大管徑PHC樁施工技術(shù)

鹿昌輝 中交四航局第一工程有限公司

1.工程簡(jiǎn)介

1.1 工程背景

達(dá)累斯薩拉姆港（簡(jiǎn)稱達(dá)港）位于坦桑尼亞達(dá)累斯薩拉姆市，為東非重要港口，建于上世紀(jì)40年代，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)殘舊，隨著貨物吞吐量以年均9%速度增長，無法滿足飛速發(fā)展需要，急需升級(jí)改造。提高其現(xiàn)代化服務(wù)能力。

達(dá)港升級(jí)改造規(guī)劃主要為新建一個(gè)滾裝泊位（RO-RO泊位）、升級(jí)改造1-7號(hào)泊位及相應(yīng)的港池疏浚、堆場(chǎng)工程。

1.2 工程簡(jiǎn)介

新建Ro-Ro泊位為滾裝碼頭，高樁梁板結(jié)構(gòu)，前沿線長320m。樁基以PHC樁為主、共291根。PHC樁樁徑0.8m壁厚130mm樁長33～44.5m。1～3#泊位原為方塊重力式碼頭，碼頭前沿外擴(kuò)為高樁梁板結(jié)構(gòu)，前沿線619 m。擴(kuò)建碼頭樁基均為直徑1000mmPHC樁，共306根。樁徑1.0m壁厚130mm樁長31～38.5米。4-7#泊原為高樁碼頭，在現(xiàn)有前沿線基礎(chǔ)上進(jìn)行外擴(kuò)。前沿線725m，高樁梁板結(jié)構(gòu)。樁基礎(chǔ)形式為灌注樁及PHC樁，包括直徑1mPHC樁335根。整個(gè)泊位俯仰樁間距1.6m、斜率仰樁8:1，俯樁3:1-6:1、扭角12-15°

2.PHC樁可打性分析

2.1 PHC樁沉樁相關(guān)技術(shù)要求

PHC樁可打性分析，直接決定樁錘選用情況，也將直接影響沉樁能量控制，樁基承載力。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，直徑800mm單樁承載力要求3390kN、安全系數(shù)2倍、極限承載力6780kN。直徑10000mm 單樁承載力要求5000kN、安全系數(shù)2倍、極限承載力10000kN。

2.2 計(jì)算樁錘資料

根據(jù)項(xiàng)目自有船機(jī)設(shè)備情況，可提供樁錘2個(gè)，分別為BSP CGL370、YC 30。BSPCGL 370 錘芯重量156.96KN，額定沖程0.2-1.5m，額定能量238.579KJ。YC30錘芯重量196.200KN，額定沖程0.2-0.8m，額定能量298.224KJ。

2.3 樁設(shè)計(jì)參數(shù)及工程地質(zhì)概況

分析試驗(yàn)樁采用PHC樁和鋼樁靴的組合形式，1000PHC直樁從疏浚后的泥面標(biāo)高-14.0m入土至樁底標(biāo)高-29.0m，1000PHC斜樁從疏浚后的泥面標(biāo)高-14.0m入土至樁底標(biāo)高-35.0m。

所分析地質(zhì)鉆孔為S G B 01孔，其主要地層有中粗砂、黏質(zhì)粉土、黏質(zhì)中粗砂以及砂質(zhì)黏土等，SGB 01鉆孔泥面標(biāo)高-9.19 m，終孔標(biāo)高-57.49 m，疏浚后泥面標(biāo)高-14.0m。SPT N(blows)24-200不等。

2.4 主要計(jì)算結(jié)果及說明

經(jīng)計(jì)算，以1000mmPHC斜樁樁尖施打標(biāo)高為-35.0m為例。

YC 30 樁錘跳高1.2 m，停錘貫入度4.34mm/blow,總錘擊數(shù)2675，最大壓應(yīng)力30.8MPa，最大拉應(yīng)力2.6MPa，終錘計(jì)算有效能量187kJ，錘擊效率52%，初打承載力10868kN，初打側(cè)阻力5212kN，初打端阻力5655kN。

