PHC樁在港口施工中的沉樁工藝

肖航

摘 要：結(jié)合工程實例，系統(tǒng)地介紹了近年來港口工程中PHC樁施工技術(shù)的發(fā)展，為以后PHC樁深入研究起到一定的參考作用。

關(guān)鍵詞：PHC樁 港口建設(shè) 樁基施工

近年來，隨著國民經(jīng)濟平穩(wěn)健康發(fā)展，我國進出口貨物吞吐量穩(wěn)定增長。為適應(yīng)經(jīng)濟發(fā)展需求，航運方面的集裝箱、礦石、液體化工等船舶噸位不斷擴大，海港建設(shè)也逐漸向深水方向發(fā)展。于是，各主要港口相繼新建、改造、擴建了一批深水泊位。這是我國港口建設(shè)大發(fā)展的時期，為新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用提供了良好的平臺并且積累了寶貴經(jīng)驗。在樁基領(lǐng)域，前些年的工程多采用鋼管樁方案，技術(shù)成熟，但是鋼管樁存在造價高，后期維護費用高等問題。與其相比，PHC樁則是一種比較經(jīng)濟合理的樁型，其成本造價遠低于鋼管樁。為此，國內(nèi)港口建設(shè)中掀起了研究試用PHC樁的熱潮。

PHC樁簡介

PHC樁，即：預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁，是經(jīng)過高速離心和高壓蒸養(yǎng)等特定工藝制作而成的新型預(yù)制混凝土管樁，體現(xiàn)了混凝土的高新工藝水平。PHC樁產(chǎn)品規(guī)格多，外徑為300～1， 200 mm，根據(jù)對樁的承載力和抗彎、抗拉性能不同要求，可選用不同壁厚，通常為60～150 mm。此外，不同直徑的樁有不同抗壓、抗彎和抗拉強度的多種型號可供選擇，設(shè)計者可根據(jù)地質(zhì)情況和上部荷載選擇不同規(guī)格型號的樁，因此設(shè)計使用靈活。另外，PHC樁節(jié)長規(guī)格較多，并可采用專用工具鋸斷，接長方便，在施工現(xiàn)場可根據(jù)地質(zhì)條件變化調(diào)整樁長。PHC樁兩端均設(shè)有鋼端頭板，該端頭板除加強耐打性外，又是接樁時的接頭，接樁時將端頭板對焊即可，靈活快捷。該樁預(yù)應(yīng)力筋選用標(biāo)準(zhǔn)強度為1， 420MPa的高強度低松弛預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼筋，混凝土強度等級為C80。因為該生產(chǎn)工藝成熟，結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化，生產(chǎn)自動化程度高，所以產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定并且生產(chǎn)效率高。開始是在建筑領(lǐng)域，工程技術(shù)人員選用PHC樁作為建（構(gòu)）筑物的基礎(chǔ)，通過錘擊或靜壓的方法沉入地下取得較好的數(shù)據(jù)，很快在日本、港澳地區(qū)及東南亞各國都廣泛使用。

國內(nèi)在上世紀(jì)80年代開始比較廣泛研制生產(chǎn)PHC樁，首先也是應(yīng)用在工業(yè)與民用建筑領(lǐng)域，逐步往橋梁、水利工程推廣，近年來主攻方向是港口碼頭建設(shè)。這既是機遇又是挑戰(zhàn)，克服施工困難就可以大幅度降低建造成本，前景誘人。

PHC樁的生產(chǎn)運輸

1、預(yù)制PHC樁

目前我國預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土樁有預(yù)應(yīng)力方樁、預(yù)應(yīng)力大管樁、預(yù)應(yīng)力PHC 樁3 種。其混凝土強度等級差異較大：預(yù)應(yīng)力方樁為C40 或C45，預(yù)應(yīng)力大管樁為C60，預(yù)應(yīng)力PHC 樁為C80。PHC管樁生產(chǎn)主要工藝流程如下：預(yù)應(yīng)力鋼筋定長切斷及墩頭→編織鋼筋籠及裝籠入?！鷿沧⒒炷痢A(yù)應(yīng)力張拉→高速離心成形→常壓蒸養(yǎng)→脫模/清?！善焚|(zhì)量檢驗。

