东南岩土 | 三峡青口盐场450MW渔光互补项目：水上PHC管桩锤击沉桩施工关键技术全解析

摘要：三峡青口盐场450MW渔光互补光伏复合项目，作为在复杂潮间带滩涂实施的标杆工程，其水上管桩施工面临巨大挑战。本文以该项目为例，深度剖析在7828亩深厚淤泥地质条件下，PHC管桩锤击沉桩的关键技术。项目创新应用“GPS+全站仪”双控定位、分区沉桩策略及“贯入度-标高”双控终锤标准，成功完成超54万延米管桩施工。文章系统阐述工艺原理、核心流程、质量控制要点及创新实践，为同类水上光伏工程提供重要技术参考。

关键词：渔光互补、水上光伏、PHC管桩、锤击沉桩、淤泥地质、施工工艺、质量控制

一、工程挑战与工艺选择

项目背景：项目位于连云港经济技术开发区，总装机容量450MW（直流侧540MWp），占地7828亩。桩基分柔性支架桩和固定支架桩两大类：

• 柔性支架桩：柔性支架桩型选用‌预应力高强混凝土管桩‌ (Prestressed High-strength Concrete pile)PHC 600AB-110和PHC 600 AB-130，混凝土强度等级为C80，总长417，256米。共分边桩（桩长21m）、中桩（桩长19m）、抗风桩（桩长15m）三种桩型，其中边桩最小入土深度应不小于15m，中桩最小入土深度应不小于13m。施工过程中以标高控制为准。

柔性支架结构桩基平面布置示意图

• 固定支架桩：固定支架光伏子串单元共有2种形式，2×26块组件子串单元、2×13块组件子串单元。其中每个2×26块组件子串单元由7根桩基础组成，间距为4.7m，每个2×13块组件子串单元由4根桩基础组成，间距为4.7m。固定支架桩基础采用‌预应力高强混凝土管桩PHC400AB-95管桩，最小入土深度应不小于6.8m，桩长约13m，总长123，144米。

固定式支架单元桩基平面布置示意图

• 防腐和连接要求：依据《工业建筑防腐蚀设计标准》(GB/T50046-2018)规定，所有PHC管桩桩身混凝土耐腐蚀性能需满足以下要求，以应对盐雾腐蚀环境：①抗硫酸盐等级KS120>0.85；②28d龄期氯离子扩散系数DRCM≤4.0×10-12m²/s。所有桩接头采用机械连接。

核心地质难题：场地以深厚淤泥层为主（占比超60%），表层承载力极弱，属典型软弱地基。

工艺选择依据：针对深厚淤泥质土层（局部达3层）的地质特点，锤击沉桩工艺因其强穿透能力、施工效率高、综合成本相对较低的优势被选为核心方案。

工艺核心原理：利用打桩船搭载大能量柴油锤（如DD32型，锤重3.2吨），通过锤击产生的巨大动能，克服土体阻力（特别是桩端阻力），将预应力高强混凝土（PHC）管桩垂直击入至设计持力层。施工需精准控制：

• 精准定位：确保桩位偏差最小化。

• 能量有效传递：保护桩头，防止破碎。

• 科学终锤：确保桩基承载力满足设计要求。

二、核心施工流程与关键技术控制

1. 测量定位：水上施工的“生命线”

