預應力混凝土管樁在實例工程沉樁過程的斷裂分析及處理

蔣云花 胡欣

摘 要：珠海港某件雜貨碼頭工程，碼頭樁基采用PHC樁。在沉樁過程中出現(xiàn)大量樁基樁頭爆裂及樁身縱向裂縫現(xiàn)象，本文通過介紹該項目的沉樁過程分析及采用的修補方案、處理效果，供類似項目參考。

關鍵詞：碼頭 PHC樁 裂縫 處理

1.工程概況

本工程位于珠海市西區(qū)珠海港高欄港區(qū)南水作業(yè)區(qū)，在粵裕豐原料配套碼頭下游約170m處，東南方向緊臨高欄港干散貨碼頭，西北向為珠海電廠和珠江鋼管珠海基地碼頭。項目建設規(guī)模為1個5000噸級雜貨泊位和1個3000噸級件雜貨泊位，結構按5萬噸級考慮預留，碼頭通過3座引橋與后方陸域連接。碼頭長270m，寬35m，接岸引橋長90m，護岸結構長320m。

本項目PHC樁樁基在施工過程中出現(xiàn)了大量樁基樁頭打裂，樁身裂縫等問題。本項目原設計為332根PHC樁，實際施打了341根PHC樁，其中增加的9根樁位補樁，其中32根樁樁頭被打裂，占總比例的10%，15根樁出現(xiàn)樁身透水，占總比例的4.52%。出現(xiàn)問題的樁占總樁數(shù)的16.9%。

2.設計條件及樁基方案

2.1地質

根據(jù)地質勘察報告揭示，勘察場地部分處于海水面之下，水深2.50～3.30m，水淺的地方在低潮時會出露。在地貌上屬于海陸交互相堆積地貌。樁基范圍的各巖土層主要物理力學指標如表1所示。

2.2荷載

均布荷載：碼頭前樁臺均布荷載40kN/m2；碼頭后樁臺均布荷載80kN/ m2；引橋均布荷載30kN/m2。

門機荷載：碼頭前沿配置2臺25t-35m門機和2臺40t-35m門機。

流動機械荷載：80t平板掛車，軸荷載 3×330kN。

2.3樁基方案

根據(jù)本工程地質條件，工程所在地上覆淤泥、淤泥質土等承載能力差的軟土很厚，平均厚度約20m，可作為持力層的強風化巖層埋藏較深，結合本工程碼頭的使用要求、荷載條件，本碼頭結構采用高樁結構方案，樁基采用PHC樁方案。碼頭共布置288根PHC樁，PHC樁樁型為？1200mm×150mm的B型PHC樁。引橋共布置100根樁，其中PHC樁44根，灌注樁56根，PHC樁樁型為？1000mm×130mm的B型PHC樁與？1200mm灌注樁。

3.PHC樁的沉樁施工及斷裂

3.1沉樁施工

（1）根據(jù)本工程的設計樁長、樁基規(guī)格和基槽挖泥深度，沉樁船擬選用盛華工02，打樁錘選用D138柴油錘，每分鐘錘擊次數(shù)36 ～45次，每次爆發(fā)能量294700～459800 N.m，另一臺D100柴油錘備用。

（2）沉樁順序考慮預制構件吊裝、船機設備進出及停靠方式、砼輸送方式和打樁船本身性能，確定沉樁順序，分兩個階段沉樁。第一階段：沉樁順序考慮先完成中間（2#）引橋基樁，再施打后樁臺（結構段六、七及結構段五、八部分）、前樁臺（結構段二、三及結構段一、四部分）基樁，由岸側往海側、中間往兩端呈階梯形展開；第二階段：兩端（1#、3#）引橋、后樁臺（結構段五、八剩余部分）及前樁臺（結構段一、四剩余部分）基樁考慮在中間（2#）引橋全部梁板及后樁臺大部分梁板安裝完成后再施打。

（3）PHC樁樁墊采用麻繩制作而成，厚度16cm。替打長度1.8m，替打頂部設鋼板和鋼絲繩，錘擊力作用于替打的鋼板和鋼絲繩上。3.2樁基施工監(jiān)測

在沉樁附近岸邊，架設一臺水準儀，對樁自沉、壓錘、施打的全過程進行監(jiān)控，隨時提供樁尖高程、入土深度及樁頂高程，并測定最后10cm平均貫入度及樁尖最終高程。樁基沉樁以貫入度為控制，樁端標高為校核。

（1）當樁端達到設計標高且最后10擊平均貫入度e<5mm時可停錘。

（2）當已達到控制貫入度，而樁端未達到設計標高時，應繼續(xù)錘擊10cm或30～50擊，至其貫入度平均值不大于5mm/擊，且樁端距設計標高不大于3m可以停錘，否則應及時與設計溝通，以明確是否進行動測確定其承載力。

