PHC管樁在裕溪閘工程中的運用

秦小橋 屈學平

（中水淮河規劃設計研究有限公司，安徽合肥 230601）

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PHC管樁在裕溪閘工程中的運用

秦小橋 屈學平

（中水淮河規劃設計研究有限公司，安徽合肥 230601）

【摘 要】根據預應力混凝土管樁施工特點，將預應力混凝土管樁應用于水利工程基礎處理中，解決了水利工程先填筑圍堰再進行基礎處理的問題，為工程的建設贏得了時間。本文結合工程實例，對此加以介紹。

【關鍵詞】預應力混凝土管樁；水利工程；基礎處理；應用

預應力混凝土管樁（以下簡稱PHC管樁）是采用先張法預應力工藝和離心成型法制成的一種空心筒體細長混凝土預制構件，主要由圓筒形樁身、端頭板和鋼套箍等組成。其鋼筋采用先張法工藝，高強混凝土（C80）通過蒸汽高壓養護制成空心圓筒體的等截面構件，由專業工廠生產完成運往施工現場，經過大噸位壓樁機靜壓或柴油錘錘擊至地下，作為建筑物的基礎。由于該樁混凝土強度高，單樁承載力高，樁體施工速度快、工期短，在建筑業廣泛。針對水利工程非汛期施工特點，在安徽省裕溪閘工程中將PHC管樁應用于工程基礎處理，利用打樁船水上作業，解決了河道內新建工程必須在汛后先填筑圍堰，經降排水后再進行基礎處理施工的問題，為工程的建設贏得了時間。

1　工程概況

安徽省裕溪閘工程位于裕溪河入長江口段，是一座大（2）型水利樞紐工程，共14孔，總凈寬112m，設計流量1270m3／s，主要建筑物采用樁基礎，樁型為直徑0. 8m的PHC管樁和鋼筋混凝土鉆孔灌注樁。

根據工程地質測繪及鉆孔揭露，工程區內地層主要為：第四系人工堆積層（rQ）、第四系全新統上段沖積層（alQ42）以及第四系全新統下段沖積層（alQ41），下伏白堊系至第三系基巖。

第四系全新統上段沖積層（alQ42）在河床部分自上而下分為3層，第1層為灰色淤泥，飽和，多呈流塑狀，厚度0. 6～2. 5m，局部夾有粉細砂薄層或透鏡體，主要分布于裕溪河上、下游河道內，分布穩定，鉆探反映閘上、下游50m范圍淤泥層見人工拋填塊石，塊徑為20～50cm，厚度為0. 5～1. 5m，分布不均勻。第2層為灰色、深灰色淤泥質粉質黏土，飽水，以軟塑狀為主，厚度為2. 0～6. 1m，局部含有粉細砂薄層或透鏡體（團塊），該土層主要分布在節制閘上游河床。第3層為深灰色粉質壤土與灰色粉細砂互層，厚度為6～30m，水平層理發育，多呈“千層餅”狀，粉質壤土層厚度一般為3～7mm，粉細砂層厚度一般為1～2mm，土砂“厚度比”一般為3∶1～4∶1，局部夾透鏡狀粉質壤土，該土層在閘址區分布穩定，為節制閘閘基持力層，在空間分布的特征為：垂直水流方向“左岸薄，右岸厚”及順水流方向“上游薄，下游厚”。

第四系全新統下段沖積層（alQ41）分為2層，第1層為灰色、灰綠色粉細砂，飽和，以稍密狀為主，主要礦物成分為長石、石英，厚度為15～25m，局部夾有粉質壤土團塊或透鏡體，零星有灰黑色腐殖質薄層，厚度為5～10cm。第2層以灰色砂礫石為主，密實，飽水，根據此次勘探及前期資料，該層厚為7～11m。礫卵石成分主要為灰巖、石英巖、砂巖，呈次棱角至次圓狀，磨圓度整體較差，礫卵石含量大于50%～60%，從上往下礫卵石粒徑逐漸變大，一般為1～3cm，最大粒徑為7cm；砂以中粗砂為主，主要礦物成分為長石、石英。

2　管樁布置

水閘閘室、岸墻、上游左右岸翼墻、下游部分翼墻地基采用PHC管樁加固，樁徑均為0. 8m，采用長、短樁布置，共布置727根，其中短樁長16～25m，長樁長18～34m，樁距2. 65m×4. 40m，呈梅花形布置，型號為PHC-B φ800（110）預應力混凝土管樁，選用《預應力混凝土管樁（國家建筑標準設計圖集10G409）》中的C80預應力高強混凝土管樁。

