淺談PHC管樁靜壓工藝在護岸工程中的應用

楊 明

(浙江省第一水電建設集團股份有限公司 杭州 310051)

1 前言

PHC管樁施工工藝主要有錘擊法和靜壓法兩種，在管樁發展前期主要是錘擊機械引領著管樁的施工作業。PHC管樁靜壓法施工工藝是通過樁機自帶吊裝設備或另配吊機吊裝、喂樁，壓樁機以其自重和樁架上的配重作反力將PHC管樁壓入土中的一種沉樁工藝，與錘擊法管樁施工工藝相比，具有低噪音、低污染的環保特性，同時對土層及周邊建(構)筑物影響小，對樁身質量破壞較小。近幾年來，隨著大噸位的液壓壓樁機的問世和靜壓沉樁施工工藝的完善，靜壓法施工工藝發展十分迅速，在許多領域正在逐步取代錘擊法施工的工藝。

2 工程概況

浙能嘉興獨山煤炭中轉碼頭項目內港池和內河碼頭工程位于杭州灣北岸中部益山與獨山之間的六里灣岸段，在嘉興電廠一、二期卸煤碼頭東側約280m處，屬于嘉興港獨山港區D區。本工程內容:內河碼頭、港池護岸、護底、內港池開挖、港池東側和南側陸域形成、土建以及相關的供電、給排水、暖通、消防等。該工程護岸基礎全部為 AB型 φ600mmPHC管樁，管樁壁厚110mm，管樁單根長度為25～38m，共計681根，總長24200m。護岸基礎AB型PHC管樁斷面圖見圖1。

圖1 護岸基礎PHC(AB)管樁斷面圖

3 工程條件

3.1 水文氣象條件

本工程常水位:1.16m;設計高水位:2.66m(50年一遇高水位);設計低水位:0.46m(設計最低通航水位)。

采用平湖市氣象站相關資料，觀測資料年限為1970～2004年。

3.1.1 氣溫

多年平均氣溫:15.9℃。

多年平均日最高氣溫不低于35℃的日數為5.1天;多年平均日最低氣溫不高于－5℃的日數為3.7天。

3.1.2 降水

多年平均降水量:1250.4mm，多年平均降雨日數:139.7天。降水多集中在4～9月，占全年降水量的67%，10月～翌年2月降水較少。

3.1.3 風

嘉興港地處東亞季風區域，具有明顯的季節性特征，11月～翌年2月以NW～N向風為主，3～8月以E～SE向為主，季風氣候特征非常顯著。常風向E～SE向，累計頻率30%，次常風向NW～N向，累計頻率22%。強風向與常風向基本一致。本區年平均風速3.2m/s。

3.1.4 霧

年內霧日分布特征:霧日多集中在春季3～5月、冬季10～12月。多年平均霧日數:38.2天。

3.2 地質條件

根據場地地基土物理力學性質、埋藏分布條件、成因時代、巖性特征及其結構構造等，將內河港池區域地質共劃分為7個工程地質層組，23個工程地質層。自上而下依次為淤泥質黏土、淤泥質粉質黏土、粉土、粉砂、粉質黏土、黏土、強風化和中風化凝灰巖為主。

4 施工方案

根據嘉興地區類似項目的沉樁設備選用情況調查，考慮到本工程工期緊、任務重，本次沉樁采用靜壓法施工，采用DTZ618型抱壓式靜壓樁機。另用25t汽車吊配合吊運混凝土管、喂樁，20t平板拖車運輸管樁。該樁機施工時低噪音、無震動、無污染，而且效率高，遠遠高于其他樁工機械，是完成面積大、工期緊的大規?；A工程的最有力手段。

