杭州湾外海地质条件超长大直径钢管桩桩尖结构对沉桩速率的影响分析

1引言桩基础是海洋浅水环境(水深臆60m )中各种工程结构常用的一种基础形式。

相比于混凝土桩基自重大、制作周期长、抗弯性能差、沉桩难度大等缺陷,钢管桩具有刚度大、弹性好、抗倾覆性能强、施工便捷等优势,广泛应用于海上风电、桥梁码头等工程领域[1-2]。

目前,海洋浅水环境的钢管桩基础通常采用锤击沉桩,然而,钢管桩沉桩质量受海洋环境的影响十分明显。

一方面,准确探测海洋环境具有诸多不确定性,使锤击沉桩过程始终伴随着一定程度上难以控制的意外因素;另一方面,海洋环境本身难以预测的固有属性进一步加剧了实际沉桩质量大幅度偏离预定质量标准的风险。

因此,掌握海洋环境对钢管桩沉桩质量控制起着重要的保障作用。

与陆地环境相比,海洋环境钢管桩沉桩质量主要受水深、海底地质、海床地形及风浪流等一系列因素影响。

在近岸浅水环境中,海底地质对钢管桩沉桩质量的影响尤为突出。

海底地质通常可分为以砂土、风化岩为代表的硬土及以黏土、淤泥为代表的软土。

砂土呈单粒结构,土粒间联结微弱,具有压缩性低、抗剪强度高、无塑性等特点[3-4];黏土含砂粒少,与水混合后有黏性和可塑性,具有流变性高、触变敏感、抗剪强度低等特点[5]。

在锤击沉桩过程中,钢管桩周边土体易发生液化现象及挤土效应[6-7],导致土体产生较大的超静孔隙水压力和挤压应力。

超静孔隙水压力的增大,使土粒间承担、传递的压力减小,降低了土体抵抗剪切变形的能力;挤压应力的增加,扩大了土体横向有效应力并减小了孔隙率,使土体强度有所提高。

与砂土层相比,黏土层黏聚力大,液化程度低,但黏土层本身强度【作者简介】袁春进（1996~），男，江西丰城人，助理工程师，从事海上风电项目施工与管理研究。

海洋浅水地质钢管桩锤击沉桩要素控制Controlling Factors of Hammer-Hitting Steel Pilein Offshore Shallow Water Geology袁春进，张显雄（保利长大工程有限公司，广州510620）YUAN Chun-jin,ZHANG Xian-xiong(Poly Changda Engineering Co.Ltd.,Guangzhou 510620,China)【摘要】通过分析海洋地质对钢管桩锤击沉桩的影响，归纳了在以砂性土为代表的硬土和以黏土为代表的软土中进行锤击沉桩的关键要素，从溜桩、锤击能量、桩身垂直度、桩顶标高以及船舶抛锚5个方面总结了控制方法，有利于系统性地降低钢管桩锤击沉桩过程中的质量风险。

杭州湾跨海大桥工程钢管桩基础设计成崇华;张荫民;陈洪钧【摘要】杭州湾是世界上著名的强潮海湾.自然条件恶劣.选取合适的基础型式对确保杭州湾跨海大桥的安全和工程的顺利实施具有极其重要的作用.介绍跨海大桥中引桥及南引桥水中区的钢管桩基础设计方案,桩基础设计过程中面对的难点问题及相应的解决对策.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2008(000)010【总页数】7页(P150-156)【关键词】杭州湾;跨海大桥;钢管桩;桩基【作者】成崇华;张荫民;陈洪钧【作者单位】中交第三航务工程勘察设计院有限公司,上海,200032;中交第三航务工程勘察设计院有限公司,上海,200032;中交第三航务工程勘察设计院有限公司,上海,200032【正文语种】中文【中图分类】U655.54杭州湾跨海大桥工程是我国“五纵七横”国道主干线中同江—三亚（即同三线）跨越杭州湾的便捷通道，是浙江东部沿海地区与上海之间的快捷通道。