（3）當樁端達到設計標高而貫入度仍大于5mm/擊時，應繼續(xù)沉樁0.5～1.0m，貫入度仍然較大者，應進行其動測確定其承載力和樁身的完整性。

3.3樁基檢測

樁基檢測要求進行高、低應變動力檢測，在沉樁時進行承載力測試為初打測試，打樁后讓樁周土恢復一定時間，然后再進行高應變復測。高應變動力檢測數(shù)量不少于14根，比率為2%～5%，低應變動力檢測數(shù)量不少于40根，比率不宜少于10%。樁基在施工過程中出現(xiàn)了大量樁基樁頭打裂，樁身裂縫等問題。針對出現(xiàn)問題的樁基，采用高應變法對樁體進行了承載力檢測，檢測結果為樁基承載力大于800t，則滿足設計要求。采用低應變法對樁體進行了完整性檢測，樁身裂縫的類型、數(shù)量、寬度及長度等，決定有效樁長是否滿足設計要求。

4.PHC樁的斷裂分析及處理方案

4.1PHC樁的斷裂分析

本項目PHC樁的斷裂經(jīng)樁基施工監(jiān)測及樁基檢測表明主要有以下幾個原因：

（1）某批次管樁生產(chǎn)齡期剛滿20天，管樁生產(chǎn)期間恰逢連續(xù)低溫，導致管樁砼強度上升緩慢，在管樁強度未達到設計要求就進行了施打。

（2）樁基施打時采用的樁錘是D-138柴油錘（設計建議采用D120柴油錘），實際施工時替打的樁墊采用的是木墊，樁基施打時樁錘能力選擇過大，錘擊力作用于替打的木墊和鋼絲繩上，木墊未能達到鋼板的作用效果。

（3）設計階段樁基持力層基本設計到達砂巖，且沉樁要求以貫入度為控制，以樁端標高作為校核。要求當貫入度已達到，而標高未達到時，應繼續(xù)錘擊貫入100mm或錘擊30 ～50擊，其平均貫入度不應大于控制貫入度，且樁端標高不宜與設計標高相差3m，實際是樁尖已進入中粗砂層就已經(jīng)很難繼續(xù)打入了，且承載力已經(jīng)滿足要求的情況下繼續(xù)打樁，容易樁頭爆裂。

4.2PHC樁斷裂的處理

（1）樁頭被打裂時，破裂處加兩道抱箍后繼續(xù)施打，樁尖標高及貫入度均達到設計沉樁控制標準，予以終錘；貫入度達到設計要求，但樁尖標高未達到設計要求，采取高應變檢測，樁基承載力大于800t，予以終錘。

（2）樁頭被打裂時，樁尖標高及貫入度均未能滿足設計要求，在原樁位旁進行了補樁，原樁位與補樁共同承受上部結構荷載。

（3）樁身出現(xiàn)致命性裂縫缺陷，裂縫以下有效樁長已無法滿足設計要求，該樁作廢，在原樁位旁邊進行了補樁處理。

（4）割除已沉樁設計樁頂標高以上樁頭后，對于樁內(nèi)出現(xiàn)貫穿性裂縫的樁基，進行樁身補強：采用水沖氣舉法清除樁內(nèi)泥沙至泥面以下3倍樁徑，樁內(nèi)放置通長鋼筋籠，鋼筋籠底到泥面，頂與樁芯鋼筋籠焊接，然后抽干樁內(nèi)海水，干法施工澆筑砼至樁頂；樁內(nèi)貫穿性裂縫延伸至泥面以下的樁基，在樁外套直徑1.4m的鋼護筒，鋼護筒與樁外壁10cm的間隙澆筑砼形成砼環(huán)壁結構，保護PHC管樁鋼筋不受海水腐蝕，以確保樁身耐久性。

4.3竣工后PHC樁使用性能監(jiān)測

PHC樁于2013年1月完成了全部PHC管樁的施打及不良處理，上部結構于同年5月完成了澆筑，6月份開始正式使用。同年6月開始沉降觀測，每月一次，連續(xù)11次，沉降量穩(wěn)定，樁基承載性能良好。

5.結論

（1）PHC管樁的質量不僅關系到施工進度，還關系整個項目的耐久性使用。對于PHC樁的制造過程予以重視及監(jiān)督，加強檢查，保證PHC管樁的質量。

（2）樁基施打應依據(jù)“重錘輕打”的原則，根據(jù)試樁情況，及時調整樁錘型號，調整樁墊方案，控制沉樁質量。

（3）樁基施工時，應根據(jù)試樁效果，沉樁情況，優(yōu)化樁基設計方案，根據(jù)承載力的控制調整樁端標高，沉樁以貫入度為控制，以樁端標高作為校核，以保證樁體性能的使用。

參考文獻：

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