小型PHC管樁在東灶新河套閘工程中的應用

湯小建 姜圣軍

(南通市通州水利建設工程有限公司，江蘇南通 226300)

1 工程概況

東灶新河套閘工程凈寬為16m，參照Ⅲ級船閘，設計排澇流量180m3/s。由于套閘工程位于新圍墾區內，地基沉降量大，需要進行地基處理，設計對上下閘首以及下游導航翼墻、擋墻基礎采用30cm小型預應力管樁基礎，單樁承載力為 250kN，復合地基承載力為170kPa，樁間間距為120cm以及160cm(通航孔底板處)，PHC管樁長7m，管樁數量為8499根。

2 施工方法

2.1 PHC樁的采購

本工程 PHC管樁數量大，樁長為7m，樁徑為φ30cm，樁制作持續時間長，由于管樁樁徑較小，市場上生產30cm管樁單位較少，生產7m長樁的設備少，為此經考察南通附近多個廠家后將生產任務委托具有專業資質的廠家進行制作，經業主、監理單位考察后該廠生產的管樁質量較好，生產時將其他分廠的預制設備調入南通分廠進行生產，確保了施工進度。管樁在廠內經蒸養達到強度后，通過平板車運送至施工現場。

管樁吊運采用專用的U形卡具，裝車后，用鋼絲繩固定，并用手動葫蘆將鋼絲繩張緊，同時設置防止滾動的楔形塊。現場堆放選擇堅實的場地，底部設置木棱，堆高不能超過3層。

2.2 現場施工準備

管樁閘首段設計底標高為－7.65m，下游導航墻、擋墻設計底標高為－5.3m，現狀地面為0.5m;開挖深度(8m以及6m)較深，一次性開挖到設計位置不利于靜壓管樁機械的施工，靜壓樁機自重大，要求地基承載力不低于140kN/m2。如何滿足靜壓樁機的地基承載力要求高的特點是水利工程管樁施工的重點、難點，一是要考慮樁基施工方便，二是要經濟節約，減少工程成本。為此，依據水利工程結構特點、合同工期及場地具體情況，經過綜合考慮，統籌規劃，PC樁基施打高程擬定為閘首－6.2m，導航墻－4.0m，上部土方利用水力沖挖機組進行開挖。開挖面與設計樁頂的土方作為保護層土方，部分軟弱地段將部分軟土挖除，表層填干燥的砂土，利用挖掘機來回碾壓將土層中的水分擠壓出來。經3～4遍的擠水作業，土層的承載力可滿足靜壓樁機施工需要。在管樁施工后利用挖機開挖保護層土方至樁頂，人工清理出樁頭。由于基坑開挖較深，靜壓樁機地基要求高，必須對基坑開挖面進行強降水措施，采用南通沿海地區成熟的無砂混凝土管井技術降低地下水位，在土方開挖前于基坑上口邊坡設置間距20m(導航墻處25m)、井深20m的無砂混凝土管井將水位降至施工工作面以下50cm，同時沿樁機施工區域向外2m開挖寬1m、深70cm左右的明溝進行邊坡夾心黏土層的滲水，平時安排專人進行抽水以及疏通排水溝;閘塘邊坡利用黑色聚丙烯編織土工布進行防護，防止雨水沖刷。

2.3 管樁施工順序

先施工閘首管樁，在閘首管樁施工完成后進行導航墻管樁的施工，閘首沉樁施工的主導流向為:從中間向兩側施打，避免邊上樁施工擠壓土質而影響中間樁不易施工。

下游導航墻施工主導流向為:從南向北施工，內側向外側分段逐步后退法進行施工。

下圖為預應力管樁施工順序示意圖。

預應力管樁施工順序示意圖

2.4 管樁施工流程

場地平整→樁位放樣→樁機就位→管樁起吊、夾樁→對樁位→調整垂直度→壓樁→利用管樁進行送樁→測量控制、送樁到位→驗收→移機繼續下根樁施工。

2.4.1 測量工程

對設計文件所提供的測控平面和高程控制網點進行現場踏勘交接點位，在此基礎上，根據施工要求擴展平面和高程控制網點。平面控制網點利用GPS定位，高程控制網點按三等水準測量要求接引。

