煤碼頭水下PHC錘擊樁施工監(jiān)理控制要點

摘要：本文從工程施工的角度，采用工程實例對碼頭水下樁基施工的過程，從設備選型、打樁參數(shù)確定、作業(yè)順序、關鍵工序控制等方面提出了相應的措施，對確保工程施工的安全和質(zhì)量，有一定的指導作用。

關鍵詞：頭水下地基處理；錘擊PHC管樁；質(zhì)量監(jiān)理；安全監(jiān)理

一、工程概況

某2×600MW燃煤發(fā)電廠地處長江南側(cè)江蘇省境內(nèi)，長江流域多為沖積平原，其3.5萬煤碼頭水下地基處理采用的錘擊沉樁工藝，碼頭設計長度為232米，寬度為27.6米，土質(zhì)情況從上而下為：粉細砂間夾亞粘土、亞粘土、亞砂土間夾粉細砂或輕亞粘土、粉細砂間夾亞粘土或亞砂土、亞粘土、粉細砂?；鶚冻至哟蟛糠忠詠喺惩翞橹鳎瑯蹲铋L約56米，基樁入土深度較深，施工過程中對樁身強度和錘擊能量要求較高。根據(jù)試樁報告，采用預應力高強度混凝土管樁（Ф1000PHC，壁厚130mm；Ф800PHC，壁厚110mm），設計單位采用三航局預制廠定型產(chǎn)品￠1000mm、￠800mmPHC樁。其中碼頭樁232根，為B型，外徑1000mm，壁厚130mm，長度為53～56m，砼有效預壓應力7.87MPa；平臺樁30根，為C型，外徑800mm，壁厚110mm，長度為50～51 m，砼有效預壓應力10.34MPa。所有PHC樁的上節(jié)長度為30m，混凝土標號C80。

二、錘擊樁施工方法

根據(jù)本工程樁型、地質(zhì)情況、施工條件及工期要求，選用 “三航樁六號”打樁船進行水上沉樁，該船型長48m，型寬22m，型深4m，架高64m，樁船配有德國產(chǎn)DELMAG-100型柴油打樁錘，打樁錘性能如下：

上活塞重量 10000kg

打擊次數(shù) 36～45次/分鐘

作用于樁上的最大爆炸力 2600KN

最大行程 3.4m

四級油量相應的打擊能量：

1擋 213860N·m

2擋 256820N·m

3擋 306860N·m

4擋 333540N·m

沉樁施工轉(zhuǎn)角成果采用電腦編程計算，并進行手算復核。

沉樁順序：沉樁順序以先平臺后碼頭、下游→上游、岸側(cè)→江側(cè)為原則。平臺及碼頭下游第四分段沉樁順序較為復雜，給開始的沉樁帶來一定困難，要適當控制沉樁速度，同時加強對接合部碼頭及引橋沉降位移觀測。下游碼頭接合部沉樁完成后，按上述原則并呈階梯形向上游施打。

打樁船錨位布置：1）平臺及碼頭與原碼頭接合部排架沉樁作業(yè)沉樁作業(yè)由南向北并由東向西進行，樁船船艏向下游布置，牢錨船、構(gòu)件駁船布置于打樁船的上游，打樁船前抽芯纜系于原煤碼頭系船柱上，并拋錨于引橋下游和平臺岸側(cè)。兩邊錨均由拋錨艇拋于船的北南兩側(cè)及系于原碼頭系船柱上。2）除接合部外碼頭沉樁作業(yè) 平臺、碼頭沉樁作業(yè)時，其樁船艏向岸側(cè)方向布置，打樁船前抽芯纜拋于近岸水中，下游側(cè)邊錨系于原煤碼頭系船柱上，打樁船上游側(cè)邊錨由拋錨艇拋于船的上游側(cè)，將牢錨船、構(gòu)件駁拋錨于樁船的上游側(cè)。沉樁由下游向上游呈階梯形施打，沉樁過程中根據(jù)需要牢錨船和樁駁逐漸向上游移位。