2、PHC樁運輸

考慮安全和施工現(xiàn)場使用方便，PHC樁從碼頭到駁船的出運應(yīng)按沉樁順序分層裝駁，裝駁層數(shù)一般不超過3層。并且需要在方駁兩側(cè)做好防護鐵架，PHC樁之間用木枋、木尖支頂牢固，以避免在拖運過程中發(fā)生平移、傾倒事故。在錨地現(xiàn)場如果單樁重量超出打樁船單鉤起重量，在沉樁作業(yè)時巧借水的浮力以減小單鉤起重量來沉樁，這樣比起水上接樁的解決方案要方便很多。

PHC樁沉樁過程常見問題及解決辦法

碼頭建設(shè)中的打樁施工工藝受不同的地質(zhì)條件和海況影響很大。PHC樁在港口建設(shè)中從試樁到初步嘗試，再到廣泛應(yīng)用，還有很長一段需要不斷完善的路要走。因此，吸收借鑒已有的工程經(jīng)驗，對于后續(xù)改進提高很有幫助。PHC樁的沉樁技術(shù)開始是在摸索中前進的，最初類比打鋼管樁一樣打，結(jié)果出現(xiàn)斷樁，然后研究如何換種打法；再后來斷樁情況越來越少，但是偶爾會出現(xiàn)裂痕，于是研究采取怎樣的措施可以避免裂痕的出現(xiàn)。從中我們可以看到，實際工程中的PHC樁在港口建設(shè)中的施工技術(shù)正逐步成熟。

1、沉樁困難、斷樁

港口航運自古就是靠天吃飯的行業(yè)，在安排工程進度的時候，要避開強風(fēng)盛行的季節(jié)沉樁，當(dāng)風(fēng)浪、水流超出規(guī)定時應(yīng)該停止沉樁作業(yè)，否則一味趕進度極易發(fā)生斷樁事故。在福建石湖油庫成品油碼頭1#、2#泊位的施工中，共計打入265根Φ800C PHC樁，但是最初打的10根樁發(fā)生3次斷樁，并且全部集中在端頭盤焊接處，施工一度暫停。通過分析，這是波浪水流過大造成的，在涌浪的作用下造成“憋樁”，導(dǎo)致斷樁。施工方及時與廠方聯(lián)系，要求在PHC樁出廠前，在接頭處加焊一圈鋼板、增強焊縫，并在打樁的時打樁船多拋1-2節(jié)錨鏈，使操作平臺穩(wěn)一些。之后，情況大為好轉(zhuǎn)。在天津港的PHC樁試樁工程中，選取19根PHC樁，初打19根，復(fù)打6根，其中一根發(fā)現(xiàn)嚴重缺陷（樁身斷裂），對此進行了力學(xué)性能綜合分析，發(fā)現(xiàn)采用PHC樁基承載力略大于同直徑、同長度鋼樁的承載力，端阻力約占承載力的30%，基本與鋼樁相似；但施工效率低于鋼樁，打樁船的吊重能力需要大于鋼樁。在曹妃甸工業(yè)區(qū)某工程船閘的樁基施工中，PHC樁遇到了沉樁困難，導(dǎo)航段沉樁結(jié)束后發(fā)現(xiàn)40根樁中15根沒有達到設(shè)計高程。對此進行了分析，是地質(zhì)原因?qū)е鲁翗妒茏瑁⑻岢隽?種解決方案，即：預(yù)松土+沉樁、射水輔助沉樁和振沖后沉樁?？紤]當(dāng)施工現(xiàn)場的操作方便、經(jīng)濟成本還有是否破壞土體，最終選用預(yù)松土+沉樁方案并且取得了較好的效果。沉樁后及時進行夾樁，加強基樁之間的連接，以減少樁身位移，改善施工期的受力狀態(tài)。