對已建的測量控制點加以保護，施工過程中定期、經常檢測，及時糾偏。隨著施工的進度，控制點移位須及時校核，已建部分相互之間校核，盡早發現問題，盡早改正。測量定出樁位后，用紅竹筷打入土中，留出地面5cm，防止樁機大小船擠掉樁位同時又保證樁位的確認，防止錯、漏樁。壓樁時利用預先制作的圓形彩鋼瓦在地面劃出樁位圓圈，樁基施工中對部分軟弱地段利用經緯儀隨時校核樁位，對施工好的樁頂高程進行復核，保證樁頂高程滿足規范要求。

2.4.2 試樁

為大規模沉樁施工提供依據，根據設計要求先進行了試樁，本工程為摩擦樁，壓樁控制按照設計樁長進行，試樁位置選擇在閘首基礎內，按設計樁長試壓3根樁，在試樁過程中全程跟蹤檢測，通過對樁基初、復打試驗，待停置24h后，用與樁的設計極限承載力相等的終壓力復壓，樁機復壓承載力大于設計要求值，確認樁基承載力大于設計值，樁身穩定，按試樁的數據經設計單位確認后進行施工數據的控制，施工時管樁頂高程必須滿足設計需要，防止對閘底板鋼筋產生影響。

2.4.3 沉樁定位

沉樁定位采用2臺經緯儀和1臺水準儀控制。由于本工程需要送樁，靜壓樁機可以利用管樁進行送樁。沉樁前在送樁桿上畫上刻度，以便沉樁控制使用。沉樁控制原則:以標高控制為主，壓樁噸位控制作參考。

2.4.4 施工機器配置

為減少施工時的噪音污染，管樁施工采用靜力壓樁法，選用抱壓式靜壓樁機，采用雙夾持器，較長的夾具可以更有效地保證樁身的垂直度，可在不增加夾樁力的情況下增大摩擦力，減小對樁身的側壓力。配備1臺套400t靜壓打樁設備，同時配備1臺25t吊機，進行管樁的現場下樁。

2.4.5 樁基施工

在每個設計單元塊中，沿縱向軸線為中心向兩側方向施打，對基礎標高不一的樁，先深后淺，盡可能使土層做到擠密均勻。

根據基準點進行放樣，將軸線控制點引出場地之外6～8m，做好測量控制網建立工作，然后根據控制線和設計圖紙樁位尺寸放出每一根樁的樁位，施工過程中應經常復核樁位，防止因施工等原因造成樁位位移。

壓樁機就位。樁機移至樁位位置，將樁機調平，用機上吊車吊起管樁徐徐插入樁機的夾持器內，當管樁下端離地面20cm時，逐漸抱緊夾持器，夾樁壓力不大于5MPa，并應逐次加壓。使管樁中心對準樁位中心，根據工程實際情況采用無樁尖的壓樁。

樁插入時根據機上水平儀調節器平機臺，采用經緯儀在兩個垂直方向進行校測，監控樁身垂直度，其偏差不大于0.15%。若樁身垂直度偏大，須拔出重新插樁，并根據經緯儀指示調節機身水平度使樁身垂直;現場技術員需對壓樁過程全過程控制，以保證樁的垂直度。

壓樁時隨時注意樁身和壓力表的變化情況，當遇有壓力值突然下降、沉降量突然增大、樁身突然傾斜、樁身混凝土破碎、地面明顯隆起及鄰樁上浮或位移過大等情況時應暫停壓樁，及時與設計、監理等有關人員一起分析原因，采取有效措施后再繼續施工。每根樁應一次連續施工完畢，中途不得無故中斷。