錘擊沉樁質(zhì)量控制：1）沉樁作業(yè)前，對鄰近原有碼頭及平臺的一期碼頭基樁樁位進行仔細核對，并將核對情況及時與設計聯(lián)系，同時對沉樁水域水下地形實測，并對妨礙沉樁的障礙物予以清除。2）樁運至現(xiàn)場應及時根據(jù)預制廠提供的資料進行復檢，做好復檢記錄。并報監(jiān)理工程師驗收。3）對于要求接地的基樁將樁頂主筋鑿露并與接地扁鐵相連。4）本工程沉樁以標高控制，貫入度作為校核。 5）為減少打樁的錘擊應力峰值，防止樁頂破碎，在樁頂墊厚度為20cm的包裝箱紙墊。為確保沉樁時樁頂受力均勻，紙墊制作要確保平整。 6） 因地層較軟，初打時可能下沉量較大，宜采取低提錘，輕打下，隨著沉樁加深，沉速減慢，起錘高度可漸增。在整個打樁過程中，要使樁錘、樁帽、樁身盡量保持在同一軸線上。必要時應將樁錘及樁架導桿方向按樁身方向調(diào)整。要注意盡量不使管樁受到偏心錘打，以免管樁受彎。打樁較難下沉時，要檢查落錘有無傾斜偏心，特別是要檢查樁墊樁帽是否合適。如果不合適，需更換或補充軟墊。每根樁宜連續(xù)一次打完，不要中斷，以免難以繼續(xù)沉樁。 7）錘擊沉樁以標高控制為主，貫入度作為校核，當貫入度出現(xiàn)異常時，應立即停止施工，經(jīng)與監(jiān)理、設計、業(yè)主共同研究處理后方可正常施工。8）打樁船移船時，應密切注意錨纜狀態(tài)，安排拋錨艇在現(xiàn)場值班，避免抽芯錨纜等刮碰已打好的樁。9）沉樁控制應嚴格遵照設計及有關規(guī)范要求，沉樁過程中若發(fā)現(xiàn)異常情況，應立即停錘，及時會同設計等分析研究，采取有效措施后方可繼續(xù)沉樁。10）沉樁結(jié)束應及時夾設聯(lián)系圍囹，設置明顯標志，夜間設立航標警示燈，以防過往船只和施工船舶碰撞。11）當沉樁偏位超過標準規(guī)定時，應暫停施工，及時匯報，當解決方案確定后方可正常施工。

本工程下游端緊鄰已建一廠碼頭，對工程沉樁有一定影響。本工程樁基布置有不少斜樁，有平面扭角，布置復雜，沉樁要求高。因此此樁基施工是該碼頭施工的關鍵所在，在施工中必須注意以下事項：

⑴沉樁控制測量：平臺、碼頭沉樁定位采用打樁船配備的GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，另配二臺J2經(jīng)緯儀分別架設于老碼頭引橋、碼頭上采用前方交會法進行沉樁定位校核。為了保證沉樁定位的精度，二臺J2經(jīng)緯儀的交會角控制在60°～120°。同時，用一臺DS3水準儀控制沉樁標高。

⑵對碼頭的位移和沉降進行觀測，具體如下：在老碼頭和引橋上設置永久性觀測點，在老碼頭上設置永久性觀測基點；觀測時間以設點時開始，直到工程通過竣工驗收為止；工程竣工驗收時，向業(yè)主提供一套完整的碼頭沉降、位移觀測資料；

⑶本工程的樁尖需穿通④-1及④-3中密～密實砂層而進入沉樁有一定難度的中密～密實的⑥層持力層。根據(jù)類似工程施工經(jīng)驗，必須在第一節(jié)樁尖加焊樁靴，以加大樁的穿透能力。樁靴由PHC樁生產(chǎn)廠家制作，采用A3鋼板，厚20mm，長100cm，并配制六根肋板。為加強樁的抗錘擊性能，在樁頂3米長度內(nèi)混凝土中加入適量鋼纖維；為消除打樁過程中的水錘應力影響，確保打樁安全，在管樁芯內(nèi)開孔進行排水、排氣，并在沉樁完成后及時進行封堵處理；

⑷上節(jié)樁與下節(jié)樁在陸上對位后進行焊接。對接精度要求上下節(jié)樁軸線錯位不大于2mm；焊接前，先確認管節(jié)是否合格，端板是否平整合格。然后對端板除污、除水、除油、除銹，坡口處呈金屬光澤后方可施焊。焊接拼縫應滿足如下允許偏差值：

管樁樁身彎曲度： ≤L/1200；

管樁兩端板之間間隙 ≤2mm；

坡口錯位 ≤2mm；

電焊高度 ≤1mm。

焊接采用NBC-500二氧化碳氣體保護焊設備。該焊機用氬氣代替保護劑，自動進焊絲，對于垂直的、平躺的、斜放的PHC樁都能進行焊接。兩樁的間隙，必須達到設計或規(guī)范要求時才能焊接。若間隙過大，樁架應能作一些調(diào)整，嚴禁強行糾偏或在間隙過大時進行焊接，使整樁變形或產(chǎn)生不應有的應力，焊接時電流強度與所使用的焊機和焊絲相匹配，送絲均勻；表面加強焊縫高度為12mm，力求平滑；嚴格檢查樁的端口平整度，樁管節(jié)對接時其端口平面完全吻合；樁焊接要焊透、焊滿，施焊人員持證上崗操作。焊縫質(zhì)量按二級標準進行檢驗控制，除進行外觀檢查外，用超聲波對接縫進行檢查。