本工程北起浙江乍浦港以西约6 km处海盐县的郑家埭，南至浙江慈溪丰收闸东北约3 km处（图1），总长约36 km。

大桥分北引桥、北通航孔桥、中引桥、南通航孔桥、南引桥水中区和南引桥滩涂区等部分（图2）。

杭州湾跨海大桥工程地处开阔海域，工程规模大，自然条件复杂，有待解决的难点多。

如恶劣的水文、气象条件，100年的设计使用寿命，复杂的地质条件等，都对大桥建设提出了严峻考验。

下面介绍大桥的中引桥和南引桥水中区桩基础设计的难点及对策措施。

1.1 设计难点1）自然条件复杂。

本工程地处杭州湾开阔海域，波浪、水流、气象、地质等自然条件比较复杂。

桥区海域波高、流急，垂线平均最大可能流速达到4.56 m/s，软土覆盖层厚，地基持力层埋藏深，海床演变复杂。

2）大桥设计基准期长，受力条件复杂。

杭州湾跨海大桥设计基准期长达100年，要求很高。

本桥水中基础不仅要承受上部结构的垂直荷载，而且还要承受梁体温度力、制动力、波浪冲击力、船撞力等多种水平荷载，对基础结构设计提出了很高的要求。

第27卷 增2岩石力学与工程学报 V ol.27 Supp.22008年9月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Sept.，2008收稿日期：2007–03–02；修回日期：2007–04–12基金项目：国家自然科学基金资助项目(50309009)；国家高科技发展计划(863)资助项目(2004AA616100)作者简介：刘 润(1974–)，女，博士，1996年毕业于天津大学土木工程系，现任副教授，主要从事岩土工程方面的教学与研究工作。

E-mail ：大直径超长桩后继打桩拒锤现象分析及单桩承载力计算刘 润，闫 玥，闫澍旺(天津大学 建筑工程学院，天津 300072)摘要：受到海上施工条件的限制，特别是大直径超长桩的施工常出现停锤，停锤后继续打桩时，连续打桩引起的桩周地基土中的超静孔隙水压力消散，土体强度得到恢复和提高，使得打桩阻力增大，甚至出现拒锤现象。

分析表明，地基土层的分布、土体中裂缝的开展、停打时间的长短以及桩管内土塞的作用直接影响土体强度的恢复和提高程度。

提出超静孔隙水压力的计算方法以及超静孔隙水压力的时间效应；结合一维应力波动理论，以实测打桩记录为依据，采用反分析方法确定当后继打桩出现拒锤现象时的单桩承载力。

实际工程算例和海上原位动测结果表明，该方法具有可行性。

关键词：桩基工程；打桩分析；拒锤；强度增长；单桩承载力中图分类号：TU 473 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2008)增2–3459–06STUDY ON REFUSAL OF RESTARTING OF LARGE DIAMETER AND DEEP PENETRATION PILE AND BEARING CAPACITY CALCULATIONLIU Run ，YAN Yue ，YAN Shuwang(College of Civil Engineering ，Tianjin University ，Tianjin 300072，China )Abstract ：Due to the harsh environmental conditions in ocean engineering ，intermissions occur during the driving of large diameter and deep penetration piles ，which may cause difficulties ，even refusal ，in re-starting the pile. Analytical results show that soil strength recovering is influenced by the soil stratum distribution ，the crack development around the pile ，the cessation time of driving and the soil plug effect in the pile pipe. A calculation method is proposed to identify the developed excess pore water pressure and its time effects in the soil around the pile during driving. Based on the driving records ，the back-figured method is applied to estimate the pile bearing capacity after refusal taking place. The calculated results agree well with the in-situ observed data ，which indicates that the proposed back-figured procedure can be used in similar pile driving situations.Key words ：pile foundations ；drivability analysis ；refusal ；soil restarting ；bearing capacity of single pile1 引 言在海上进行打桩施工，经常会由于天气条件、船只调度、更换打桩锤等原因，造成桩不能连续贯入到设计深度，因此出现了施工中的停锤现象。

海上钢管桩沉桩施工技术要点分析摘要海上钢管桩沉桩施工环境复杂，需考虑潮差、涌浪、寒潮大风及海底地质条件等自然环境因素的影响，且沉桩桩长与直径一般都较大，这些都给钢管桩沉桩带来了难题，故对沉桩施工工艺技术要求高。

本文根据南通市洋口港区桥梁和液化码头工程PPP项目现场沉桩施工当中存在的具体问题和难点，分析了在典型海上沉桩施工中的控制技术要点，具有一定的参考和借鉴价值。

关键词钢构桩制造；测量定位；水上沉桩；夹桩海上沉桩施工风险高、难度大，需要考虑各种自然和人为的影响因素，故对施工技术要求很高，本文分析了南通市洋口港區桥梁和液化码头工程PPP项目中的子项目液体化工码头二期海上钢管桩沉桩施工所需关注的主要问题及存在的难点问题，从保证施工安全和质量的角度出发，提出在沉桩施工技术当中的重点控制过程及要素。

