500kV海上斜钢管桩基础沉桩施工工艺_张德美
海上风电大直径钢管桩沉桩施工技术研究
海上风电大直径钢管桩沉桩施工技术研究中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司杭州311122摘要：海洋环境复杂，海上风电建设中的大直径钢管桩沉桩施工，一直以来都是海上风电施工的难点和风险点。
针对上述情况，本文具体探讨了海上风电大直径钢管桩沉桩过程中存在的难点问题，并详细分析了沉桩过程中需要使用到的施工技术，其主要目的在使海上风电大直径钢管桩沉桩施工工作能够顺利展开，为整体施工效益的保证打下良好的基础。
关键词：海上风电；大直径钢管桩；沉桩施工；单桩基础前言由于海上环境风能密度大、风力大，相较于陆地风电，海上风电通常具有更高的年发电量，且占地资源更少。
国家对海上风电建设一直高度关注，截至2020年底，我国海上风电的总装机规模已达到6GW。
伴随着最近几年我国经济发展速度的加快，针对风电技术的研究也开始进入一个全新的阶段，我国海上风电建设技术越来越成熟。
相比于海上风电的建设初期，现阶段我国海上风电的建设成本也呈现出了稳步下降的趋势。
海上风电的建设正逐步由近岸风电场向深远海风电场转变。
从现阶段的情况来看，在海上风电的建设过程中，大直径钢管桩的沉桩仍是海上风机基础施工的重难点，并在一定程度上制约了海上风电的更快速发展。
一、海上风电大直径钢管桩沉桩施工中存在的难点问题（一）桩锤选择难度高在海上风电建设过程中，目前最常采用的基础形式为大直径单桩基础，且随着水深的加深和海洋水文条件越来越恶劣，单桩直径呈增大趋势，因此，大直径钢管桩的沉桩是海上风电建设中一个必须保证的重要环节。
通常情况下，大直径钢管桩的入土深度可达几十米，而相比于其他类型的基础形式来说，大直径钢管桩不仅具有较高的壁厚，同时单桩的直径也相对较大，在实际进行沉桩施工的过程中所需要克服的外部阻力也相对较多，最常见的主要包括端阻力以及侧阻力，在正式开始沉桩操作之前，需要提前做好打入分析的相关操作[1]。
为了达成相应的施工目标，合理选择桩锤就十分有必要。
从我国现阶段的情况来看，市场上所销售的液压锤中，多数不具备足够的夯击能来满足海上风电大直径钢管桩沉桩施工的实际需要，桩锤选择的难度相对较高。
海上风电大直径钢管桩沉桩及上部安装施工方案介绍(30页)
起锤、拆抱桩器
◆ 观测桩身垂直度
◆ 起锤、检测
◆ 缓慢沉桩至设计标高
◆ 拆抱桩器
20
三、单桩施工工艺流程
辅助桩拔除
导管架场内转移
◆ 安装附件
◆ 导管架辅桩桩拔除
◆ 导管架场内转移
21
三、单桩施工工艺流程
导管架平台坐底插桩法
导管架平台场内移动
◆ 导管架平台浅水处坐底 ◆ 导管架平台依次插桩
长度：
90m
宽度：
30m
型深：
7m
◆ 设计吃水： 3.5m~4m
◆ 最大起重能力：1000t
◆ 吊高：
70m
◆ 船级：
ABS+CCS
◆ 甲板承载力： 15t/㎡
◆ 无限航区拖航
6
二、主要设备介绍
CMT1
CMT1吊重曲线图
◆ 主钩 ◆ 主钩 ◆ 副钩 ◆ 锁具钩
1000t×23.3~30.0m 400t×70m 300t×26.4~75.2m 15t×26.4~72.3m
M1900S
◆ 最大锤击能量： 1900kNm
◆ 最小锤击能量： 190kNm
◆ 锤击次数：
ห้องสมุดไป่ตู้
32blows/min
◆ 锤芯质量：
95t
◆ 锤总高度：
~22.1m
◆ 在锤架最大尺寸： 28m×5m×5m
◆ 液压锤总质量： 245t
◆ 动力站尺寸： 12m×2.4m×2.9m
◆ 动力站重量： 37.5t
施工船舶抛锚就位
吊装导管架
◆ 定位驳船抛锚就位 ◆ CMT1抛锚就位
◆ CMT1吊装导管架至沉桩位置
14
三、单桩施工工艺流程
海上沉桩施工技术方案工艺及保证措施
海上沉桩施工技术方案、工艺及保证措施1沉桩施工流程沉桩施工流程图如图1所示：图 1 沉桩施工流程图2钢管桩运输⑴输船舶的选择我部已与宁波海力公司签订运桩合同，钢管桩运输由宁波海力公司完成，详见附件（《####大桥标钢管桩运输承包合同》）。
