淺海海域大直徑PHC管樁施工裂縫分析及處理方法

高海濤， 梁　捷， 張文喜

(1.中國(guó)石化集團(tuán)勝利石油管理局海上石油工程技術(shù)檢驗(yàn)中心， 山東 東營(yíng)　257000；

2.上海宏波工程咨詢管理有限公司， 上?！?00232)

淺海海域大直徑PHC管樁施工裂縫分析及處理方法

高海濤1， 梁捷2， 張文喜1

(1.中國(guó)石化集團(tuán)勝利石油管理局海上石油工程技術(shù)檢驗(yàn)中心， 山東 東營(yíng)257000；

2.上海宏波工程咨詢管理有限公司， 上海200232)

【摘要】在淺海PHC管樁施工中，經(jīng)常造成管樁裂縫缺陷，由于處于海域環(huán)境，會(huì)給工程造成危害并留有隱患。本文結(jié)合渤海淺海海域某工程大直徑PHC管樁打樁施工過(guò)程，分析了大直徑PHC管樁出現(xiàn)豎向裂縫的機(jī)理，提出了整改建議，并給出了修補(bǔ)裂縫的措施。

【關(guān)鍵詞】PHC管樁； 淺海； 打樁； 裂縫； 修補(bǔ)

在大直徑PHC管樁打樁施工過(guò)程中，管樁豎向裂縫是影響工程質(zhì)量的主要原因，而這一問(wèn)題在淺海海域PHC管樁打樁施工中更為突出。該工程樁基采用直徑1.2m的PHC預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)鋼筋混凝土管樁，工法采用先張法,混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C80。施工過(guò)程中，部分管樁出現(xiàn)縱向裂縫，管樁出現(xiàn)的裂縫基本與樁軸線平行，有的為表面裂縫，有的為貫穿性裂縫，裂縫長(zhǎng)度一般在2m以下，個(gè)別超過(guò)2m，基本上裂縫均位于低潮位以上，另外有少部分裂縫位于水面以下。

1大直徑PHC管樁裂縫形成的主要原因

管樁本身存在的微裂紋缺陷和打樁過(guò)程中造成的應(yīng)力過(guò)度集中，是產(chǎn)生裂縫的主要誘因。

a.管樁進(jìn)場(chǎng)把關(guān)不嚴(yán)格。在管樁進(jìn)場(chǎng)后，對(duì)表面裂縫檢驗(yàn)不細(xì)致，導(dǎo)致存在裂紋缺陷的管樁用于工程。

b.施工措施針對(duì)性差。主要是打樁船要適應(yīng)淺海海域的施工環(huán)境，在一般海域插打直徑1.0m以上PHC管樁的作業(yè)，應(yīng)由吃水均在4m以上的專業(yè)打樁船完成，淺海海域水深不足4m時(shí)，吃水深的大型專業(yè)打樁船無(wú)法進(jìn)入，只能吃水淺的打樁船改造替代進(jìn)行管樁的沉樁，而吃水淺的打樁船船體穩(wěn)定性差，受風(fēng)浪影響嚴(yán)重，會(huì)造成較大的偏差。

c.打樁錘激振力選擇不合理。打樁錘激振力選擇過(guò)小，無(wú)法滿足沉樁要求；而打樁錘激振力過(guò)大，會(huì)對(duì)樁身造成一定程度的破壞，從而形成裂紋。

d.樁帽處理不當(dāng)。樁帽為樁頭與打樁錘的連接部分，樁帽與樁頭未完全接觸，造成受力不均衡，容易導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。

e.錘擊偏心。在管樁自沉入土后，如果不能保證管樁的垂直度，則會(huì)造成錘擊偏心，使管樁不均勻而產(chǎn)生裂紋。

f.未采取溜樁處理措施。在沉樁過(guò)程中，經(jīng)常遇見軟弱地層，出現(xiàn)溜樁現(xiàn)象，導(dǎo)致管樁傾斜，錘擊力偏離，單側(cè)受力，造成樁頭出現(xiàn)裂縫。

2大直徑PHC管樁裂縫的主要防范措施

針對(duì)以上管樁裂縫形成的主要成因，采取的防范措施有：

a.管樁進(jìn)場(chǎng)后，對(duì)管樁內(nèi)壁及外壁、樁頭位置嚴(yán)格檢查，必須符合設(shè)計(jì)要求。由于管樁表面的細(xì)小裂縫不容易被發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)灑水在管樁表面，檢驗(yàn)其裂縫。如出現(xiàn)裂縫密集、貫通縫，不得采用。

b.對(duì)打樁船等設(shè)備進(jìn)行針對(duì)性改裝，以適應(yīng)淺海海域的施工環(huán)境。采用增加打樁船地錨重量和數(shù)量的方法，避免其受風(fēng)浪及附近航行影響而造成的走錨，有效控制船體穩(wěn)定性。同時(shí)，在風(fēng)浪超過(guò)6級(jí)及附近有大型船只航行時(shí)，要求暫停施工。