4.1 進場作業道路

本工程基礎為淤泥質黏土，受海水長期浸泡，承載力差。由于本工程場地的特殊性，為保證施工工期，保證樁機正常施工，并考慮工程實際，決定采取以下方案:

a.在攪拌樁基礎處理前，已對樁基處理范圍用充砂管袋覆蓋，沉樁的設計頂部標高為－3.4m，充砂管袋面標高約－1.6m，滿足地基承載力要求，可直接作為PHC管樁施工的工作面。

b.在攪拌樁處理范圍充砂管袋的內側，再修筑一條寬約11m的施工道路，道路底層采用0.7m厚的砂被做基層，上鋪0.5m的石渣做路面，作為樁基和管樁進場的施工道路。管樁采用20t平板拖車運至樁機附近，個別零星樁位由鏟車拖樁至施工點。

4.2 施工順序確定

本工程樁中心距小于4倍樁徑，打樁時，由于樁對土體的擠密作用，先打入的樁水平推擠而造成偏移和變位，或被垂直擠拔造成浮樁;而后打入的樁難以達到設計標高或入土深度，造成土體隆起和擠壓，截樁過大。為了保證質量和進度，打樁順序可采取從中間向兩邊對稱施打，或從中間向四周施打，或從一側向另一側施打。根據基礎設計標高，宜先深后淺進行施打。根據樁的規格，宜先大后小、先長后短進行施打。根據樁位與原有建筑物的距離，宜先近后遠進行施打。

4.3 靜壓工藝流程

靜壓工藝流程見下頁圖2。

4.4 關鍵工序

4.4.1 樁位測定

根據施工測量控制網引測放出樁位后，采用35cm長φ8鋼筋在樁位位置打入土中，并對即將施工的樁位用石灰粉按樁徑大小形成圓圈。在壓樁過程中，考慮到土體容易擠壓移位，施工前應對樁位進行復核。為便于在施工中準確掌握PHC管樁沉樁的數量，事先應繪制本工程管樁樁位平面布置圖，進行管樁樁位編號，并報送監理復核。避免發生沉樁遺漏，確保管樁成樁數量和質量符合設計規定，按照施工總體部署的要求，依次完成不同地段護岸管樁的基礎處理任務。

圖2 施工工藝流程

4.4.2 驗收

工程樁使用前，應目測樁身質量和端頭平整度，預應力筋露出端頭的樁不得使用(用角磨機磨平后使用)，養護期不到8天的樁不得使用。

4.4.3 PHC管樁的運輸和吊放

PHC管樁采用平板拖車運至現場吊放于施工負責人指定地點。為防止管樁運輸和堆放產生自重應力破壞，管樁要放在堅實平整的地面上，起吊時最好采用專用吊鉤鉤住管樁兩端內壁直接進行水平起吊。當管樁現場分層堆壓堆放時，嚴禁用樁架上的卷揚機拖拉管樁取樁。管樁擺放時要有防止滾動措施(用枕木墊在支點處，管樁每側墊兩處)。

4.4.4 樁機定位

將壓樁機就位至壓樁樁位上，將樁段吊入壓樁機內，然后將樁端定位于樁位中心，起門架、校正水平和樁中，由負責樁位檢查的人員檢查是否就位準確，再請監理人員核準確認。

4.4.5 樁的垂直度校正

靜壓樁機通過水平儀調整支腿油缸油塞桿的伸出長度，保證樁機平臺水平，當管樁靜壓入土1～2m后，采用全站儀在垂直方向進行校測，監控樁身垂直度，其偏差不大于0.15%。

壓好第一節樁是保證整根樁質量的關鍵。若樁身垂直度偏大，須拔出重新插樁，根據全站儀指示調節機身水平度使樁身垂身。

4.4.6 壓樁

開始啟動壓樁油缸，壓樁在進入砂層土層時適當加快壓樁速度，以保證樁尖有一定的穿透能力，到達持力層或油壓突然加大時，應放緩壓入速度，防止斷樁。壓樁至原地面時，使用送樁管，將樁按設計要求壓送到設計標高。