控制网布设：采用“2台网络RTK + 1台高精度全站仪（RTS112R5）”构建三级坐标控制网，每60-100米设置稳固水准点，并严格执行月度沉降复核。

阵列放样与编码：采用“X向英文字母 + Y向数字”的阵列编码规则，赋予每个桩位唯一ID，实现施工全过程质量精准追溯。

创新点：首创“阵列编码法”，有效解决滩涂区域无显著参照物的定位难题。

放样精度控制：

应用GPS实时差分技术（流动站），要求两测回观测偏差＜20mm。

平面定位误差严格控制在≤50mm（通过RTK+全站仪前方交会法实现）。

水准闭合差≤12√K mm (K为公里数)，导线方位角闭合差≤±40√n秒 (n为测站数)。

2. 管桩运输与验收

特殊防腐与结构处理：桩顶以下1.5米处预埋2个对称φ50排气孔，有效释放沉桩过程中的孔隙水压力，防止“水锤效应”导致桩身开裂。

运输保障：配置3艘300吨级方驳船和2艘大马力拖轮（900KW + 450匹）组成编队，确保管桩海上运输安全高效。吊点间距宜严格控制在0.5-0.6倍桩长。

现场复检：管桩进场后逐根检查，重点关注桩身裂缝、端头平整度，并核验氯离子检测报告。

3. 打桩船作业与锤击沉桩核心控制

船舶与设备配置：

主力打桩船：4艘配备12米桩架的打桩船。

锤击设备：4套DD32型柴油锤（锤重3.2吨）。

定位辅助：2艘900KW大马力拖轮。

精准测量：1台高精度全站仪（RTS112R5）用于关键坐标复核。

沉桩关键流程：

打桩船定位与锚泊：

创新锚泊系统：首创“地笼+水下抛锚”双模式定位。

顺岸作业：船首缆系岸侧预埋地笼。

离岸作业：采用后八字锚水下精准抛投。

潮汐窗口期短，每日有效作业时间≤4小时，锚缆配备张力传感器实时预警。

吊桩入龙口：前倾约3°吊桩，后倾约5°使桩平稳进入龙口。

压锤稳桩与校正：利用GPS/全站仪进行三向定位监控，确保桩身初步垂直度。

分级锤击沉桩：

初锤轻击：低档油门，使桩缓慢入土稳定。

垂直度监控：全程监测，斜率＞1%时立即停锤校正（使用桩架倾角仪+经纬仪复核，确保垂直度≤1%）。

防溜桩措施（淤泥区关键）：下桩时预判滑移量，桩尖需超前设计位置1-2米下桩。

防偏心锤击：确保替打与桩径匹配（间隙1-2cm），桩锤-替打-桩身轴线激光校准。潮汐急流期暂停作业。

终锤控制- “贯入度-标高”双控标准：

核心原则：以桩顶达到设计标高为主要控制指标，贯入度作为辅助校核指标。

柔性支架桩(PHC600)：设计标高为主，D100锤贯入度≤12cm/击（2档油门）。

固定支架桩(PHC400)：贯入度≤3mm/击时，标高允差可放宽至+1米。

校核要求：最后10击平均贯入度≤3cm/击（锤击计数器记录）。

异常处理铁律：出现“贯入度突变＞20%或＞5cm/击”、“桩身可见裂缝”、“持续偏位无法纠正”三种情况之一，必须立即停锤，分析原因（常需启动地质复勘）。

4. 质量通病防治

桩身开裂：

严格控制锤垫（桩垫）弹性，每击打约80根桩后强制更换。

利用预埋排气孔有效降低水锤压力。

桩位偏位超标：

沉桩完成后2小时内安装夹桩围囹固定。

在关键区域设置GPS定位警示浮标，辅助后续施工定位。

岸坡失稳扰动：

采用“跳打”施工策略，相邻桩施工间隔≥5倍桩径。

在岸坡敏感区域布设沉降观测点，实施动态监控。

三、质量验收硬指标

• 管桩的施工允许偏差：

注：光伏方阵的一组支架桩柱施工完毕后，应及时对方阵的一组支架桩柱同时进行桩顶标高、桩中心位移偏差及垂直度检测调整，以保证光伏方阵钢支架的精确安装。

• 桩基检测

本工程桩基应进行柱身承载力检测和柱身完整性抽样检测，检测范围为所有基桩。其中，桩身承载力检测数量不少于总柱数的1%；桩身完整性检测数量不少于总桩数的2%，检测桩位置选取时，应按比例分布在每个光伏子系统区内。

桩基静载检测现场照片

四、技术创新亮点

精细化测量与可追溯管理：“阵列编码法”实现桩位唯一ID管理。

数字施工管理：应用桩基质量二维码追溯系统，贯入度实时监测报警平台。

复杂水域高效锚泊定位：“地笼+水下抛锚”双模式自适应定位系统，保障船舶在潮汐、淤泥环境下的稳定性。

科学终锤双控标准：“贯入度-标高”双控策略，有效应对淤泥地层承载力变化，确保单桩质量。

针对性防裂防腐设计：严格氯离子扩散系数控制+预埋排气孔，双重保障桩身耐久性。

五、结语

三峡集团青口盐场450MW渔光互补项目，通过精细化测量网格（阵列编码+双控网）、动态贯入度-标高双控策略、定制化防腐蚀管桩（氯离子控制+排气孔）以及创新船舶锚泊定位系统等核心技术，成功攻克了潮间带深厚淤泥区大规模水上沉桩的技术难题，实现了单船日均沉桩35根，峰值达120根/日的高效施工。本项目的成功实践，为沿海滩涂地区大型渔光互补项目的水上管桩施工提供了成熟可靠的技术范本和宝贵经验。

随着渔光互补项目向更深、更开阔水域推进，新的技术挑战已然显现。

讨论话题：

在浪高＞1.5m的开放水域环境下，如何有效保证沉桩的垂直度精度？

面对更强的盐雾腐蚀环境（如外海），现有的PHC管桩防腐措施（氯离子扩散系数控制）是否需要进一步升级？您建议采用何种增强方案？

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