⑵钢管桩验收项目部派一名驻厂代表（刘锦波）提前驻进钢管桩加工厂，了解钢管桩验收的相关程序，并学习、明确验收标准。
装船验收时，对钢管桩的焊缝、吊环、桩长及环氧涂层等根据《杭州湾跨海大桥专用质量评定标准》进行验收，并做好相关签收工作。
其中环氧涂层的检验时是验收的重点项目。
对验收合格的钢管桩，将其属性（桩长、墩号等）标志于钢管桩的无涂层保护区明显位置。
⑶钢管桩固定、运输① 管桩装船方式钢管桩由加工厂出运龙门吊装落驳，装船的方式应按图5所示（以浙三驳202运桩船为例说明），以便后续施工时，方便打桩船吊桩。
吊桩落驳时，先中间后两边对称装船，每吊装好一根桩后，利用海绵包裹吊环，保证在吊装下一根桩一旦出现相互碰撞时，可有效防止桩壁涂层被破坏。
图1②钢管桩驳船固定考虑到钢管桩尺寸长、重量大、易滚动且表面涂有防腐层，为确保运输安全及防腐涂层不致损坏，在驳船甲板上设置钢管桩运输型钢底座及稳桩支架，共设8道（如上图5所示），在型钢底座处对驳船的甲板进行加固。
钢底座及稳桩支架与钢管桩接触面贴一层20mm的橡胶皮，每层钢管桩间用宽50cm，厚20mm，长能覆盖整层桩宽的橡胶皮隔开。
采用Φ＝6cm的材质柔软涤纶绳对钢管桩进行横向捆绑加固。
为运输安全考虑，实际运输吨位按照运桩驳船额定运载吨位（1800t）的60％考虑，一船可运输吨位为1080t，折算可运钢管桩15根（每根钢管桩重约70t）。
上述措施横向布置如图6所示：图 2⑷钢管桩防腐涂层的修补在现场操作过程中，可能对钢管桩防腐涂层造成细微的损伤，在沉桩前进行细致的检查，一旦发现立即按照Q/CNPC38-2002中的第八章要求进行修补。
修补的原材料及修补工作均委托钢管桩生产厂家完成，我部承担相应的费用。
码头钢管桩水上沉桩质量控制的施工关键技术
码头钢管桩水上沉桩质量控制的施工关键技术摘要：随着沿长江水上贸易的不断发展，人们对码头工程的要求逐渐提高，而桩基是码头建设的基础，其施工质量直接影响码头的使用寿命，为满足超大桩径、桩深、集桩、补桩等沉桩作业的需求，稳定性高、定位精度高以及环境友好型的沉桩专项施工技术必须得到改造和升级。
本文从码头工程沉桩施工工艺、质量控制等方面分析，阐述了钢管桩的水上沉桩关键技术措施，能为同类工程提供了一定参考。
关键词：码头工程；钢管桩；水上沉桩；质量控制；施工技术1、工程背景该工程位于湖北省浠水港兰溪港区，拟新建散货船的散货泊位7个，年设计吞吐量为4000万吨。
目前为码头一期工程（4个泊位），主要建设内容有码头平台、变电所平台、转运站、引桥、跨大堤钢引桥、陆域栈桥及机电安装工程。
码头平台处于长江Ⅰ阶地、河道地势起伏不大，基本为原始地貌，孔口高程8.16～22.34m，最大高差14.18m；场地普遍为第4系覆盖，主要为人工填土，第四系全系统冲洪积黏性土，粉土、粉化、砾石层；采用钢管桩板梁式结构，排架下采用钢管桩桩基[1]，包含直桩和斜桩。
钢管桩施工详图及工程量如图1和表1所示。
(a)码头剖面图 (b)钢管桩结构尺寸图图1 码头钢管桩施工详图表1 沉桩工程量2、水上沉桩质量控制的施工关键技术2.1沉桩施工前的质量控制2.1.1钢管桩制作与运输本工程钢管桩共592根，桩长度30~41m，考虑施工进度，安排在专业生产厂家加工，所有钢管桩均通过运桩船水运至现场采用沉桩船施打。
为适应运桩要求，驳船性能参数选定为长×宽×型深分别为55×10×2.5m。
拟分15批次进行运输，采用承载能力500t-800t仓驳船，每船可装30-60根。
由于钢管桩尺寸长、重量大、易滚动，为确保运输安全及护筒不致损坏，驳船装桩时，桩底下应布置通楞，并均匀放置，楞木顶面置在同一平面上；桩身两侧垫楔形木块，桩外侧焊接槽钢侧向限位，装完桩再用钢丝绳及紧张器将桩固定在运桩驳的甲板上，钢管桩之间及钢管桩受力处均垫上土工布（或橡胶垫），防止涂层被破坏，最后采用仓船进行运输，如图2所示。
海上钢管打入桩基础施工工法(2)
海上钢管打入桩基础施工工法海上钢管打入桩基础施工工法一、前言海上钢管打入桩基础施工工法是一种在海上进行建筑物和设施基础施工的方法，该工法以钢管桩作为基础支撑，通过将钢管打入海床来固定建筑物和设施。
