钰.开敞海域大型钢筋混凝土浮码头的研究和应用[J].海洋工程，1987，5（4）：40-42.
[2]臧传海.浮式码头中固定桩墩结构振动现场测试及动力响应分析[D].舟山：浙江海洋大学，2018.
作者:程胜 鲍合辉 单位:中交四航局第二工程有限公司