4.4.7 接樁

a.下節樁的樁頭宜高出地面0.8～1.1m，便于接樁焊接操作。上、下節樁對接偏差不應大于2mm。樁對接前，上、下端板表面應用鋼絲刷清洗干凈，坡口處應刷至露出金屬光澤。

b.樁焊接時宜先在坡口圓周對稱點焊若干處，分層施焊，施焊應由兩個焊工對稱進行。焊接層數一般為三層，不得少于二層。內層焊渣清理干凈后方能焊外層，焊縫應飽滿連續。

c.盡可能縮短接樁時間，焊好的樁接頭應自然冷卻后才可繼續壓樁，自然冷卻時間不應小于8min，嚴禁用水冷卻或焊好后立即施壓。

4.4.8 截除樁頭

采用專用管樁切割機，沿管樁外圍在所需的位置上進行切割，切割位置可調節內箍而定。

4.5 成樁檢測

樁身質量檢測，主要通過現場低引變反射波法進行，目的是對樁身缺陷進行判定，對樁身質量進行分級。根據規范分為四個等級，分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類樁。其中Ⅰ類樁為樁身質量優良樁;Ⅱ類樁為合格樁;Ⅲ類樁為明顯質量缺陷樁，需要與相關單位研究，確定處理方案或繼續使用，按要求修補后或經研究可繼續使用的視為合格樁;Ⅳ類為不合格樁。

由于管樁施工完畢后，單樁承載力沒有完全達到設計承載力強度，需要7天以上的嵌固期，故單樁承載力檢測宜在成樁后10～20天范圍內進行。

5 質量控制

5.1 成樁質量檢查

樁身垂直度允許偏差為1%;截樁后的樁頂標高允許偏差為±10mm;樁頂平面位置偏差與樁基承載力檢測方法應符合設計要求和《港口工程樁基動力檢測規范》(JTJ 249—2001)的有關規定。本工程管樁高應變動力檢測為總樁數的3%，共20根。低應變動力檢測為總樁數的10%，共67根。

5.2 質量控制措施

a.配樁和送樁。根據設計樁長對每根樁進行試配樁，在每根樁施工前，第一節管樁適當地配長些，便于掌握該地方的地質情況。其他節管樁可據該樁的入土深度，合理節約管樁。

b.管樁靜壓結束后，按設計要求及施工規范進行垂直荷載(靜載)及高低應變試驗，以檢驗管樁的承載力是否達到設計要求。

c.試樁標準:管樁靜壓施工前，根據地質資料，在代表性地段選擇3個樁位進行試樁。第一根管樁連續壓到設計極限單樁承壓力，第二、三根管樁只壓到設計值的60%左右，停機30～60min后復壓，記錄復壓值(t)。等待7～15天后進行靜壓試驗，合格后即可制定本工程的終壓條件。

6 應用成效

與傳統采用的錘擊沉樁法施工工藝比較，靜壓式樁機沉樁效率較錘擊式樁機高，且不會對樁頭產生破壞;柴油錘擊樁額外需要柴油費用;成樁質量比錘擊更可靠，并降低因截樁或處理質量問題而發生的費用;由于電力液壓驅動無噪音，而錘擊噪音及煙塵污染嚴重，較錘擊環保。整體效益優于錘擊法沉樁工藝。

在護岸基礎PHC管樁施工中采用靜壓法沉樁施工工藝，具有施工快捷、工藝簡單、單樁承載力高、質量可靠、操作安全、環保程度高等諸多優點。通過對成樁后的基樁進行了低應變與高應變動力檢測，單樁承載力均能夠滿足設計要求。樁身完整性判定均為Ⅱ類樁以上，其中Ⅰ類樁占85%，確保了工程質量，獲得了良好的經濟和社會效益，經測算綜合經濟效益節約成本30%～40%左右。靜壓法沉樁工藝在浙能嘉興港獨山煤炭中轉碼頭項目的實踐證明，該工藝突破了以往在水運工程護岸結構基礎處理中沿襲采用錘擊法管樁施工的傳統工藝，在中東部沿海地區發展前景較大，其先進的工藝技術對于同類型水運工程具有借鑒意義和推廣應用價值?！?/p>

1 10G409預應力混凝土管樁［S］.

2 JTJ/T 261—97港口工程預應力混凝土大直徑管樁設計與施工規程［S］.

3 GB 13476—2009先張法預應力混凝土管樁［S］.