馬來(lái)西亞民都魯碼頭重點(diǎn)施工質(zhì)量控制分析

許安位

（桐鄉(xiāng)市交通工程有限公司，浙江 嘉興 314501）

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

本工程位于馬來(lái)西亞沙撈越州民都魯市沙瑪拉祖港。民都魯碼頭及附屬工程為散貨碼頭，共四個(gè)泊位。1#-4#泊位總長(zhǎng)度907.2m，連接棧橋長(zhǎng)66.9m。碼頭平臺(tái)均采用高樁梁板結(jié)構(gòu)，樁基采用Φ800mm、Φ1000mmPHC 樁，樁長(zhǎng)29m-57m 不等，每榀排架布置6-8 根樁。上部結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆橫梁、預(yù)制縱向梁、預(yù)制面板和現(xiàn)澆面層的型式，碼頭前沿水深為-13.5m。碼頭主要工程量為PHC 樁858 根、灌注樁59 根、預(yù)制構(gòu)件混凝土8500 方、現(xiàn)澆混凝土40000 方、各類梁、板安裝5398 件，工程位置示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 工程地理位置圖

1.2 氣象及水文地質(zhì)情況分析

馬來(lái)西亞接近赤道，在北緯1°-7°之間，受赤道低氣壓帶控制。全年都是夏天，年平均氣溫在23℃-32℃之間。一般每年的十月至翌年二月是季風(fēng)期，海浪較大，波高可達(dá)4.5 米，波峰周期約14 秒。這氣候狀況對(duì)預(yù)制樁沉樁及預(yù)制構(gòu)件安裝工作將產(chǎn)生較大影響。

本項(xiàng)目對(duì)4 個(gè)泊位進(jìn)行了40 個(gè)孔位的地質(zhì)鉆孔，經(jīng)勘查報(bào)告得知，地質(zhì)土層在-16～-20m 位置有一層N 值超過(guò)50 的硬土層，按設(shè)計(jì)要求，遇到有硬土層（N值大于或等于50）超過(guò)2m 的土層需要進(jìn)行預(yù)鉆孔施工，然后再進(jìn)行打樁施工。

1.3 工程技術(shù)重、難點(diǎn)分析

1.3.1 工程技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)技術(shù)規(guī)格書要求，本工程所采用的技術(shù)規(guī)范、試驗(yàn)要求均采用英國(guó)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合馬來(lái)西亞標(biāo)準(zhǔn)，這要求項(xiàng)目部施工人員能夠很好的理解和掌握本工程所采用的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

1.3.2 工程技術(shù)要求

本工程施工樁長(zhǎng)需由施工單位自行確定，工程所在區(qū)域地質(zhì)起伏變化大，巖面頂板標(biāo)高在小范圍內(nèi)變化較大，樁長(zhǎng)計(jì)算和確定比較困難。

項(xiàng)目部在確定樁長(zhǎng)時(shí)，根據(jù)地質(zhì)資料，畫出巖面頂板標(biāo)高和對(duì)應(yīng)碼頭樁位排架的斷面圖，按照直線分布法確定樁長(zhǎng)，對(duì)于巖面較為平緩的位置，樁長(zhǎng)考慮1.5-2m超過(guò)，對(duì)于巖面起伏變化大的位置，樁長(zhǎng)考慮2-2.5m超過(guò)。樁長(zhǎng)根據(jù)巖面標(biāo)高明確后，樁周摩擦力根據(jù)公式Qu=fs×As+Qb×Ab進(jìn)行驗(yàn)算，其中fs和Qb利用N 值經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算，fs=3N ≤100KPa,側(cè)摩阻力安全系數(shù)取2.0，QB=200N ≤10000KPa，樁端承載力安全系數(shù)取3.0。通過(guò)驗(yàn)算，項(xiàng)目部確定的樁長(zhǎng)承載力能滿足設(shè)計(jì)要求。

本工程嵌巖灌注樁136 根，樁直徑為800mm 和1000mm，斜樁斜率為5:1，嵌巖深度10m。國(guó)內(nèi)很少有直徑800mm 和1000mm 的嵌巖樁施工例子，采用常規(guī)的沖孔或回旋鉆機(jī)施工工藝很難保證5:1 的斜率，嵌巖樁施工難度較大。

2 重點(diǎn)施工質(zhì)量控制

經(jīng)過(guò)項(xiàng)目部綜合分析，對(duì)工程以下部分采取重點(diǎn)質(zhì)量控制。

2.1 PHC 沉樁施工質(zhì)量控制

工程原設(shè)計(jì)樁基有四種樁型，樁徑分別為φ800mm、φ900mm、φ1000mm、φ1200mm，碼頭每個(gè)排架內(nèi)均包含四種樁型，其中斜樁斜率為4:1。按照原設(shè)計(jì)，采用打樁船進(jìn)行沉樁時(shí)需要頻繁更換樁錘替打、替打帽子，將會(huì)導(dǎo)致打樁效率低下、施工工期無(wú)法保證，同時(shí)大大增加施工措施費(fèi)用和打樁施工費(fèi)用；斜樁斜率過(guò)大、自由長(zhǎng)都過(guò)長(zhǎng)（最長(zhǎng)的為16m），出現(xiàn)斷樁的概率增加。

