淺海海域大直徑PHC管樁施工裂縫分析及處理方法

高海濤， 梁　捷， 張文喜

(1.中國石化集團勝利石油管理局海上石油工程技術檢驗中心， 山東 東營　257000；

2.上海宏波工程咨詢管理有限公司， 上海　200232)

淺海海域大直徑PHC管樁施工裂縫分析及處理方法

高海濤1， 梁捷2， 張文喜1

(1.中國石化集團勝利石油管理局海上石油工程技術檢驗中心， 山東 東營257000；

2.上海宏波工程咨詢管理有限公司， 上海200232)

【摘要】在淺海PHC管樁施工中，經常造成管樁裂縫缺陷，由于處于海域環境，會給工程造成危害并留有隱患。本文結合渤海淺海海域某工程大直徑PHC管樁打樁施工過程，分析了大直徑PHC管樁出現豎向裂縫的機理，提出了整改建議，并給出了修補裂縫的措施。

【關鍵詞】PHC管樁； 淺海； 打樁； 裂縫； 修補

在大直徑PHC管樁打樁施工過程中，管樁豎向裂縫是影響工程質量的主要原因，而這一問題在淺海海域PHC管樁打樁施工中更為突出。該工程樁基采用直徑1.2m的PHC預應力高強鋼筋混凝土管樁，工法采用先張法,混凝土強度等級為C80。施工過程中，部分管樁出現縱向裂縫，管樁出現的裂縫基本與樁軸線平行，有的為表面裂縫，有的為貫穿性裂縫，裂縫長度一般在2m以下，個別超過2m，基本上裂縫均位于低潮位以上，另外有少部分裂縫位于水面以下。

1大直徑PHC管樁裂縫形成的主要原因

管樁本身存在的微裂紋缺陷和打樁過程中造成的應力過度集中，是產生裂縫的主要誘因。

a.管樁進場把關不嚴格。在管樁進場后，對表面裂縫檢驗不細致，導致存在裂紋缺陷的管樁用于工程。

b.施工措施針對性差。主要是打樁船要適應淺海海域的施工環境，在一般海域插打直徑1.0m以上PHC管樁的作業，應由吃水均在4m以上的專業打樁船完成，淺海海域水深不足4m時，吃水深的大型專業打樁船無法進入，只能吃水淺的打樁船改造替代進行管樁的沉樁，而吃水淺的打樁船船體穩定性差，受風浪影響嚴重，會造成較大的偏差。

c.打樁錘激振力選擇不合理。打樁錘激振力選擇過小，無法滿足沉樁要求；而打樁錘激振力過大，會對樁身造成一定程度的破壞，從而形成裂紋。

d.樁帽處理不當。樁帽為樁頭與打樁錘的連接部分，樁帽與樁頭未完全接觸，造成受力不均衡，容易導致裂紋的產生。

e.錘擊偏心。在管樁自沉入土后，如果不能保證管樁的垂直度，則會造成錘擊偏心，使管樁不均勻而產生裂紋。

f.未采取溜樁處理措施。在沉樁過程中，經常遇見軟弱地層，出現溜樁現象，導致管樁傾斜，錘擊力偏離，單側受力，造成樁頭出現裂縫。

2大直徑PHC管樁裂縫的主要防范措施

針對以上管樁裂縫形成的主要成因，采取的防范措施有：

a.管樁進場后，對管樁內壁及外壁、樁頭位置嚴格檢查，必須符合設計要求。由于管樁表面的細小裂縫不容易被發現，現場灑水在管樁表面，檢驗其裂縫。如出現裂縫密集、貫通縫，不得采用。

b.對打樁船等設備進行針對性改裝，以適應淺海海域的施工環境。采用增加打樁船地錨重量和數量的方法，避免其受風浪及附近航行影響而造成的走錨，有效控制船體穩定性。同時，在風浪超過6級及附近有大型船只航行時，要求暫停施工。