施工過程中對發現的斷樁或樁頭有缺陷的樁作廢樁處理，重新換樁進行施工。

在樁打至距地面80～100cm后停止靜壓，在樁頭上套上送樁管樁，樁與送樁管的縱橫軸線保持在同一直線上，并在同一班次內沉到設計標高。標高控制利用架設水準儀引測高程控制點，通過觀測送樁管上的刻度線進行高程控制。樁頂標高用水準儀控制:樁頂標高=水準點高程+儀器高度(讀尺)—樁墊木厚—送樁桿讀尺數。本工程樁基設計屬摩擦端承樁，沉樁以設計樁尖標高控制為主，標高以最后壓樁壓力雙控為原則。

在送樁管樁上標注尺寸，使樁頂標高控制在－20～+20mm之間。同時打樁過程中對樁的斜度、位置跟蹤測量，打樁平面位置控制偏差小于50mm。

做好打樁記錄，靜壓時間、次數等一一注明。

3 樁身質量檢測

在樁頂土方開挖后對樁身質量進行檢測，為防止機械破壞樁頭，樁頂土方留設保護層由人工清除，對管樁中間的孔利用砂土填塞密實，按《建筑地基處理技術規范》(JGJ 79—2012)以及《建筑基樁檢測技術規范》(JGJ 106—2003)要求進行承載力試驗，試樁靜載按各部位1%總樁數量、小應變按10%總樁數量進行檢測，經工程質量檢測部門檢測:上閘首273號、282號、509號、500號、683號、1058號、120號單樁承載力實測值取500kN，單樁特征值取250kN;單樁復合地基1250號、1046號、920號、868號、766號、454號、229號復合地基相對變形12mm，對應荷載大于340kPa，單樁復合地基承載力特征值取170kPa;各樁的小應變檢測符合規范要求，樁身無缺陷。

4 質量控制

嚴格按設計要求采購合格的管材，按規范要求施工，確保施工質量達到合格。

接到正式圖紙后，組織工程技術人員認真閱讀圖紙明確設計意圖，詳細了解施工區域的地質情況與設計要求，并做好施工圖自審和技術會審工作。

熟悉施工規范、規程，掌握施工技術標準，并在施工前組織全體施工人員進行詳細技術交底，作好記錄和會簽。

所有測量儀器以及樁機儀器設備都必須經計量部門鑒定合格后，方可使用，并統一計量標準。

接到試樁通知后應立即做好施工打樁準備，試打樁時應做好詳細試樁記錄，交有關單位簽字蓋章，并確定工程樁的施工控制標準與方法。

現場質檢員或記錄員，在打樁前會同建設、監理等有關單位人員共同作好管樁的預檢工作，檢查內容包括:混凝土預應力管樁外徑、壁厚、法蘭是否露筋裂縫等，檢查后應及時準確作好原始記錄，對不符合要求的樁管嚴禁用于工程部位。

為了明確反映每根樁的沉樁情況，每根樁的靜壓壓力、垂直度、最后壓樁的壓力及主要技術參數必須由專人記錄。

打樁時遇到下列情況應停打:貫入度突變很大;樁身突然傾斜;樁身嚴重破碎或主筋外露、裂縫。需及時查詢原因并與設計、監理等有關單位聯系進行研究處理。

5 結語

江蘇沿江海水利工程一般采用沉管灌注樁以及水泥深攪樁進行地基處理，這兩種方案試樁以及強度達到齡期時間較長，對施工進度影響較大，環境污染也大;而預應力管樁在土建工程以及港口工程中使用較廣泛，其具有施工時噪音小、速度快、可24h作業的特點。該工程通過地基加固預應力管樁的應用，加快了施工進度，保證了樁基施工質量，為套閘能夠順利完工打下了良好的基礎。預應力管樁在復合地基處理的成功應用，也為南通地區沿海圍堤工程水閘和船閘基礎處理提供了很好的借鑒作用。■