安徽省裕溪閘除險加固工程PHC混凝土預應力管樁施工技術淺析

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安徽省裕溪閘除險加固工程PHC混凝土預應力管樁施工技術淺析

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一、工程情況簡介

安徽省裕溪閘除險加固工程位于安徽省和縣與無為縣交界的裕溪河上，是裕溪閘水利樞紐的重要組成部分。閘室為胸墻式結構，共14孔，單孔凈寬8m，總凈寬112m。閘室順水流方向長18m，閘室總寬度為134.4m。工程設計流量1270m3/s，校核流量1475m3/s，裕溪節制閘按1級建筑物設計。水閘閘室及岸墻為1級建筑物，上下游翼墻為3級建筑物，臨時建筑物為4級。

由于地質條件較差，施工內容繁雜，如選用常規灌注樁基礎處理方案，對工期的影響較大，施工難度也較大。采用PHC混凝土預應力管樁（以下簡稱管樁）在裕溪閘排水期內可完成施工，不占用圍堰截流后的工期，便于施工安排，工程投資較省。從工程施工工期及導流等因素考慮，本工程選用管樁作為閘室、岸墻及翼墻部位基礎處理的主要手段。

二、管樁的分類

管樁按混凝土強度等級分為：預應力混凝土管樁（代號PC）、預應力高強度混凝土管樁（代號PHC）；按外徑（mm）分為：300、400、500、600、700、800、1000、1200 等規格；按樁身混凝土有效預壓應力值分為：A型、AB型、B型、C型。

工程選用的管樁為PHC800B110型號，樁長在16～35m不等，樁身混凝土強度為C80，樁徑800mm，壁厚110mm。管樁施工均采用一次性施打到位，不采用接樁施工。

三、工程試驗樁

由于管樁在排水期內利用打樁船進行水上沉樁施工，在安徽省水利工程基礎處理施工中尚屬首次，因此通過12根試驗樁確定管樁的施工機械選型及施工參數等數據。

通過試驗，工程采用皖工樁7打樁船進行水上沉樁，該船型長42m，型寬16.8m，型深3.2m，架高60m，配備國產HD-138型柴油打樁錘（HD是廣東力源筒式柴油錘的設計代碼，數字表示該型號錘的上活塞重量是13.8T），錘重約27t，現場柴油錘采用2檔位控制，重錘輕擊，錘擊力約為3600kN。為確保沉樁質量，工程采用以設計標準貫入度為主、設計樁頂標高為輔的方法進行雙控。通過試驗最終確定，設計標準貫入度控制指標為最后500mm不小于30擊，即每陣100mm不少于6擊即可達到停錘標準。

四、管樁施工

1.管樁的設計

工程在閘室、岸墻及翼部等部位共計打入727根管樁，約18000m，均采用梅花形布置，樁距2.4m×2.8m，單樁豎向承載力為1200kN，單樁水平承載力為110kN。

2.管樁的制作及運輸

（1）管樁的制作

工程管樁均為成品外購，管樁制作后廠家對每批產品均出示了出廠合格證及檢測報告，生產過程中建設單位委托了獨立的檢測機構對成品管樁進行了抽檢，監理單位派員駐廠監控生產過程，確保管樁的生產質量。

（2）管樁的起吊、運輸和堆放

管樁的混凝土強度達到設計強度的100%后方可起吊，當樁長≤27m時，吊點（或支點）數量≥3個；樁長＞27m時，吊點（或支點）數量≥4個。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≤8m。起吊或放置時應平穩，避免搖晃撞擊和震動。

管樁使用水上駁船運輸至沉樁現場。裝船順序為打樁的逆順序，方便起吊打樁。裝船過程中，對每根管樁進行嚴格的質量檢查，指定專人驗收。主要對管樁的長度、端部傾斜、外徑、壁厚、樁身彎曲度、端頭板的平整度，表面混凝土外觀質量、漏漿、裂縫等情況進行檢查。

運輸的駁船要配備符合要求的錨系設施。駁船裝樁時，樁底要布置楞木，并均勻放置，楞木頂面置于同一平面上。樁身兩側要墊楔形木塊，樁外側焊接間距2m的槽鋼作為支撐，裝完后再用鋼絲繩及緊張器將樁固定在運樁駁船的甲板上，保證運輸過程中的穩固性，防止造成管樁不必要的損壞。

3.工程測量及觀測

（1）沉樁測量控制

施工過程中先利用船載GPS高精度定位，河岸再布置2臺全站儀采用復核校驗的方法控制樁體的平面位置。施工過程中，通過全站儀上下掃描樁的切邊線來控制樁身垂直度。

（2）周邊建筑觀測

因打樁過程中的錘擊震動及對水下土體的擾動可能會對周邊建筑物造成一定的影響，每天施工結束后要對建筑物上布設的沉降及位移觀測點進行測量記錄并分析比較，確保施工安全。

4.水下沉樁施工

（1）施工順序

管樁施工應按照“先內后外，先中間后兩邊”的原則對每根樁進行編號后沉樁。工藝流程可分為：駁船就位→打樁船移位吊裝→吊裝入龍口→測量定位→下樁、壓錘→錘擊沉樁（樁頭即將入水面以下前停錘）→安裝送樁器→錘擊沉樁至設計高程、設計標準貫入度→起樁錘→移船起吊下根樁。

（2）施工方法

①打樁船進入施工現場后，根據施打樁位置對打樁船進行拋錨定位，在打樁船上安裝樁架力求垂直平穩。樁的起吊定位，利用樁架附設的起重鉤吊使樁就位，各吊點應同時受力，徐徐起落，減少震動，防止樁身裂損。

②用樁架和導滑夾具將管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，待管樁位置及垂直度校正后，再將樁錘連同替打器壓在樁頭上，同時在管樁的側面或樁架上設置標尺，并做好記錄，始可擊樁。

③在壓上樁錘和替打器后，如出現較小偏位，只能微調船位和龍口，以免過大的調整蹩斷管樁。

④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，再按需求的落距進行施打。

⑤樁帽與管樁接觸的表面須平整，與樁身應在同一直線上，以免打樁時產生偏斜。打樁過程中，要經常注意樁身有無位移和傾斜現象，如發現問題應及時糾正。

⑥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。

⑦沉樁前應按照規范要求制定相關施工數據記錄表格，沉樁過程中，記錄人員要按規范要求及時準確地填寫沉樁記錄，沉樁記錄要準確反映停錘前幾陣的貫入度，每根樁應有單獨的記錄資料。

⑧施工中若遇到特殊情況如水下異物、樁頭劈裂、斷樁等現象時要及時停止施工，做好相關記錄，分析并解決相應問題后再行施工。

五、結語

裕溪閘樞紐控制巢湖流域面積3929km2，是巢湖流域的主要通江支流和水上通道。采用管樁進行閘室基礎處理施工，確保了裕溪河在不斷流的情況下進行施工，減輕了當年度工程安全度汛壓力，確保了裕溪河通航能力，同時縮短了施工總工期。現場采用設計標準貫入度及設計樁頂標高進行雙控，施工時采取船載GPS與岸上架設全站儀進行坐標、高程雙控，有效保證了PHC管樁的施工精度及施工質量■

（作者單位：1.中水淮河規劃設計研究有限公司 230000 2.中水淮河安徽恒信工程咨詢有限公司 230000）