本文将详细介绍海上钢管打入桩基础施工工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例。
二、工法特点海上钢管打入桩基础施工工法具有以下几个特点：1. 钢管桩耐腐蚀能力强，适应海洋环境，可长期使用；2. 相比其他基础形式，海上钢管打入桩基础施工工法施工周期短，成本相对较低；3. 该工法适用于海洋硬质底质和软质底质；4. 工法施工过程中对环境污染较小，对海洋生态环境的影响相对较小。
三、适应范围海上钢管打入桩基础施工工法适用于以下海上工程：1. 海上油气平台、码头和桥梁等大型工程的基础施工；2. 海上风电场的风机基础施工；3. 海上海洋牧场、渔场设施的基础施工。
四、工艺原理海上钢管打入桩基础施工工法的理论依据是钢管的承载力和与海床的摩擦力。
具体工艺原理如下：1. 通过钻井设备将预先加工好的钢管桩打入海床，达到一定的打入深度；2. 海床与钢管桩的接触面形成一定的摩擦力，增加基础的抗倾覆能力；3. 根据工程要求，可以进行桩身换向、弯头处理和堵漏等操作。
五、施工工艺海上钢管打入桩基础施工工法分为以下几个施工阶段：1. 前期准备：确定施工方案、检查机具设备、组织材料进场、组织劳动力等；2. 钢管打入：通过钻井设备将钢管桩打入海床，控制打入深度和方向；3. 弯头处理：对钢管桩进行弯头处理，根据工程要求进行实施；4. 堵漏：防止钢管桩中的泥浆、水等进入，可采取堵漏材料进行处理；5.接头制作：对钢管桩的接头进行制作，确保接头牢固可靠；6. 高压清洗：清洗打入钢管桩内部，确保无杂物；7. 验收：对施工质量进行验收，确保符合设计要求。
六、劳动组织海上钢管打入桩基础施工工法的劳动组织主要涉及以下几个方面：1. 施工人员的组织和管理，包括钢管打入工、钻井操作工、堵漏工等；2. 施工现场的安排和管控，确保施工过程顺利进行；3. 劳动力的组织和培训，确保施工人员具备相应的技能和安全意识。
海上风电场大规模超长钢管桩沉桩技术与质量控制措施
产业科技创新 Industrial Technology Innovation62Vol.2 No.32海上风电场大规模超长钢管桩沉桩技术与质量控制措施孙一波（国电投能源科技工程有限公司，上海 522000）摘要：海上风电场是新能源事业发展进程中的关键基础设施，可充分提高风力资源的利用效率。
在这一背景下，文章以揭阳神泉项目为例，通过分析工程海域水文、海况分析，阐述了沉桩相关设备、施工流程、施工质量控制点等内容，并通过克服了水深、涌浪大、地质条件差、钢管桩径长等难点，确保了根钢管桩的沉桩质量，并提出了相应的施工控制措施，旨在为类似项目提供参考。
关键词：海上风电场；钢管桩；沉桩技术中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：2096-6164（2020）32-0062-021 工程概况国家电投揭阳神泉-400 MW海上风电场项目（Ⅱ标段）共建设有37台单桩基础。
本工程所在区域地处亚热带气候区，常受台风侵袭，多年最大风速为30 m·s-1；风场水深34.7 m～38.2 m。
单桩桩顶直径7 m，桩底直径8.4 m～9.1 m，桩长96.2 m～117.7 m，壁厚70 mm～96 mm，重量1 498 t～1 829 t，深水34.7 m～38.2 m。
工程有效作业天数少。
沉桩的垂直度控制难度较大。
2 总体施工方案本工程采用主浮吊船和辅助浮吊船协同配合方式进行吊装、沉桩施工。
主浮吊船通过吊装的方式转移稳桩平台，使其精准就位，再利用振动锤使辅助桩下沉到位，使其维持稳定。
稳桩平台安装完成后主浮吊船和辅助浮吊船共同作业，顺利翻桩。
随后，主浮吊船绞锚，稳定停靠在稳桩平台周边，经吊装后将成型的桩体置入稳桩平台内，随后吊起打桩锤，按特定高度下落，沉桩至设计标高处。
3 超长钢管桩沉桩施工的主要内容3.1 船舶定位（1）主浮吊船航行至风场机位，设置工作锚（共计8个，按照预先确定的锚点坐标合理控制工作锚的位置），有效定位。