c.通過實驗，確定樁錘的選型和打樁錘激振力，并及時判斷底層硬度，調整樁錘激振力檔位，采取“輕打多打”方式沉樁，控制落錘高度，減小樁錘產生的激振力，有效控制管樁開裂。

d.打樁前確認樁帽與樁頭已完全接觸，對龍口內的鋼絲繩更換，使其均勻分布，選擇加厚硬質紙墊作為樁墊，以減小樁帽與樁頭之間的沖擊力。

e.立樁過程中，首先檢查樁錘中心是否在龍口中心位置，在管樁套入龍口自沉入土后，利用測斜儀測定垂直度，進行調整。經檢查確認垂直度達到要求后，開始打樁施工。

f.在遇見溜樁情況時，應立即停止錘擊，靜壓樁入土，至穩定后，再啟動打樁錘沉樁，避免造成樁頭受力不均勻現象。

3裂縫造成的影響

由于管樁內設計有混凝土，使得完工后的管樁變為一個實心結構的圓柱樁，縱向裂縫對管樁的軸向承載能力及抗水平力的影響比較小。隨著時間的推移，裂縫處的箍筋會逐漸銹斷，以致影響到裂縫附近的管壁，使得管樁的耐久性降低，可能成為造成管樁失效的誘因。

4大直徑PHC管樁裂縫的修補措施

水位變動區及以上部分裂縫的存在對樁的影響比較大，泥面以下基本沒有不良影響，水下區的影響較小。該工程采用了復層礦脂包覆防腐技術對裂縫進行了處理。

復層礦脂包覆防腐技術是指利用緊密相連的四層保護層組合達到防腐效果，四層保護層即礦脂防蝕膏、礦脂防蝕帶、密封緩沖層和防蝕保護罩。其中，礦脂防蝕膏、礦脂防蝕帶是復層礦脂包覆防腐技術的核心部分，含有優良的緩蝕成分，能夠有效地阻止腐蝕性介質對鋼結構的侵蝕，并可帶水施工。密封緩沖層和防蝕保護罩具有良好的耐沖擊性能，不但能夠隔絕海水，還能夠抵御機械損傷對鋼結構的破壞。

4.1PHC樁表面處理

用鏟刀鏟除PHC樁裂縫處內部及溢出的水泥砂漿浸泡物，用砂紙、電動鋼刷打磨PHC樁表面，清除附著的海生物、油污等。

4.2安裝支撐卡箍

根據PHC樁的裂縫長度和位置以及包覆長度，用螺栓緊固好卡箍，來支撐玻璃鋼外殼。

4.3涂抹礦脂防蝕膏

低溫作業時，礦脂防蝕膏使用前需進行加熱，再用塑料刮板涂抹；常溫作業時，可直接使用，每次取少量礦脂防蝕膏，將其在PHC樁表面均勻分布。對于裂縫處和有空隙的部分一定用礦脂防蝕膏將裂縫和空隙填滿抹平。礦脂防蝕膏用量為：光滑表面約300g/m2，特別粗糙的表面約400～500g/m2。

4.4纏繞礦脂防蝕帶

由樁底部向上螺旋狀包裹，至樁頂部時，用礦脂防蝕帶完整地纏繞一圈，用力將礦脂防蝕帶拉緊鋪平，將里面的空氣壓出。包裹時必須保持有50%以上的礦脂防蝕帶重疊；每卷礦脂防蝕帶交接處的頭尾重疊要求有150mm的寬度。

4.5安裝防護罩

防護罩提前預制，在包裹礦脂防蝕帶后，即可安裝防護罩，防護罩由底向上安裝。在安裝防護罩時，對準螺絲洞口的位置，檢查位置正確后，鎖緊螺栓，螺栓要隔天用專用扳手鎖緊，共緊3遍。注意螺絲鎖緊的順序及扭力矩大小，推薦的最大扭力矩為28N·M。在接縫處安裝擋板，擋板也要涂上礦脂防蝕膏，擋板與防護罩材料相同，以防止安裝防護罩時刮破礦脂防蝕帶。

