煤碼頭水下PHC錘擊樁施工監理控制要點

摘要：本文從工程施工的角度，采用工程實例對碼頭水下樁基施工的過程，從設備選型、打樁參數確定、作業順序、關鍵工序控制等方面提出了相應的措施，對確保工程施工的安全和質量，有一定的指導作用。

關鍵詞：頭水下地基處理；錘擊PHC管樁；質量監理；安全監理

一、工程概況

某2×600MW燃煤發電廠地處長江南側江蘇省境內，長江流域多為沖積平原，其3.5萬煤碼頭水下地基處理采用的錘擊沉樁工藝，碼頭設計長度為232米，寬度為27.6米，土質情況從上而下為：粉細砂間夾亞粘土、亞粘土、亞砂土間夾粉細砂或輕亞粘土、粉細砂間夾亞粘土或亞砂土、亞粘土、粉細砂。基樁持力層大部分以亞粘土為主，樁最長約56米，基樁入土深度較深，施工過程中對樁身強度和錘擊能量要求較高。根據試樁報告，采用預應力高強度混凝土管樁（Ф1000PHC，壁厚130mm；Ф800PHC，壁厚110mm），設計單位采用三航局預制廠定型產品￠1000mm、￠800mmPHC樁。其中碼頭樁232根，為B型，外徑1000mm，壁厚130mm，長度為53～56m，砼有效預壓應力7.87MPa；平臺樁30根，為C型，外徑800mm，壁厚110mm，長度為50～51 m，砼有效預壓應力10.34MPa。所有PHC樁的上節長度為30m，混凝土標號C80。

二、錘擊樁施工方法

根據本工程樁型、地質情況、施工條件及工期要求，選用 “三航樁六號”打樁船進行水上沉樁，該船型長48m，型寬22m，型深4m，架高64m，樁船配有德國產DELMAG-100型柴油打樁錘，打樁錘性能如下：

上活塞重量 10000kg

打擊次數 36～45次/分鐘

作用于樁上的最大爆炸力 2600KN

最大行程 3.4m

四級油量相應的打擊能量：

1擋 213860N·m

2擋 256820N·m

3擋 306860N·m

4擋 333540N·m

沉樁施工轉角成果采用電腦編程計算，并進行手算復核。

沉樁順序：沉樁順序以先平臺后碼頭、下游→上游、岸側→江側為原則。平臺及碼頭下游第四分段沉樁順序較為復雜，給開始的沉樁帶來一定困難，要適當控制沉樁速度，同時加強對接合部碼頭及引橋沉降位移觀測。下游碼頭接合部沉樁完成后，按上述原則并呈階梯形向上游施打。

打樁船錨位布置：1）平臺及碼頭與原碼頭接合部排架沉樁作業沉樁作業由南向北并由東向西進行，樁船船艏向下游布置，牢錨船、構件駁船布置于打樁船的上游，打樁船前抽芯纜系于原煤碼頭系船柱上，并拋錨于引橋下游和平臺岸側。兩邊錨均由拋錨艇拋于船的北南兩側及系于原碼頭系船柱上。2）除接合部外碼頭沉樁作業 平臺、碼頭沉樁作業時，其樁船艏向岸側方向布置，打樁船前抽芯纜拋于近岸水中，下游側邊錨系于原煤碼頭系船柱上，打樁船上游側邊錨由拋錨艇拋于船的上游側，將牢錨船、構件駁拋錨于樁船的上游側。沉樁由下游向上游呈階梯形施打，沉樁過程中根據需要牢錨船和樁駁逐漸向上游移位。