钢管桩沉桩施工【图】
第一节钢管桩沉桩施工一、钢管桩沉桩施工工艺钢管桩基础施工包括管桩后场加工运输，前场振动锤沉桩施工。
本项目栈桥钢管桩长约为25m，钢管接长时必须先将接头切割整齐，管节对口应保持在同一个轴线上进行，保证接口对接完好符合图纸要求。
18m以下的在岸上按要求长度接长，钢管桩由岸边向河中打设。
长钢管桩24m，分为12m和12m两段打设。
（一）沉桩施工1、打桩设备选型施工中选用DZJ-45型振动锤进行施打钢管桩，DZJ-45振动锤性能参数见下表。
电机功率(kW) 偏心力矩kg·m振动频率激振力吨机重kg 允许拔桩力吨45 250 1150 37 3820 20使用水上浮箱勾机作为水上操作平台，可移动可落桩固定，水上浮箱勾机将定位导向架移至测量放样点精确定位，,履带吊行驶到河堤边，同时平板车把钢管桩从加工场地运到履带吊前面；接着履带吊把12m长钢管桩垂直吊起，施工人员指挥履带吊就位和调整钢管桩竖直，垂直度控制在1%以内；钢管桩精确就位后，最后100吨履带吊吊起振动锤夹住钢管桩管壁，履带吊慢慢松勾利用振动锤的自重压住钢管桩，测量人员复测桩位，检查无误后开始打设钢管桩，当在打设钢管桩的过程中要不断的检测桩位与桩的垂直度，发现偏差要及时纠正。
贯入量小于5cm/min时，持荷5分钟，钢管桩无明显下沉时方可停止振动,完成打桩。
当钢管桩顶离水面1m时，如果贯入度尚未达到要求，则停止打设，接长管桩后再继续打设。
水上浮箱勾机2、接桩：对于超长钢管桩的打设需分两次打设，在接桩时下节桩的打剩高度，除应留出使接桩容易就位的连续高度外，为了能有最好的接头及便于焊接作业，能提供良好的焊接作业位置和操作姿势，一般下节桩的打剩高度以位于导向架以上50～80cm为宜。
下节桩打入后，应检查下节桩的上端是否变形，如有损伤，用千斤顶及其它适当方法加以修复，同时应将锤上飞散出来的油污等对焊接有害的附着物除掉并清扫。
在上节桩就位之前，要扫除上节桩接头开口部在搬运及吊入作业中附着的泥土，有变形的修正后再就位。
复杂海域升压站斜桩嵌岩导管架基础施工工法
复杂海域升压站斜桩嵌岩导管架基础施工工法复杂海域升压站斜桩嵌岩导管架基础施工工法一、前言复杂海域下的升压站建设一直是海洋工程的一个重要挑战。
为了解决此问题，近年来，斜桩嵌岩导管架基础施工工法被广泛应用。
本文将详细介绍该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析，并给出一个实际工程实例。
二、工法特点斜桩嵌岩导管架基础施工工法具有以下特点：1）适用于复杂海域：能够适应复杂海域环境，如海底地形复杂、海洋环境变化大等特点。
2）施工周期短：采用预制集成模块化设计，施工周期较短，能够加快施工进度。
3）施工成本低：工法采用的机械设备和材料成本较低，能够减少工程造价。
4）稳定可靠：工法在设计阶段充分考虑了水动力与结构力学的耦合效应，确保建设的升压站稳定可靠。
三、适应范围斜桩嵌岩导管架基础施工工法适用于以下场景：1）浅近海条件下的升压站建设。
2）海底地形复杂、土层松软、水动力环境恶劣的区域。
3）需要大幅度提高工程施工效率的项目。
四、工艺原理施工工法的工艺原理是通过斜桩嵌岩导管架基础的施工方式，解决复杂海域下升压站建设的难题。
在实际工程中，采取以下技术措施：1）在设计阶段，根据海底地形特点和水动力环境，确定斜桩嵌岩导管架的具体形式和参数。
2）准备工作包括前期的环境调查和现场勘探，确保基础施工的可行性。
3）进行现场准备工作，包括清理海床、排除障碍物和安装辅助设备。
4）进行斜桩嵌岩导管架的制作和预制，确保质量和尺寸的准确性。
5）进行现场安装工作，包括斜桩和导管的预埋和固定。
6）验收工作，包括对施工工艺和施工质量进行检查和测试。
五、施工工艺施工工艺包括以下阶段：1）海床清理：利用挖泥船或抓斗捞取器清理海床，确保施工区域的平整和清洁。
2）导管预埋：利用专业的施工船只，将预制的导管进行夹持和定位，然后采用电力锤或水下焊接机进行导管预埋。
3）斜桩预埋：利用斜桩打桩机进行斜桩的预埋，确保斜桩嵌岩导管架基础的稳固和可靠。