國電常州電廠復雜地質條件下的PHC管樁施工工藝

劉懷平

摘 要：國電常州電廠位于常州市北郊18km的圩塘境內(nèi)，一期工程為2×600MW國產(chǎn)超臨界凝汽式燃煤發(fā)電機組。當?shù)氐刭|條件極為復雜，較為穩(wěn)妥及常用的地基處理方式是灌注樁施工，但工期長，費用高。初步設計決定采用PHC高強預應力管樁作為地基處理的主要形式，但在常州地區(qū)類似地質條件下從未成功施工過PHC管樁，施工難度極大，斷樁率很高，無法滿足施工及質量要求。但考慮PHC管樁施工進度、造價等方面的優(yōu)勢，決定在施工工藝上下功夫解決保證PHC管樁的施工質量。在煙囪基礎打樁時進行試驗，在獲得成功后，在全廠范圍內(nèi)推廣。

關鍵詞：復雜地質條件；PHC管樁；施工工藝

1 施工工藝

樁型為PHC-AB600-110，每根樁分3節(jié)，持力層為⑧號粉砂層。其中煙囪區(qū)域171根，樁長33～37m，樁頂入土深度2～5m。主廠房及集控樓共計2512根，樁長多為34m，35m。用全液壓履帶式打樁機配掛柴油錘進行錘擊沉樁。

1.1 工藝流程

采取下面的施工流程：

定位→ 引孔→ 插樁→ 沉樁→ 接樁→ 沉樁→ 接樁→ 沉樁→ 送樁

1.2 操作要點

（1）施工前合理規(guī)劃施工順序，遵循由內(nèi)而外的原則。若施工順序不合理易造成封閉樁（即該樁周圍的樁都施工完），這樣沉樁時壓力不能擴散，樁難以送到設計標高。

（2）引孔：在試樁過程中，發(fā)現(xiàn)樁身斷裂很大程度上是在穿過⑤⑥⑦號土層過程中發(fā)生的（見地質剖面圖）。特別是在穿過⑤號含有致密砂巖狀的鈣質強膠結物質的粉細砂層時，因此提出建議采用預引孔后錘擊的施工方法，預先引孔穿過⑤號土層，請設計院對此工藝進行復核后確定引孔后對承載力不產(chǎn)生影響，因此確定采用引孔施工的施工工藝。在煙囪施工到第三根樁時產(chǎn)生斷樁，經(jīng)分析，發(fā)現(xiàn)斷樁原因是引孔未完全穿透⑤號土層所致，最終確定引孔深度以穿過⑤號土層為標準。前期采用濕引孔，通過觀察引孔帶出的土質進行確認，后為加快施工進度引進新工藝采用干引孔，但無法再通過帶出的土進行斷定是否穿透⑤號土層。通過查閱地質資料，確認該地區(qū)⑤號土層深度在27.5m以內(nèi)，僅有極個別的略為超過此深度，再結合引孔機的極限引孔深度，決定引孔深度統(tǒng)一為27.5m，能夠滿足施工工藝要求。另沉樁時樁易順成孔方向沉入，不易調整，影響最終成樁質量。因此引孔時必須保證引孔的垂直度。濕引時引孔機采用掛線錘調整，干引孔因引孔機采用履帶式引孔機，樁架高，故采用兩臺經(jīng)緯儀成90度角調整垂直度。

圖1 地質剖面圖

（3）樁錘的選擇：因⑥⑦號土層為硬塑土，再進入⑧號土層一定深度，沉樁時較為困難。若按規(guī)范選用能量較小的60錘易造成錘擊數(shù)過高難以將樁打到設計標高，而樁在錘擊數(shù)過高時易損壞。故選用DELMAG-80錘進行沉樁，但因D-80錘錘擊能量高，易將樁打斷，因此采用重錘輕擊原則，控制好檔位在2檔以內(nèi)，在樁貫入度到設計值時要控制檔位在1檔，既保證足夠的錘擊能量沉樁，減少了錘擊數(shù)，又避免了能量過大將樁打斷。