3　PHC管樁施工

3. 1PHC管樁制作、運輸、吊裝

3. 1. 1PHC管樁制作

用于該工程的PHC管樁由具有制造資質的專業廠家生產，管樁出廠時應有出廠合格證。

3. 1. 2樁的起吊、運輸和堆放

a. PHC管樁的混凝土強度達到設計強度的100%后方可起吊。起吊的吊點根據樁長的不同確定為3點或4點，并在吊索與樁身接觸處加襯墊，吊點需均勻布置，相鄰吊點（或支點）間距不大于8m。

b.管樁使用水上駁船運輸至沉樁現場。運輸管樁的駁船配備符合要求的錨系設施。根據施工經驗，駁船裝樁時應在樁底下布置通楞，并均勻放置，楞木頂面置于同一平面；樁身兩側墊楔形木塊，樁外側焊接間距2m的［22槽鋼作為支撐，裝完樁再用鋼絲繩及緊張器將樁固定在運樁駁船的甲板上，保證樁體穩固。堆高不超過4層。

c.裝船順序。按打樁的逆順序進行堆放，以方便起吊打樁。

裝船過程中，對每根管樁均進行嚴格質量檢查，指定專人驗收。主要檢查長度、直徑、樁頭垂直度、外觀是否有裂縫等。

3. 2打樁設備選擇

根據該工程樁型、地質情況、施工條件及工期要求，選用打樁船進行水上打樁試驗，打樁位置根據地質資料并結合試驗需要分別選定在新閘上、下游靠岸邊的部位，打樁船由拖輪拖到施工地點附近。該船配有國產HD-138型柴油打樁錘。

經采用不同長度的管樁需現場記錄相關數據，再進行平臺靜載和高應變試驗，測試單樁豎向抗壓承載力和水平承載力。經計算分析，長樁最后3次10錘的平均貫入度為16cm／10擊；短樁按樁頂高程控制。

3. 3拋石清理

由于新建節制閘閘室部位存在大量拋石，為保障管樁的順利施工，施工前對該部位拋石進行清理。采用1m3挖泥船順閘室軸線由右岸到左岸垂直主航道方向，從上游至下游依次開挖，根據挖泥船操作情況分三條、二層方式進行施工。每條寬約8～10m，施工中條與條之間重疊2m。

3. 4周邊建筑物安全監測

因打樁過程中的錘擊振動及對水下土體的擾動可能會對周邊建筑物造成一定影響，在管樁施工全過程中利用老節制閘布置的裂縫觀測點和沉降觀測點對老節制閘進行平面及沉降位移觀測，并將每日測量結果整理分析，做好監測記錄。

3. 5管樁水下施打

3. 5. 1打樁順序

根據施工規范，結合該工程實際，按照“先長樁，后短樁；先打靠近建筑物一側的樁，再打遠離建筑物一側的樁；從閘右岸向左岸；先閘室后兩側岸墻”的原則對樁位圖進行打樁先后順序編號，然后根據編號進行打樁。

3. 5. 2施工方法

該工程PHC管樁水上沉樁采用錘擊法。根據試打樁的技術參數，選用HD-138柴油錘作為沉樁樁錘，以保證沉樁質量和樁身完整性，重錘輕打。

a.打樁前準備。根據該工程樁型、地質情況、施工條件及工期要求，水上打樁投入一艘打樁船進行作業，現場拖輪配合移錨駐位，用2條500t平板駁船運樁。

在文件包中為大家添加了專門的紋理圖層與調整圖層，按照反差、冷暖、飽和、暗角等功能分為了不同的調整組。除了可以通過圖層的顯示與否決定效果開關之外，還可以通過圖層不透明度控制其強度。

b.打樁船、運樁船駐位。打樁船進入施工現場后，根據沉樁位置及水域條件，需與裕溪節制閘成一字形駐位，工程船艏部朝向一側岸邊，船艏帶兩根前進纜系于岸上的地錨上，船艉部拋八字錨（各錨距約100m）于河中，現場安排1艘拋錨艇配合打樁船水中下錨、移船、定位。管樁駁運至現場，駐位于打樁船一側。

c.定位及測量控制。由于船只在水面上會隨水流和風向產生位移，為確保定位精度，現場采用船控GPS和岸上全站儀交匯測量確定樁位，高程控制采用水準儀岸上測量控制，具體方法如下：