c.通過(guò)實(shí)驗(yàn)，確定樁錘的選型和打樁錘激振力，并及時(shí)判斷底層硬度，調(diào)整樁錘激振力檔位，采取“輕打多打”方式沉樁，控制落錘高度，減小樁錘產(chǎn)生的激振力，有效控制管樁開裂。

d.打樁前確認(rèn)樁帽與樁頭已完全接觸，對(duì)龍口內(nèi)的鋼絲繩更換，使其均勻分布，選擇加厚硬質(zhì)紙墊作為樁墊，以減小樁帽與樁頭之間的沖擊力。

e.立樁過(guò)程中，首先檢查樁錘中心是否在龍口中心位置，在管樁套入龍口自沉入土后，利用測(cè)斜儀測(cè)定垂直度，進(jìn)行調(diào)整。經(jīng)檢查確認(rèn)垂直度達(dá)到要求后，開始打樁施工。

f.在遇見溜樁情況時(shí)，應(yīng)立即停止錘擊，靜壓樁入土，至穩(wěn)定后，再啟動(dòng)打樁錘沉樁，避免造成樁頭受力不均勻現(xiàn)象。

3裂縫造成的影響

由于管樁內(nèi)設(shè)計(jì)有混凝土，使得完工后的管樁變?yōu)橐粋€(gè)實(shí)心結(jié)構(gòu)的圓柱樁，縱向裂縫對(duì)管樁的軸向承載能力及抗水平力的影響比較小。隨著時(shí)間的推移，裂縫處的箍筋會(huì)逐漸銹斷，以致影響到裂縫附近的管壁，使得管樁的耐久性降低，可能成為造成管樁失效的誘因。

4大直徑PHC管樁裂縫的修補(bǔ)措施

水位變動(dòng)區(qū)及以上部分裂縫的存在對(duì)樁的影響比較大，泥面以下基本沒(méi)有不良影響，水下區(qū)的影響較小。該工程采用了復(fù)層礦脂包覆防腐技術(shù)對(duì)裂縫進(jìn)行了處理。

復(fù)層礦脂包覆防腐技術(shù)是指利用緊密相連的四層保護(hù)層組合達(dá)到防腐效果，四層保護(hù)層即礦脂防蝕膏、礦脂防蝕帶、密封緩沖層和防蝕保護(hù)罩。其中，礦脂防蝕膏、礦脂防蝕帶是復(fù)層礦脂包覆防腐技術(shù)的核心部分，含有優(yōu)良的緩蝕成分，能夠有效地阻止腐蝕性介質(zhì)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的侵蝕，并可帶水施工。密封緩沖層和防蝕保護(hù)罩具有良好的耐沖擊性能，不但能夠隔絕海水，還能夠抵御機(jī)械損傷對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的破壞。

4.1PHC樁表面處理

用鏟刀鏟除PHC樁裂縫處內(nèi)部及溢出的水泥砂漿浸泡物，用砂紙、電動(dòng)鋼刷打磨PHC樁表面，清除附著的海生物、油污等。

4.2安裝支撐卡箍

根據(jù)PHC樁的裂縫長(zhǎng)度和位置以及包覆長(zhǎng)度，用螺栓緊固好卡箍，來(lái)支撐玻璃鋼外殼。

4.3涂抹礦脂防蝕膏

低溫作業(yè)時(shí)，礦脂防蝕膏使用前需進(jìn)行加熱，再用塑料刮板涂抹；常溫作業(yè)時(shí)，可直接使用，每次取少量礦脂防蝕膏，將其在PHC樁表面均勻分布。對(duì)于裂縫處和有空隙的部分一定用礦脂防蝕膏將裂縫和空隙填滿抹平。礦脂防蝕膏用量為：光滑表面約300g/m2，特別粗糙的表面約400～500g/m2。

4.4纏繞礦脂防蝕帶

由樁底部向上螺旋狀包裹，至樁頂部時(shí)，用礦脂防蝕帶完整地纏繞一圈，用力將礦脂防蝕帶拉緊鋪平，將里面的空氣壓出。包裹時(shí)必須保持有50%以上的礦脂防蝕帶重疊；每卷礦脂防蝕帶交接處的頭尾重疊要求有150mm的寬度。

4.5安裝防護(hù)罩

防護(hù)罩提前預(yù)制，在包裹礦脂防蝕帶后，即可安裝防護(hù)罩，防護(hù)罩由底向上安裝。在安裝防護(hù)罩時(shí)，對(duì)準(zhǔn)螺絲洞口的位置，檢查位置正確后，鎖緊螺栓，螺栓要隔天用專用扳手鎖緊，共緊3遍。注意螺絲鎖緊的順序及扭力矩大小，推薦的最大扭力矩為28N·M。在接縫處安裝擋板，擋板也要涂上礦脂防蝕膏，擋板與防護(hù)罩材料相同，以防止安裝防護(hù)罩時(shí)刮破礦脂防蝕帶。