（4）樁內(nèi)在質量：通過對試樁結果進行分析，發(fā)現(xiàn)樁質量不穩(wěn)定是影響穿透⑤號土層的主要原因，特別是樁的強度。因本地的特殊地質條件，沉樁極為困難，錘擊數(shù)太高，若樁的質量稍有不足都會造成斷樁或樁頭破碎。樁設計強度為C80，若不能從原材料、制作工藝多方面進行嚴格的控制，是難以達到此強度的。因此必須保證樁的強度。為進一步加強樁的粘結力，在樁兩端1.5m范圍內(nèi)增加鋼纖維，避免樁頭受錘擊而破碎。

（5）嚴格控制錘擊能量：本工程采用D80型錘，嚴格控制錘擊能量。根據(jù)PHC樁自身的強度情況，考慮到一定的偏心受力，錘擊力應控制在7000kN左右，錘擊能量應控制在60～90kJ左右。錘擊力過大容易造成樁身損壞，錘擊力過小可能造成錘擊數(shù)過高或樁無法沉入到設計標高。對于D80錘而言，要達到上述的錘擊力和錘擊能量，并使錘擊能量較均勻地作用到樁頂上，樁帽和樁頂?shù)木彌_材料與厚度選擇尤為重要。砧板厚度不小于8cm.。樁頂緩沖墊采用包裝紙板，并且每根樁都重新更換，其緩沖作用優(yōu)于硬木、橡膠等。

（6）垂直度：打樁前須調整樁錘、樁帽、樁身在同一直線上，且與樁架平行。樁打入的垂直度對成樁質量影響極大，因此需用兩臺經(jīng)緯儀成90度角對樁身和樁架進行觀測以保證樁基施工的垂直度。樁的第一節(jié)的垂直度對樁的最終垂直度影響極大，第一節(jié)樁若不垂直以后將無法進行調整。因此第一節(jié)樁豎起后，用經(jīng)緯儀仔細校正，等完全垂直后才能沉樁。在沉樁過程中隨時觀察樁垂直度的變化，隨時調整。沉樁時必須采取小落距，不可一下沉到位，中途必須暫停，等用經(jīng)緯儀校正后方可繼續(xù)向下沉樁。

（7）接樁焊接質量：樁對直后，焊接時由兩名電焊工在樁兩側對稱位置同時施焊，以防焊接應力不均而使樁身歪斜。焊縫質量要求：焊縫平順、飽滿，無裂縫，不能出現(xiàn)夾渣、氣孔等不符合規(guī)范的缺陷。焊接時分三層四道堆積施焊，第一層打底，第二層分兩道堆焊，第三層蓋面，每層間的焊渣必須清除干凈，方能再焊下一層。

（8）送樁：因樁頂標高低于地面2m～5m，因此需采用送樁器將樁送入土中。送樁時需調整送樁器與樁在同一直線上，否則易使樁頭損壞，樁頭損壞后就無法將樁繼續(xù)施打至設計標高。送樁器是否與樁身順直可通過施打過程中的聲音和觀察送樁器是否異?；蝿觼泶_定。

（9）停錘：必須嚴格遵循圖紙設計停錘標準：①樁頂標高達到設計標高：最后貫入度小于6cm/10擊即可停打；②樁頂標高未達到設計標高：高于設計標高0m～1.0m時，貫入度已小于10擊3cm即可停打；高于設計標高1.0m～2.0m時，貫入度已小于10擊2cm即可停打。③高于設計標高2.0m以上時，貫入度已小于10擊2cm，此時需經(jīng)高應變測定其承載力后可停打。

2 結束語

通過以上措施，加強對每道工序的嚴格把關，常州電廠施工的煙囪171根樁共斷樁3根，主廠房和集控樓樁基2512根，共斷樁25根，PHC管樁施工取得了成功，與灌注樁相比，大大加快了施工進度，降低了工程造價，打破了常州地區(qū)類似地質條件下從未施工過PHC高強預應力管樁的先例。

參考文獻：

[1] 杜強.PHC管樁施工工藝[J].山西建筑，2010（1）：154～155.