1 工程概况南通港洋口港区阳光岛南侧液体化工码头二期工程拟建于洋口港区西太阳沙码头区，从一期码头栈桥向外延伸，距已建海巡艇码头393m，距已建重件码头477m。

本工程包含栈桥和码头两部分，栈桥长347m，宽为12.35m，设有4个补偿器墩及4个固定墩。

码头G2、G3泊位长度均为195m，与工作平台统一布置。

每个码头泊位均设置2组靠船墩，每组有2座靠船墩，每个泊位共4座靠船墩。

栈桥与码头夹角内侧设置辅建平台，上部布置码头前方综合用房。

本工程所有桩基均为钢管桩，本工程桩长在51m～67.5m之间，共计339根，其中直桩95根，斜桩244根[1]。

2 工程特点及难点2.1 施工环境复杂，有效作业时间短。

本工程地处江苏外海，常年风浪比较大，每年7～9月份为台风多发期，受台风的影响大；每年11月至翌年3月冬季寒潮大风频繁，海上涌浪大，最大波高超过3m，持续时间长，全年平均可作业时间不足15天/月。

2.2 工况条件恶劣，对施工船舶的要求高。

施工水域潮差大，常年风浪大，最大潮差达到8.08m，涨落潮水流流速急，对施工船舶的稳定性要求高，尤其是起重船，船型宜选择1000t以上的平板驳，考虑到大型钢模板吊装和现场的吊距、吊高的需求，起重船的起重能力要达到50t以上。

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。

海上大直径超长钢管桩打桩贯入特性及竖向静载试验分析洪赛伟
【期刊名称】《价值工程》
【年(卷),期】2024(43)9
【摘要】针对海上大直径超长钢管桩承载力恢复时间长以及现场试验匮乏等问题,依托浙江省宁波舟山港六横公路大桥项目二期工程,对2.0m直径、113m长钢管桩进行初打和复打高应变测试以及静载测试,研究了大直径钢管桩沉桩贯入特性以及不同休止时间的承载力恢复特性。

钢管桩沉桩后承载力存在显著的时间效应,沉桩6天后根据复打检测承载力恢复系数达到1.41,沉桩21天后根据轴向抗压试验承载力恢复系数达到2.22,比单桩设计极限值大22.15%。

同时实测发现大直径钢管桩内外泥面高差较小,没有明显的土塞效应。

该工程现场试验成果可为类似海上大直径钢管桩设计和施工提供技术参考。

【总页数】4页(P129-132)
【作者】洪赛伟
【作者单位】中国铁建港航局集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU473.1
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海上大直径超长桩施工关键技术、装备与应用海上大直径超长桩是用来支持海上桥梁、码头和海上风电机组等的重要结构，其施工难度大、风险高，需要研发一系列关键技术和装备。

本文将围绕海上大直径超长桩施工关键技术、装备与应用展开讨论。

一、施工关键技术1.钻孔技术海上大直径超长桩的直径通常在3米以上，长度也会达到30米以上，因此钻孔技术是施工过程中最为重要的一环。

钻孔涉及到岩土工程、钢筋混凝土结构等多个领域，需要科学合理的施工方案。

钻孔机的选型和设计也是至关重要的。

2.安装技术安装技术是海上大直径超长桩施工中的另一个重要环节。

由于桩长大，其自重也很大，如何有效控制倾斜、晃动以及安装精度等问题都需要高超的技术。

同时，安装还需要专业的水下作业设备及技术。

3.材料选择与质量控制海上大直径超长桩的材料选择直接影响其在海水环境下的使用寿命和安全性。

因此，在材料选择和质量控制上需要精心设计。

特别是在钢筋混凝土结构中，应保证混凝土的质量和强度等指标，以确保结构的稳定和安全。

二、施工装备1.定位设备海上大直径超长桩的定位是关键的一环，需要借助定位设备完成。

目前的定位设备主要分为两类：一类是传统的全站仪，可以提供高精度的测量数据；另一类是新兴的激光扫描仪，在减少人工测量的同时还能提供更全面的建模信息。

2.水下作业设备水下作业设备是施工过程中的关键装备之一。

水下机器人已经成为一个不断发展的技术方向，可以有效替代人工作业，大大提高施工效率和安全性。

此外，水下焊机、切割机、钻孔机等作业设备也要保证技术先进、稳定可靠。

3.钻孔设备钻孔设备是施工的核心装备之一，需要根据实际情况选择合适的机型和规格。

海上大直径超长桩的钻孔设备通常采用刀具和钻头组合的方式完成工作，需要保证设备的稳定性、钻头的磨损程度等关键问题。

三、应用领域海上大直径超长桩广泛应用于海上桥梁、码头、海底油气管道和海上风电场等领域。

1.海上桥梁海上桥梁是一个关键的交通基础设施，需要保证其稳定、安全和长期可靠。

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。

海上超长大直径钢管打入桩施工技术海上超长大直径钢管打入桩施工技术简要介绍：一、项目的背景和必要性情况1、项目概况在多数海上、跨江大型桥梁工程中，常采用大直径长钢管的摩擦桩作为桥梁基础。

