高樁碼頭工程管樁樁基施工

葉海桃　李偉亮　陸鳳池

摘要：管樁樁基在高樁碼頭工程中應(yīng)用普遍，通常都在水域施工，影響因素較多，對(duì)工程的組織施工有著較高的要求。文章以長江中下游烏江船舶基地復(fù)建工程為例，介紹了管樁樁基的施工以及施工中遇到的問題和處理措施，為同類工程提供參考。

關(guān)鍵詞：港口工程 高樁碼頭 樁基施工 PHC管樁 鋼管樁

引言

水上沉樁是一種復(fù)雜而又質(zhì)量控制要求高的一道工序，在施工過程中不僅需要考慮樁基礎(chǔ)的土層分布情況，還要考慮水位、風(fēng)浪流等的影響。目前主要利用打樁船設(shè)備進(jìn)行水上沉樁，其施工工序較為成熟，但在復(fù)雜地質(zhì)條件下進(jìn)行水下沉樁過程中容易出現(xiàn)各種各樣的問題，這就需要現(xiàn)場管理人員及時(shí)分析處理。本文以長江中下游烏江船舶基地復(fù)建工程中管樁樁基施工為例，分析現(xiàn)場出現(xiàn)的問題以及采取的措施。

工程概況

該工程位于長江中下游，碼頭平臺(tái)總長度為336.0m，寬度30.0m，頂標(biāo)高（國家85高程，以下同）為+9.2m。碼頭為高樁梁板式結(jié)構(gòu)，共44個(gè)排架，每個(gè)排架共設(shè)有4根直樁和4根斜樁，前沿為兩根鋼管樁。碼頭平臺(tái)樁基選用φ1000（130）PHC-C樁264根，樁長為38-46m不等；φ1000×16mm的鋼管樁88根，樁長為41-45m不等。兩種樁型持力層均為5B-1層的強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r。碼頭分為上下兩層，下層為鋼結(jié)構(gòu)。另外有3座引橋組成，從上游往下游依次編號(hào)1#～3#引橋；1#引橋結(jié)構(gòu)長95.00m，寬12m， 2#引橋結(jié)構(gòu)長117.70m，寬15m，3#引橋結(jié)構(gòu)長度146.60m，寬15m。碼頭后沿設(shè)置一座變電所。樁基場地范圍為江邊水域，從地質(zhì)資料來看，沉樁水域上部土層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾薄層粉砂、卵礫石層，下覆灰黃色泥質(zhì)砂巖、灰綠色凝灰?guī)r等，見其典型地質(zhì)剖面圖1，其中2-2層土為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：灰色，流塑，含有機(jī)質(zhì)及腐植質(zhì)，夾薄層粉砂，薄層厚度約1-3mm，含量約10%，無搖振反應(yīng)，切面有光澤，干強(qiáng)度及韌性中等，地基承載力特征值為fak=60KPa；5B-1層土為強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r：灰綠色，巖芯為短柱狀及碎塊狀，裂隙發(fā)育，地基承載力特征值為fak=350KPa；5B-2層土為中風(fēng)化凝灰?guī)r：灰綠色，巖芯呈長柱狀，裂隙不發(fā)育，敲擊聲敲，屬較軟～較硬巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)IV～I(xiàn)II級(jí)。該工程主要施工內(nèi)容有水下挖泥、樁基施工、上部結(jié)構(gòu)施工、拋石回填、面層及附屬設(shè)施施工等，下面主要介紹樁基施工中管樁施工。

管樁樁基工程施工

1、工作內(nèi)容分解

高樁梁板式結(jié)構(gòu)的碼頭施工，大多在水上進(jìn)行，受自然條件、船舶機(jī)械相互干擾、工作面狹窄、施工條件復(fù)雜等因素制約，樁基的施工是高樁碼頭施工的關(guān)鍵性工程，決定著碼頭施工的進(jìn)度和質(zhì)量。本工程管樁施工需水上沉樁，選用打樁船，該船總長45米，型寬18.6米，型長45米。樁架架高75米，吊重能力80T，錘型DMG138。柴油錘性能：錘總高7980mm，打擊能量461-295KJ，最大爆炸力3985KN，上活塞重13800kg，下活塞外徑910mm，備專用替打，樁墊采用專用紙板。為了較好的控制樁基工程的進(jìn)度和質(zhì)量，可根據(jù)樁基工程施工工藝（如圖2）對(duì)其工作內(nèi)容進(jìn)行分解。

2、主要工作細(xì)化

樁基工程，特別是在水上沉樁，各項(xiàng)工作專業(yè)性、邏輯性特別強(qiáng)。將其工作分解成若干個(gè)組成部分，每一部分再細(xì)分，直到不能再分為止，有利于項(xiàng)目經(jīng)理全盤考慮又能掌握局部事項(xiàng)，有利于合理調(diào)配人員、設(shè)備等資源，進(jìn)而有利于責(zé)任到人，控制總工期和質(zhì)量。

確定沉樁順序，需要考慮：①土壤變形的影響；②每一根樁均能打得到；③工程分段利于后續(xù)工程施工；④打樁水位、水深、風(fēng)和流的影響；⑤減少沉樁震動(dòng)對(duì)岸坡的影響；⑥打樁船錨纜的布置等。該工程綜合以上因素，分成17個(gè)片區(qū)進(jìn)行沉樁。