⑸沉樁偏位按《港口工程質(zhì)量檢驗評定標準》執(zhí)行，樁位允許偏位：直樁不得大于150mm，斜樁不得大于200mm。

⑹本工程樁基檢測執(zhí)行《港口工程樁基動力檢測規(guī)程》，檢測結(jié)果：單樁極限承載力最大9000KN，最小7600KN。

⑺打樁過程中應詳細記錄各種作業(yè)時間，每打入0.5-1m的錘擊數(shù)、樁位置的偏斜、最后10擊的平均貫人度和最后1m的錘擊數(shù)等。

三、水上沉樁施工的質(zhì)量監(jiān)理要點：

⑴選擇滿足設計要求的樁錘及樁船進行本工程樁基的沉樁施工。

⑵沉樁施工前，必須對樁錘及樁船質(zhì)量進行嚴格檢查，確保滿足設計及規(guī)范要求。

⑶基樁施打定位采用GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，經(jīng)緯儀前方交匯校核，為此必須合理選擇控制點，確保其相互通視，交匯角必須控制在60 o～120 o之間，以及后視距離大于前視距離的要求。正面鏡在沉樁過程中，加強對后視點的校核。

⑷嚴格按照設計及規(guī)范要求控制基樁的平面定位及停錘標準。

⑸根據(jù)地質(zhì)分布的不同情況，合理選擇錘能。

⑹經(jīng)緯儀選用“十字絲”自由分中控制樁中來進行定位，且不分主次鏡，經(jīng)緯度儀對后視及轉(zhuǎn)角時，必須注意正倒鏡及轉(zhuǎn)角的順逆時針方向以避免出錯。

⑺基樁的樁身傾斜及樁身扭角，分別由樁架仰俯角度，經(jīng)緯儀的觀測及樁船上岸上插花桿按照規(guī)范要求嚴格控制。并及時用坡度尺復 測斜樁的斜度，直樁的垂直度用經(jīng)緯儀觀測，以加強垂直度的控制。

⑻鑒于本工程基樁自由長度長，地表層覆蓋土質(zhì)較軟及地質(zhì)分布較為復雜，沉樁施工中必須經(jīng)過不斷摸索，確定基樁定位的提前量，以確保沉樁質(zhì)量，尤其是控制好仰俯打樁的樁身傾斜度及樁身偏位。如因地質(zhì)問題，樁基發(fā)生偏移過大時，立即向有關單位匯報，商定措施，如拋砂等穩(wěn)定措施。

⑼基樁沉放結(jié)束后，必須及時采取固定措施，以起穩(wěn)樁作用。

⑽沉樁施工過程中，必須在設計所規(guī)定的流速，風浪及船行波等要求的范圍進行施工，并定期檢查錨纜情況，以防走錨，影響沉樁質(zhì)量。

⑾下樁壓錘后，嚴禁移船糾偏。

⑿沉樁施工過程中，必須確保樁錘、替打、樁身三點一線，避免偏心錘擊。

⒀根據(jù)試打樁情況，并結(jié)合地質(zhì)條件，合理選擇墊木，確保錘擊應力有效地擴散與傳遞。

⒁如樁頂發(fā)生破碎，及時上報，經(jīng)有關部門批準后進行樁頭處理，方可進行下一道工序施工。

四、水上沉樁施工的安全監(jiān)理要點

⑴工程船舶施工期間必須發(fā)布航行通告，并安裝顯示信號，霧天另需設置港作巡邏，確保施工船舶及過往船舶的航行安全。

⑵施工期間，必須堅持每日收聽天氣預報，及早做好防風、防雨、防臺的各項準備工作，夏季施工另需做好防暑降溫工作。

⑶定期檢查錨纜情況，尤其是在進行合錨的情況下，以防發(fā)生走錨或錨纜斷裂現(xiàn)象；另現(xiàn)場增設港作拖輪及拋錨艇，以起應急之用。

⑷樁船及牢錨船上絞車必須定期檢查與保養(yǎng)，以防制動失靈。

⑸纜繩處必須設置醒目安全標志，并派專人監(jiān)管。

⑹沉樁期間，樁船移船必須做到輕絞慢行，以防纜繩刮碰構(gòu)筑物或刮傷人員。

⑺沉樁期間，必須注意風、浪、船行波等對樁身穩(wěn)定所帶來的影響，以防對樁身帶來不良后果。

⑻擱樁與吊樁必須符合設計及規(guī)范要求。

⑼作業(yè)人員必須穿好救生衣，戴好安全帽。

⑽嚴禁起吊構(gòu)件下站人。

⑾沉樁結(jié)束必須及時夾設聯(lián)系圍令，以確保樁身安全。

作者簡介：

于平，男，1965年8月出生，漢族，高級工程師，多年從事火力發(fā)電廠工程監(jiān)理工作。