4.6端部密封

在防護罩下端部安裝支撐卡箍，防止玻璃鋼外殼下滑，并在其縫隙處使用水中固化型環氧樹脂密封；防護罩上端部用水中固化型環氧樹脂密封。水中固化型環氧樹脂的使用方法為：環氧樹脂和固化劑的比為1∶1，固化時間為0.5～1h。

4.7掛片實驗

在PHC管樁環境下，放置保護試片和未保護試片，對其腐蝕速度進行比對試驗，確定該方法對管樁保護的有效性。通過3個月的試驗，表明復層礦脂包覆防腐技術對PHC管樁的防腐保護作用達到了預期效果。

5結語

為消除裂縫，對淺海海域大直徑PHC管樁采用復層礦脂包覆防腐技術是一種行之有效的方法。復層礦脂包覆防腐技術具有長效經濟的防腐蝕效果，作為淺海海域的鋼結構和鋼筋混凝土設施的反腐技術(如：跨海大橋、鉆采平臺和港口碼頭腐等)具有廣泛的適用性。

水利部： 繼續推進六方面水利改革

從日前在京召開的水利部全國水利廳局長會議上獲悉，今年水利部將以水行政審批制度、水資源管理體制、國家水權制度建設、水價、創新水利投融資機制、水利工程建設和管理體制等六方面為重點繼續深化水利改革。

今年水利部將在水行政審批制度改革方面，以簡化審批手續、提高審批效率為重點，推進項目前置審批事項分類合并實施；在水資源管理體制改革方面，以落實最嚴格水資源管理制度為重點，強化用水需求管理，加快建立規劃水資源論證制度和水資源督察制度；在國家水權制度建設方面，堅持頂層設計和基層探索相結合，積極穩妥推進水權制度改革，制定出臺水資源確權登記辦法、健全水權交易制度、建立水資源用途管制制度；在水價改革方面，深入推進農業水價綜合改革，建立科學合理的水價形成機制，抓好試點，完善政策措施，強化用水計量；在創新水利投融資機制方面，堅持政府和市場兩手發力，著力完善公共財政投入政策、落實金融支持政策、鼓勵社會資本參與水利建設；在水利工程建設和管理體制方面，創新水利公共服務提供方式，推進水利工程建設與管理的專業化、市場化和社會化。

據悉，去年水利部大力推行簡政放權，水行政審批事項由48項減至22項，對取消事項加強監管和服務；水利投融資體制改革得到深化，2014年水利建設投資達到4881億元，較2013年增長11%。

來源：光明日報 中國水力發電工程學會網2015年1月13日

http://www.hydropower.org.cn/showNewsDetail.asp?nsId=15371

中圖分類號：TU473.1

文獻標志碼：A

文章編號：1005-4774(2015)02-0016-03

Analysis and Treatment Method of Shallow Sea Large-diameter PHC
Pipe Pile Construction Crack

GAO Hai-tao1, LIANG Jie2, ZHANG Wen-xi1

(1.SinopecShengliPetroleumAdministrationOffshoreOilEngineeringTechnicalInspectionCenter,

Dongying257000,China;

2.ShanghaiHongboEngineeringConsultingManagementCo.,Ltd.,Shanghai200232,China)

Abstract：Pipe pile crack defects can be frequently caused in shallow sea PHC pipe pile construction. The project can suffer from danger and hidden danger can be left since the project is located in marine environment. In the paper, large-diameter PHC pipe pile driving construction process in one project of Bohai shallow sea waters is combined for analyzing mechanism of vertical cracks on large-diameter PHC pipe piles, corrective recommendations are proposed, and measures to repair cracks are given.

Keywords：PHC pipe pile; shallow sea; pile driving; crack; repair