打樁船吊樁入龍口，可細(xì)分為：①吊前外觀質(zhì)量復(fù)檢；②在樁頂劃標(biāo)刻度；③樁身標(biāo)出吊點(diǎn)位置捆綁樁；④指揮吊樁入龍口。

下樁、壓樁、沉樁到位，可細(xì)分為：①打樁船操作沉樁；②岸邊人員觀察沉樁位置指揮停錘；③記錄沉樁相關(guān)數(shù)據(jù)；④沉樁過程中出現(xiàn)問題處理等。

施工中遇到的問題及處理措施

在水上沉樁，經(jīng)常會(huì)遇到難以預(yù)料的因素，不僅會(huì)影響到工期，增加成本，如果處理不當(dāng)，工程的質(zhì)量也難以保證。本工程沉樁控制設(shè)計(jì)要求以標(biāo)高控制為主，貫入度作為校核，貫入度校核標(biāo)準(zhǔn)為最后10擊50mm。該工程共沉下283根PHC-C樁（包含3#引橋J排6根灌注樁變更為6根PHC樁）和88根鋼管樁。在施工過程中，監(jiān)理指定對(duì)沉樁的樁身完整性、承載力進(jìn)行抽樣檢測，檢測結(jié)果統(tǒng)計(jì)如表1。

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告和實(shí)際沉樁情況，該工程樁基下的地質(zhì)條件較為復(fù)雜，存在“上軟下硬，軟硬突變”復(fù)雜地質(zhì)。在樁基施工過程中，出現(xiàn)了以下問題及采取的相應(yīng)措施：

已沉樁存在超高或偏低。在已沉樁中，發(fā)現(xiàn)大部分樁超出設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高很多，少量部分低于設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高。設(shè)計(jì)樁長大于實(shí)需樁長，造成資源浪費(fèi)，成本增加；設(shè)計(jì)樁長低于實(shí)需樁長，對(duì)工程的質(zhì)量和進(jìn)度、成本均造成不利的影響。為此，專門成立QC小組，對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件下的樁長調(diào)整方法進(jìn)行探討，假定相鄰位置地質(zhì)條件相似，對(duì)同排架各樁尖位置相近做同等樁尖標(biāo)高設(shè)定，再考慮一定的修正值（通過前期統(tǒng)計(jì)結(jié)果和施工經(jīng)驗(yàn)，取2m），建立了樁長調(diào)整數(shù)學(xué)模型。在實(shí)踐中，利用同排架的H樁實(shí)際樁尖標(biāo)高等同為F樁理論樁尖標(biāo)高計(jì)算F樁樁長，加上修正值，得出F樁的理論樁長，同理，利用同排架的C樁實(shí)際樁尖標(biāo)高推算出同排架A、B樁的理論樁長。利用該方法對(duì)尚未沉的樁進(jìn)行了樁長調(diào)整，在工期和成本控制上取得了較好的效果。

樁頂裂損。在施工過程中，施打G30號(hào)樁到設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高時(shí)，發(fā)現(xiàn)樁頂以下70公分破裂，立即停錘，分析出可能的原因：樁身自身質(zhì)量缺陷或者沉樁施工時(shí)遇到復(fù)雜地質(zhì)造成偏心施打。聯(lián)系設(shè)計(jì)和監(jiān)理現(xiàn)場查看及小應(yīng)變檢測結(jié)果，該樁樁頂破裂為Ⅲ類樁，確定在原樁位靠江側(cè)1.2米處補(bǔ)打一根同型號(hào)的PHC樁，同時(shí)將F30斜樁的角度由20°調(diào)整為25°，打樁時(shí)盡量減少偏位，避免碰樁。

樁身出現(xiàn)豎向裂縫。在PHC-C樁沉樁過程中，部分樁身出現(xiàn)了裂縫寬度相對(duì)較?。é?0.30mm）的豎向裂縫。通過前期的樁裂縫部位、性狀統(tǒng)計(jì)及安全影響評(píng)估，根據(jù)設(shè)計(jì)單位意見實(shí)施樁身豎向裂縫的處理或加固方案。對(duì)于裂縫寬度相對(duì)較小的豎向裂縫，采用表面封閉法處理，在出現(xiàn)豎向裂縫的樁身外側(cè)粘貼碳纖維布加強(qiáng)對(duì)樁身混凝土的約束，裂縫處環(huán)向無間隔粘貼300g/m2碳纖維布3層，沿裂縫外延伸長度≥500mm，搭接長度≥200mm。以上修補(bǔ)措施能有效避免江水對(duì)樁身侵蝕，保證了樁身承載力、安全性。

低于設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高。A41鋼管樁在達(dá)到設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高前的最后10擊64mm，貫入度不滿足設(shè)計(jì)要求，特聘請(qǐng)專業(yè)施工隊(duì)伍補(bǔ)接1m，復(fù)打至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高，貫入度滿足要求。

結(jié)論

隨著科技的發(fā)展，水運(yùn)工程管樁樁基施工技術(shù)越來越成熟，施工設(shè)備越來越先進(jìn)，工程的質(zhì)量、工期、造價(jià)和安全將會(huì)越來越有保障。在管樁樁基施工的全過程中，施工單位除了嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙、施工技術(shù)要求及相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行精細(xì)組織施工外，還需與監(jiān)理、設(shè)計(jì)、業(yè)主等單位加強(qiáng)溝通協(xié)調(diào)，及時(shí)處理施工現(xiàn)場遇到的困難與問題。

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（第一作者單位：長江南京航道工程局）endprint