我国海上桥梁发展刚刚起步，成套的大直径钢管打入桩施工工艺尚未完善，我公司依托杭州湾跨海大桥Ⅳ合同大直径钢管打入桩的施工实施，总结一套完善的海上大直径钢管打入桩施工技术，为以后的设计、施工及教学提供参考。

2、项目研究的目的综观我国桥梁的发展趋势，可以看到世界桥梁建设迎来了大规模的建设高潮。

就中国而言，国道主干线同江至三亚就有5个跨海工程，渤海湾跨海工程、长江口跨江工程、杭州湾跨海工程（在建）、珠、港、澳跨境大桥工程，以及琼州海峡工程。

大型跨海、跨江工程基础采用大直径、超长的基桩是必然的趋势，结构钢管桩、临时钢护筒将大量采用。

完善、先进的打桩技术，配备精良的打桩设备是今后取得水（海）上大型工程市场份额的保证，有利于企业的长足发展。

3、项目的目前市场情况及推广应用前景海上大直径钢管打入桩结构轻，材料省，施工简便，工期短。

质量容易控制，机械化施工程度高。

在大型海上、跨江桥梁桥梁工程和港口工程的基础中被广泛的采用，有广阔的市场前景。

即将修建的渤海湾跨海工程、长江口跨江工程、杭州湾跨海工程（在建）、珠、港、澳跨境大桥工程，以及琼州海峡工程的基础都有可能采用这种结构形式。

二、项目前期科研和工作基础随着近年来我国海上桥梁建设的发展，海上大直径钢管基础被广泛的应用，大多采用大型打桩船进行施工。

在东海大桥的施工中，港湾工程系统对该施工技术有一定的研究，但没有形成系统的理论。

我公司有近海基础施工的丰富经验，主要有海沧大桥、珠海大桥，并参与了东海大桥的海上施工。

海上平台钢管桩施工其实就是海上钢管打入施工，只是规模、直径、长度与结构钢管桩基础有差别，而打入的方法是一致的。

因此我公司对海上大直径钢管桩的打入施工有初步的认识，对海上平台钢管桩施工有一套成熟的工艺。

外海超长大直径管桩沉桩技术分析
励权威;严能波;冯庆旺
【期刊名称】《港口科技》
【年(卷),期】2016(000)008
【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.
【总页数】3页(P15-17)
【作者】励权威;严能波;冯庆旺
【作者单位】舟山市港航管理局,浙江舟山 316000;舟山市港航管理局,浙江舟山316000;舟山港股份有限公司,浙江舟山316000
【正文语种】中文
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跨海大桥超长大直径钻孔桩成桩工艺介绍发表时间：2013-01-09T10:20:18.763Z 来源：《建筑学研究前沿》2012年11月Under供稿作者：唐亮[导读] 结合杭州湾大桥南航道桥超长大直径钻孔灌注桩的施工，该桥施工条件恶劣，桩的直径大，桩长达120多米，受海洋气候的影响较大。

唐亮（湖南交通职业技术学院湖南长沙410004 ）摘要结合杭州湾大桥南航道桥超长大直径钻孔灌注桩的施工，该桥施工条件恶劣，桩的直径大，桩长达120多米，受海洋气候的影响较大。

采用优质海水泥浆进行钻孔护壁、镦粗直螺纹连接、同槽预制钢筋笼、分节沉放、集中料斗、刚性导管水下混凝土灌注、循环管路进行压浆施工工艺。

关键词跨海大桥超长钻孔桩施工Cross sea bridge of super long and large diameter bored pile technologyTang Liang( Hunan Hunan Communication Polytechnic Changsha 410004)Abstract: combined with the South Channel Bridge of Hangzhou Bay Bridge of super long large diameter bored pile construction, the bridge construction conditions, pile diameter, pile up to 120 meters, by ocean climate effect. Using high quality water mud hole wall protection, upsetting straight thread connection, with the groove precast reinforced cage, sectional sinking, concentrated hopper, rigid conduit underwater concrete perfusion, circulating pipe grouting construction technology.Key words: cross-sea bridge bored pile construction1 工程简介杭州湾大桥南航道大桥为单塔双索面斜拉桥，跨径组合为318m＋160m＋100m。