4.6端部密封

在防護(hù)罩下端部安裝支撐卡箍，防止玻璃鋼外殼下滑，并在其縫隙處使用水中固化型環(huán)氧樹脂密封；防護(hù)罩上端部用水中固化型環(huán)氧樹脂密封。水中固化型環(huán)氧樹脂的使用方法為：環(huán)氧樹脂和固化劑的比為1∶1，固化時(shí)間為0.5～1h。

4.7掛片實(shí)驗(yàn)

在PHC管樁環(huán)境下，放置保護(hù)試片和未保護(hù)試片，對(duì)其腐蝕速度進(jìn)行比對(duì)試驗(yàn)，確定該方法對(duì)管樁保護(hù)的有效性。通過(guò)3個(gè)月的試驗(yàn)，表明復(fù)層礦脂包覆防腐技術(shù)對(duì)PHC管樁的防腐保護(hù)作用達(dá)到了預(yù)期效果。

5結(jié)語(yǔ)

為消除裂縫，對(duì)淺海海域大直徑PHC管樁采用復(fù)層礦脂包覆防腐技術(shù)是一種行之有效的方法。復(fù)層礦脂包覆防腐技術(shù)具有長(zhǎng)效經(jīng)濟(jì)的防腐蝕效果，作為淺海海域的鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土設(shè)施的反腐技術(shù)(如：跨海大橋、鉆采平臺(tái)和港口碼頭腐等)具有廣泛的適用性。

水利部： 繼續(xù)推進(jìn)六方面水利改革

從日前在京召開的水利部全國(guó)水利廳局長(zhǎng)會(huì)議上獲悉，今年水利部將以水行政審批制度、水資源管理體制、國(guó)家水權(quán)制度建設(shè)、水價(jià)、創(chuàng)新水利投融資機(jī)制、水利工程建設(shè)和管理體制等六方面為重點(diǎn)繼續(xù)深化水利改革。

今年水利部將在水行政審批制度改革方面，以簡(jiǎn)化審批手續(xù)、提高審批效率為重點(diǎn)，推進(jìn)項(xiàng)目前置審批事項(xiàng)分類合并實(shí)施；在水資源管理體制改革方面，以落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度為重點(diǎn)，強(qiáng)化用水需求管理，加快建立規(guī)劃水資源論證制度和水資源督察制度；在國(guó)家水權(quán)制度建設(shè)方面，堅(jiān)持頂層設(shè)計(jì)和基層探索相結(jié)合，積極穩(wěn)妥推進(jìn)水權(quán)制度改革，制定出臺(tái)水資源確權(quán)登記辦法、健全水權(quán)交易制度、建立水資源用途管制制度；在水價(jià)改革方面，深入推進(jìn)農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革，建立科學(xué)合理的水價(jià)形成機(jī)制，抓好試點(diǎn)，完善政策措施，強(qiáng)化用水計(jì)量；在創(chuàng)新水利投融資機(jī)制方面，堅(jiān)持政府和市場(chǎng)兩手發(fā)力，著力完善公共財(cái)政投入政策、落實(shí)金融支持政策、鼓勵(lì)社會(huì)資本參與水利建設(shè)；在水利工程建設(shè)和管理體制方面，創(chuàng)新水利公共服務(wù)提供方式，推進(jìn)水利工程建設(shè)與管理的專業(yè)化、市場(chǎng)化和社會(huì)化。

據(jù)悉，去年水利部大力推行簡(jiǎn)政放權(quán)，水行政審批事項(xiàng)由48項(xiàng)減至22項(xiàng)，對(duì)取消事項(xiàng)加強(qiáng)監(jiān)管和服務(wù)；水利投融資體制改革得到深化，2014年水利建設(shè)投資達(dá)到4881億元，較2013年增長(zhǎng)11%。

來(lái)源：光明日?qǐng)?bào) 中國(guó)水力發(fā)電工程學(xué)會(huì)網(wǎng)2015年1月13日

http://www.hydropower.org.cn/showNewsDetail.asp?nsId=15371

中圖分類號(hào)：TU473.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1005-4774(2015)02-0016-03

Analysis and Treatment Method of Shallow Sea Large-diameter PHC
Pipe Pile Construction Crack

GAO Hai-tao1, LIANG Jie2, ZHANG Wen-xi1

(1.SinopecShengliPetroleumAdministrationOffshoreOilEngineeringTechnicalInspectionCenter,

Dongying257000,China;

2.ShanghaiHongboEngineeringConsultingManagementCo.,Ltd.,Shanghai200232,China)

Abstract：Pipe pile crack defects can be frequently caused in shallow sea PHC pipe pile construction. The project can suffer from danger and hidden danger can be left since the project is located in marine environment. In the paper, large-diameter PHC pipe pile driving construction process in one project of Bohai shallow sea waters is combined for analyzing mechanism of vertical cracks on large-diameter PHC pipe piles, corrective recommendations are proposed, and measures to repair cracks are given.

Keywords：PHC pipe pile; shallow sea; pile driving; crack; repair