2、錘擊裂縫

沉樁過程中，錘擊裂縫是時有發(fā)生的。施工單位通常會采用改變錘擊能量的方式來解決，即：改用低一檔油門沉樁，也有換樁錘型號的。通常可以解決，但是降低錘擊能量后，打入進度就會減慢，影響施工進度。外加鋼抱箍的工程措施可以有效避免縱向裂縫的產(chǎn)生，而且在廠家進行鋼抱箍批量的加工制作，安裝在樁頂適當(dāng)位置，可以節(jié)省現(xiàn)場操作時間，提高沉樁作業(yè)效率。沉樁結(jié)束后，鋼抱箍可以拆下，循環(huán)利用。

3、接樁

在打完樁以后，發(fā)現(xiàn)樁頭實際高程與設(shè)計高程差異很大時，需要接樁或截樁。接樁時用截斷的PHC樁與原PHC樁通過焊接鋼端頭板的方法，理論上接樁簡便。但是在海上作業(yè)，對現(xiàn)場施工技術(shù)要求較高。焊接方案和標(biāo)準(zhǔn)都需要根據(jù)現(xiàn)場實際情況做出應(yīng)變，切不可盲目服從內(nèi)定標(biāo)準(zhǔn)，沿管樁外側(cè)焊接了事。當(dāng)遇到PHC樁截面為斜樁，截斷的樁與原樁定位較困難。對此施工單位采取在原PHC樁內(nèi)側(cè)焊接4根角鋼用于定位并且便于焊接。接頭處的防腐涂層處理也需要耐心細致。從操作層面講，接樁沒有很大的技術(shù)難題，但是需要熟練的技術(shù)工人和作業(yè)時間。

4、超長樁的施工技術(shù)

PHC超長樁（50m以上）的成熟應(yīng)用，可以在一些工程中省去接樁的麻煩，提高施工效率，節(jié)省施工費用。珠海高欄港的施工盡量選在天氣好的時候進行，樁長大于50m適用六點吊并且在沉樁作業(yè)時借用水的浮力可以減少單鉤起重量來進行沉樁；在樁尖的制作時，一定要封閉莊尖，以免海水進入形成水錘。

PHC樁于鋼管樁的經(jīng)濟成本對比

通常PHC樁的造價成本是鋼管樁的一半，如：鋼管樁成本約4萬元/根，而PHC樁成本約2萬元/根。在后期維護方面，鋼管樁通常采用犧牲陽極解決腐蝕問題，在設(shè)計使用壽命里，至少需安裝兩次陽極塊，而PHC樁投入使用后，無需特殊的防腐措施和日常維護。可見，PHC樁替代鋼管樁可以大幅降低企業(yè)成本。

結(jié)論

回顧以往工業(yè)技術(shù)的革新，經(jīng)濟因素（即如何降低成本）是各企業(yè)單位試圖推進的最強源動力。PHC樁比起鋼管樁，可以為工程大幅節(jié)約成本，這促使各港口施工單位積極探索PHC樁施工的新技術(shù)，并且取得了很好的成績。

打樁首先面對的是復(fù)雜的地質(zhì)情況，淤泥、粉砂、粘土、砂礫土等，不同的土質(zhì)、不同的層厚，在試樁后，都會有不同的解決辦法，文中提到預(yù)松土+沉樁方案。

海上施工要面對風(fēng)、流、涌浪還有潮差等，重心是要保證打樁船的穩(wěn)定，不然船體晃動，樁錘容易偏心擊樁，從而產(chǎn)生附加應(yīng)力，使得樁身斷裂，因而盡量選在好天氣施工。

PHC樁的自身加固，建議PHC樁出廠前增加鋼抱箍加工制作工藝，可以在施工中有效避免錘擊裂縫的產(chǎn)生并且提高施工效率。

（作者單位：中交水運規(guī)劃設(shè)計院深圳有限公司）