CGL370樁錘跳高1.2m，停錘貫入度2.29mm/blow，總錘擊數(shù)3895，最大壓應(yīng)力30.0MPa,最大拉應(yīng)力3.6MPa，終錘計(jì)算有效能量159kJ，錘擊效率54%，初打承載力10868kN，初打側(cè)阻力5212kN，初打端阻力5655kN。

經(jīng)可打性分析，兩種型號(hào)樁錘均可滿足施工。由于地質(zhì)條件較為復(fù)雜，采用重錘低打方式沉樁對(duì)樁完整性及穿透夾層較有利，項(xiàng)目采用YC30用于施工。

3 PHC樁生產(chǎn)及運(yùn)輸

3.1 施工整體安排

PHC樁采取在國內(nèi)樁廠分批預(yù)制生產(chǎn)，利用散貨船分批運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)。現(xiàn)場(chǎng)建設(shè)船塢式臨時(shí)碼頭用于堆存管樁，利用方駁駁運(yùn)PHC樁。現(xiàn)場(chǎng)利用打樁船（YC-30樁錘）進(jìn)行沉樁。具體為：PHC樁廠家預(yù)制→PHC樁散貨船裝船及運(yùn)輸→卸船→PHC樁專用場(chǎng)地堆存→批次樁裝駁、轉(zhuǎn)運(yùn)→樁船移船取樁→樁船移船定位、復(fù)測(cè)→沉樁→下階段循環(huán)。

3.2 PHC樁預(yù)制

PHC樁預(yù)制由專業(yè)資質(zhì)廠家生產(chǎn)完成，具體方法為：材料準(zhǔn)備→鋼筋籠加工→箍板及端板安裝→模板及鋼筋籠安裝→混凝土澆筑→預(yù)應(yīng)力筋張拉→PHC樁離心旋轉(zhuǎn)→PHC蒸汽養(yǎng)護(hù)→PHC脫模→壓力蒸汽養(yǎng)護(hù)→檢測(cè)驗(yàn)收→PHC完成生產(chǎn)

3.3 PHC樁驗(yàn)收

PHC樁出場(chǎng)前，由相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行實(shí)地檢查或驗(yàn)收，制樁過程中加強(qiáng)質(zhì)量控制。檢查內(nèi)容包括外觀尺寸、粘皮麻面、樁身合縫漏漿、局部磕損、內(nèi)外表面露筋、表面裂縫、樁端表面平整度、斷筋、脫頭、樁套箍凹陷、內(nèi)表面混凝土塌落、接頭和樁套箍與墩身接合面等情況，形成驗(yàn)收記錄表，進(jìn)行綜合評(píng)定。同時(shí)廠家需要按照規(guī)范要求，進(jìn)行抗彎試驗(yàn)，相關(guān)數(shù)據(jù)不應(yīng)低于相關(guān)抗彎性能指標(biāo)要求。提供具體的交貨文件，包括檢測(cè)報(bào)告及質(zhì)量合格證等質(zhì)檢資料。

3.4 PHC樁調(diào)遣、堆存及轉(zhuǎn)運(yùn)

PHC樁調(diào)遣采用散貨船進(jìn)行調(diào)遣運(yùn)輸方式，自廠家采用5000t方駁運(yùn)輸至出運(yùn)港口，在出運(yùn)港口過駁至散貨船，運(yùn)輸至項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)。PHC樁到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)后，利用方駁采取過駁方式，卸至臨時(shí)碼頭進(jìn)行堆存。打樁過程中，利用1000t方駁運(yùn)輸至指定區(qū)域，供打樁船取樁進(jìn)行取樁作業(yè)。

4.PHC樁沉樁

4.1 沉樁測(cè)量控制

PHC樁沉樁工作，測(cè)量控制工作較為重要，將直接影響打樁精度，測(cè)量控制工作主要包括GPS打樁定位系統(tǒng)、樁身傾斜度控制、標(biāo)高控制、沉樁精度指標(biāo)、打樁系統(tǒng)樁位及傾斜度校核。

GPS打樁定位系統(tǒng)采用專業(yè)測(cè)繪發(fā)明技術(shù)，主要采用GPS流動(dòng)定位與PTK模式實(shí)施控制定位相結(jié)合技術(shù)。