錘擊沉樁質量控制：1）沉樁作業前，對鄰近原有碼頭及平臺的一期碼頭基樁樁位進行仔細核對，并將核對情況及時與設計聯系，同時對沉樁水域水下地形實測，并對妨礙沉樁的障礙物予以清除。2）樁運至現場應及時根據預制廠提供的資料進行復檢，做好復檢記錄。并報監理工程師驗收。3）對于要求接地的基樁將樁頂主筋鑿露并與接地扁鐵相連。4）本工程沉樁以標高控制，貫入度作為校核。 5）為減少打樁的錘擊應力峰值，防止樁頂破碎，在樁頂墊厚度為20cm的包裝箱紙墊。為確保沉樁時樁頂受力均勻，紙墊制作要確保平整。 6） 因地層較軟，初打時可能下沉量較大，宜采取低提錘，輕打下，隨著沉樁加深，沉速減慢，起錘高度可漸增。在整個打樁過程中，要使樁錘、樁帽、樁身盡量保持在同一軸線上。必要時應將樁錘及樁架導桿方向按樁身方向調整。要注意盡量不使管樁受到偏心錘打，以免管樁受彎。打樁較難下沉時，要檢查落錘有無傾斜偏心，特別是要檢查樁墊樁帽是否合適。如果不合適，需更換或補充軟墊。每根樁宜連續一次打完，不要中斷，以免難以繼續沉樁。 7）錘擊沉樁以標高控制為主，貫入度作為校核，當貫入度出現異常時，應立即停止施工，經與監理、設計、業主共同研究處理后方可正常施工。8）打樁船移船時，應密切注意錨纜狀態，安排拋錨艇在現場值班，避免抽芯錨纜等刮碰已打好的樁。9）沉樁控制應嚴格遵照設計及有關規范要求，沉樁過程中若發現異常情況，應立即停錘，及時會同設計等分析研究，采取有效措施后方可繼續沉樁。10）沉樁結束應及時夾設聯系圍囹，設置明顯標志，夜間設立航標警示燈，以防過往船只和施工船舶碰撞。11）當沉樁偏位超過標準規定時，應暫停施工，及時匯報，當解決方案確定后方可正常施工。

本工程下游端緊鄰已建一廠碼頭，對工程沉樁有一定影響。本工程樁基布置有不少斜樁，有平面扭角，布置復雜，沉樁要求高。因此此樁基施工是該碼頭施工的關鍵所在，在施工中必須注意以下事項：

⑴沉樁控制測量：平臺、碼頭沉樁定位采用打樁船配備的GPS全球衛星定位系統，另配二臺J2經緯儀分別架設于老碼頭引橋、碼頭上采用前方交會法進行沉樁定位校核。為了保證沉樁定位的精度，二臺J2經緯儀的交會角控制在60°～120°。同時，用一臺DS3水準儀控制沉樁標高。

⑵對碼頭的位移和沉降進行觀測，具體如下：在老碼頭和引橋上設置永久性觀測點，在老碼頭上設置永久性觀測基點；觀測時間以設點時開始，直到工程通過竣工驗收為止；工程竣工驗收時，向業主提供一套完整的碼頭沉降、位移觀測資料；

⑶本工程的樁尖需穿通④-1及④-3中密～密實砂層而進入沉樁有一定難度的中密～密實的⑥層持力層。根據類似工程施工經驗，必須在第一節樁尖加焊樁靴，以加大樁的穿透能力。樁靴由PHC樁生產廠家制作，采用A3鋼板，厚20mm，長100cm，并配制六根肋板。為加強樁的抗錘擊性能，在樁頂3米長度內混凝土中加入適量鋼纖維；為消除打樁過程中的水錘應力影響，確保打樁安全，在管樁芯內開孔進行排水、排氣，并在沉樁完成后及時進行封堵處理；

⑷上節樁與下節樁在陸上對位后進行焊接。對接精度要求上下節樁軸線錯位不大于2mm；焊接前，先確認管節是否合格，端板是否平整合格。然后對端板除污、除水、除油、除銹，坡口處呈金屬光澤后方可施焊。焊接拼縫應滿足如下允許偏差值：

管樁樁身彎曲度： ≤L/1200；

管樁兩端板之間間隙 ≤2mm；

坡口錯位 ≤2mm；

電焊高度 ≤1mm。

焊接采用NBC-500二氧化碳氣體保護焊設備。該焊機用氬氣代替保護劑，自動進焊絲，對于垂直的、平躺的、斜放的PHC樁都能進行焊接。兩樁的間隙，必須達到設計或規范要求時才能焊接。若間隙過大，樁架應能作一些調整，嚴禁強行糾偏或在間隙過大時進行焊接，使整樁變形或產生不應有的應力，焊接時電流強度與所使用的焊機和焊絲相匹配，送絲均勻；表面加強焊縫高度為12mm，力求平滑；嚴格檢查樁的端口平整度，樁管節對接時其端口平面完全吻合；樁焊接要焊透、焊滿，施焊人員持證上崗操作。焊縫質量按二級標準進行檢驗控制，除進行外觀檢查外，用超聲波對接縫進行檢查。