平面位置采用雙控，先利用GPS高精度定位，河岸再布置2臺全站儀利用前方交會的方法進行復核校驗。

通過全站儀上下掃描樁的切邊線控制初始樁身的垂直度。

采用水準儀測量送樁器上預先標記的刻度來確定水下樁頂高程。

d.打樁船吊樁就位及錘擊管樁。用樁架和導滑夾具將樁嵌固在樁架兩導柱中，垂直對準樁位中心，緩緩放下插入河底土中，待樁位置及垂直度校正后，再將錘連同樁靴壓在樁上，同時在樁的側面或樁架上設置標尺，并做好記錄。

采用適合樁頭尺寸的樁靴，以緩和打樁時的沖擊，使打樁應力均勻分布，延長撞擊的持續時間以利樁體貫入。在壓上錘和替打后，為糾正偏位，可微調船位和龍口。

開始打樁時，起錘輕壓或輕擊數錘，觀察樁身、樁架、樁錘等垂直一致后，再轉入正常施打。開始打樁時，落距應較小，入土一定深度待樁穩定后，再按需要的落距進行施打。

打樁過程中做好沉樁施工記錄，遇到樁頭劈裂、斷樁等要做好記錄并及時上報。

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。

4　PHC樁施工優點及缺點

4. 1優點

a. PHC管樁規格多，設計選用范圍廣，單樁承載力從600kN到4500kN，而且在同一建筑物基礎中，還可以根據荷載分布大小采用不同直徑的管樁，以充分發揮每根樁的最大承載力，并使樁基沉降均勻。

b. PHC管樁樁節長短不一，搭配靈活，對持力層起伏變化較大的地質條件適應性強，在施工現場可根據地質條件的變化及時調整樁長度。

c. PHC管樁施工速度快，工效高，工期短。施工前期預制時間短，PHC樁通過高壓釜蒸養從成型到使用最短時間僅需三四天；施工速度快，在進行水上作業時，一個白班可施打7～10根。

d.造價更經濟。造價指標是在常用設計樁長20m情況下的比較，設計樁長越長（不大于60m），PHC管樁越經濟（見下表）。

不同樁型主要指標比較表

4. 2缺點

a.用柴油錘施打管樁時，震動劇烈，噪音大。

b.打樁時因樁頂淹沒在水下，不能及時反映樁位偏差與樁頭損壞情況，要等基坑排水結束后才能進行質量評定；同時補樁較困難。

c.在“上軟下硬、軟硬突變”等地質條件下不宜采用錘擊法施工。

5　結 語

裕溪閘工程共布置長、短樁共727根，從2015 年1月25日起開始施打，至6月11日結束，有效工作時間共計89天。平均每天8～9根。經基坑排水后檢測，管樁基礎滿足設計要求。

實踐表明：PHC管樁樁身質量相對可靠，機械化施工程度高，承載力、抗彎性能、抗拔性能易得到保證，利用打樁船水上作業，可不受汛期影響，能大幅度提高工程的施工進度，因此在水利行業將有著廣泛的應用前景。■

參考文獻

［1］ GB 13476—2009先張法預應力混凝土管樁［S］.北京：中國標準出版社，2009.

［2］ JGJ 94—2008建筑樁基技術規范［S］.北京：中國建筑工業出版社，2008.

［3］ JGJ 106—2003建筑樁基檢測技術規范［S］.北京：中國建筑工業出版社，2003.

APPlication of PHC PiPe Pile in Yuxi Sluice Project

QIN Xiaoqiao，QU Xueping
（Vhina Water Huaihe Planning，Design and Research Vo.，Ltd.，Hefei，230601，Vhina）

Abstract：Pre-stressed concrete pipe pile is applied in water conservancy project foundation treatment according to the characteristics of pre-stressed concrete pipe pile construction. The order problem of foundation treatment followed by filling cofferdam in water conservancy project is solved，thereby winning time for project construction. In the paper，engineering example is combined for introducing it in detail.

Key Words：pre-stressed concrete pipe pile；water conservancy project；foundation treatment；application

DOI：10.16617／j.cnki.11-5543／TK.2016.02.003

中圖分類號：TV553

文獻標識碼：B

文章編號：1673-8241（2016）02-0008-03