樁身傾斜度由樁架上的量角器和測(cè)傾儀控制，利用樁架前傾或后仰動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)控制，必要時(shí)利用測(cè)量平臺(tái)上全站儀進(jìn)行校核。

沉樁精度指標(biāo)按照直樁樁頂平面任意方向＜100mm，斜樁樁頂平面任意方向＜150mm，豎向垂直度偏差＜1.5°，樁頂標(biāo)高允許誤差：+50mm。

4.2 沉樁順序

采用打樁船沉樁，沉樁順序安排合理性將直接影響沉樁效率。沉樁順序主要考慮因素包括船機(jī)錨位布置情況、船舶吃水深度、沉樁區(qū)域地形條件、駁船供樁位置、航道通行影響、相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求的沉樁順序等。

在地形狹小復(fù)雜區(qū)域，堅(jiān)持從陸側(cè)往海側(cè)，利用天文大潮、調(diào)整壓艙吃水深度成階梯狀進(jìn)行沉樁效果良好。

4.3 取、立、下樁

在取樁過程中利用鋼絲繩、吊帶采用四點(diǎn)吊進(jìn)行取樁。樁船在取樁過程中，吊鉤通過單餅滑輪、鋼絲繩及吊帶與樁相連。綁樁確保吊帶纏繞緊貼樁身，嚴(yán)禁捆綁鋼樁靴。

利用樁船主吊索提升樁頂位置，副吊索拖帶單餅滑輪在重力作用下逐步下降，使樁由水平調(diào)整至豎直狀態(tài)，逐步鎖止上下抱樁器，使PHC樁與樁架保持平行狀態(tài)。調(diào)節(jié)錨纜利用測(cè)量控制系統(tǒng)，逐步將樁移進(jìn)樁位。

確定樁位后，下降主吊索進(jìn)行下樁作業(yè)。在下樁過程中，要對(duì)樁錘與樁身軸線檢查。樁墊選擇將直接影響錘擊能量傳遞，材質(zhì)也不同程度影響樁頭壞損情況，項(xiàng)目在沉樁過程中采用紙墊形式，通過不同厚度驗(yàn)證，150mm厚度效果最佳。樁墊安放完成后，套錘穩(wěn)樁，利用打樁精度系統(tǒng)不斷進(jìn)行校核，避免錘擊偏心受力、地質(zhì)條件復(fù)雜下樁走位等現(xiàn)象發(fā)生。

4.4 錘擊沉樁

PHC樁錘擊過程由智能及手動(dòng)作業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，分陣進(jìn)行。在沉樁中出現(xiàn)情況及時(shí)處理。①隨時(shí)觀察、利用抱樁器微調(diào)樁身與樁錘同軸情況，避免造成偏心錘擊；②注意錘擊貫入度突變情況，尤其軟硬地層相間區(qū)域，及時(shí)調(diào)整樁錘跳高；③錘擊過程中，若出現(xiàn)樁身異常、移位較大應(yīng)立即停止錘擊；④錘擊過程中應(yīng)觀察樁墊變形情況，及時(shí)更換；⑤錘擊過程中，關(guān)注錘擊聲音變化情況，依據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)判斷樁頂、樁底情況⑥錘擊過程應(yīng)連續(xù)，不宜中斷過久，避免土體恢復(fù)、加大沉樁難度沉樁完成后，應(yīng)根據(jù)頻率及時(shí)對(duì)樁做高應(yīng)變檢測(cè)，驗(yàn)證樁基承載力。做低應(yīng)變檢測(cè)，驗(yàn)證樁身完整性。

在項(xiàng)目沉樁過程中，堅(jiān)持利用重錘低打方式進(jìn)行沉樁，在錘擊能量傳遞、樁身沉樁質(zhì)量控制收到良好效果。

5.結(jié)束語

綜上述，達(dá)港項(xiàng)目PHC樁施工為關(guān)鍵技術(shù)，通過采用終錘低打方式進(jìn)行沉樁，加強(qiáng)對(duì)沉樁過程技術(shù)管理，確保施工順利。