⑸沉樁偏位按《港口工程質量檢驗評定標準》執行，樁位允許偏位：直樁不得大于150mm，斜樁不得大于200mm。

⑹本工程樁基檢測執行《港口工程樁基動力檢測規程》，檢測結果：單樁極限承載力最大9000KN，最小7600KN。

⑺打樁過程中應詳細記錄各種作業時間，每打入0.5-1m的錘擊數、樁位置的偏斜、最后10擊的平均貫人度和最后1m的錘擊數等。

三、水上沉樁施工的質量監理要點：

⑴選擇滿足設計要求的樁錘及樁船進行本工程樁基的沉樁施工。

⑵沉樁施工前，必須對樁錘及樁船質量進行嚴格檢查，確保滿足設計及規范要求。

⑶基樁施打定位采用GPS全球衛星定位系統，經緯儀前方交匯校核，為此必須合理選擇控制點，確保其相互通視，交匯角必須控制在60 o～120 o之間，以及后視距離大于前視距離的要求。正面鏡在沉樁過程中，加強對后視點的校核。

⑷嚴格按照設計及規范要求控制基樁的平面定位及停錘標準。

⑸根據地質分布的不同情況，合理選擇錘能。

⑹經緯儀選用“十字絲”自由分中控制樁中來進行定位，且不分主次鏡，經緯度儀對后視及轉角時，必須注意正倒鏡及轉角的順逆時針方向以避免出錯。

⑺基樁的樁身傾斜及樁身扭角，分別由樁架仰俯角度，經緯儀的觀測及樁船上岸上插花桿按照規范要求嚴格控制。并及時用坡度尺復 測斜樁的斜度，直樁的垂直度用經緯儀觀測，以加強垂直度的控制。

⑻鑒于本工程基樁自由長度長，地表層覆蓋土質較軟及地質分布較為復雜，沉樁施工中必須經過不斷摸索，確定基樁定位的提前量，以確保沉樁質量，尤其是控制好仰俯打樁的樁身傾斜度及樁身偏位。如因地質問題，樁基發生偏移過大時，立即向有關單位匯報，商定措施，如拋砂等穩定措施。

⑼基樁沉放結束后，必須及時采取固定措施，以起穩樁作用。

⑽沉樁施工過程中，必須在設計所規定的流速，風浪及船行波等要求的范圍進行施工，并定期檢查錨纜情況，以防走錨，影響沉樁質量。

⑾下樁壓錘后，嚴禁移船糾偏。

⑿沉樁施工過程中，必須確保樁錘、替打、樁身三點一線，避免偏心錘擊。

⒀根據試打樁情況，并結合地質條件，合理選擇墊木，確保錘擊應力有效地擴散與傳遞。

⒁如樁頂發生破碎，及時上報，經有關部門批準后進行樁頭處理，方可進行下一道工序施工。

四、水上沉樁施工的安全監理要點

⑴工程船舶施工期間必須發布航行通告，并安裝顯示信號，霧天另需設置港作巡邏，確保施工船舶及過往船舶的航行安全。

⑵施工期間，必須堅持每日收聽天氣預報，及早做好防風、防雨、防臺的各項準備工作，夏季施工另需做好防暑降溫工作。

⑶定期檢查錨纜情況，尤其是在進行合錨的情況下，以防發生走錨或錨纜斷裂現象；另現場增設港作拖輪及拋錨艇，以起應急之用。

⑷樁船及牢錨船上絞車必須定期檢查與保養，以防制動失靈。

⑸纜繩處必須設置醒目安全標志，并派專人監管。

⑹沉樁期間，樁船移船必須做到輕絞慢行，以防纜繩刮碰構筑物或刮傷人員。

⑺沉樁期間，必須注意風、浪、船行波等對樁身穩定所帶來的影響，以防對樁身帶來不良后果。

⑻擱樁與吊樁必須符合設計及規范要求。

⑼作業人員必須穿好救生衣，戴好安全帽。

⑽嚴禁起吊構件下站人。

⑾沉樁結束必須及時夾設聯系圍令，以確保樁身安全。

作者簡介：

于平，男，1965年8月出生，漢族，高級工程師，多年從事火力發電廠工程監理工作。