2.1.1 設(shè)計(jì)優(yōu)化

中標(biāo)后，項(xiàng)目部對(duì)原設(shè)計(jì)圖紙?zhí)岢鰞?yōu)化，并獲得咨詢公司的同意，從技術(shù)角度出發(fā)，以期能最大程度降低施工難度，做到便于施工、加快進(jìn)度而達(dá)到降低成本的目的。針對(duì)樁基部分，從原設(shè)計(jì)4 種樁型（直徑800mm，900mm，1000mm，1200mm）調(diào)整到2 種樁型（800mm 和1000mm），斜樁的斜率從原設(shè)計(jì)4:1 調(diào)整為5:1，樁的總數(shù)量由875 根調(diào)整到939 根，增加64 根直徑800mm 的PHC 樁。通過(guò)降低樁的斜率減少樁被錘擊時(shí)產(chǎn)生的撓度，確實(shí)有效地控制環(huán)向樁身質(zhì)量；樁徑統(tǒng)一至兩種樁型，避免頻繁更換替打和替打帽子。

2.1.2 打樁施工分析

樁基施工，開(kāi)始階段沉樁相對(duì)效率較低，日平均沉樁2.6 根，日平均預(yù)沖孔3.1 根，達(dá)不到原計(jì)劃日沉樁4 根的總進(jìn)度計(jì)劃要求，碼頭整體進(jìn)度計(jì)劃受到打樁進(jìn)度的制約，項(xiàng)目施工成本會(huì)增加，通過(guò)實(shí)際施工情況分析，存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。

（1）工程所在地地質(zhì)條件復(fù)雜，樁基需穿透2-4m厚的硬土層（標(biāo)貫100～200 擊），硬土層位于土層-16～-20m 之間，硬土層位置較高導(dǎo)致穩(wěn)樁后樁尖標(biāo)高提高，樁在泥面上的自由長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，為了確保樁不被打斷，必須降低液壓錘錘芯跳高高度到30cm，降低液壓錘打擊頻率到每分鐘20 擊，導(dǎo)致打樁錘擊時(shí)間增加，單根樁錘擊時(shí)間約1-2 小時(shí)。

（2）設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)偏長(zhǎng)，當(dāng)遇到樁頂超高時(shí)，影響后續(xù)沉樁施工，必須由打樁船配合吊除超高樁后方可繼續(xù)沉樁。

（3）樁船主機(jī)離合器、電機(jī)等常出現(xiàn)故障，樁錘液壓系統(tǒng)容易出現(xiàn)高溫（部分樁錘擊數(shù)過(guò)多，天氣炎熱等原因）導(dǎo)致打樁效率大大降低，實(shí)際情況為打完樁后開(kāi)始移船、吊樁、穩(wěn)樁等施工花費(fèi)約1.5 小時(shí)。液壓錘錘墊更換頻繁，為了保護(hù)液壓錘墊，錘墊一般每2 根樁更換一次，基本每天需更換一次，更換時(shí)間約1.5-2小時(shí)。

（4）碼頭坡面為挖泥形成，抓斗挖泥產(chǎn)生高低不平導(dǎo)致打樁定位存在一定的困難，定位需要反反復(fù)復(fù)，平均每根樁需要10～15 分鐘進(jìn)行定位和重新定位。

2.1.3 樁基施工優(yōu)化措施

（1）對(duì)打樁船加班給予適當(dāng)獎(jiǎng)勵(lì)，提高船員積極性。

（2）制樁時(shí)，改進(jìn)樁尖結(jié)構(gòu)形式，對(duì)樁靴進(jìn)行加強(qiáng)，由原設(shè)計(jì)的閉口改為開(kāi)口型，提高穿透性，見(jiàn)圖2 所示。

（3）提前訂購(gòu)打樁船液壓錘所需的各種配件，確保液壓錘處于正常工作狀態(tài)，出現(xiàn)故障也有配件可換。

（4）和當(dāng)?shù)卮?、設(shè)備修理商建立合作伙伴關(guān)系，確保在打樁船、液壓錘需要維修或加工配件的條件下能及時(shí)反應(yīng)。

（5）樁基設(shè)計(jì)優(yōu)化的效果，從工程質(zhì)量、工期和經(jīng)濟(jì)效益等方面與原方案進(jìn)行對(duì)比，取得明顯效果有以下幾方面。①工程質(zhì)量方面：原設(shè)計(jì)斜樁斜率為4:1，斜率過(guò)大、自由長(zhǎng)都過(guò)長(zhǎng)（最長(zhǎng)的為16m），出現(xiàn)打斷樁的概率增加；優(yōu)化后斜樁斜率為5:1，斜率減小，降低出現(xiàn)環(huán)向裂縫的概率，減少打樁出現(xiàn)斷樁的概率；②工期方面：打樁需要頻繁更換樁錘替打、替打帽子，將會(huì)導(dǎo)致打樁效率低下、施工工期無(wú)法保證的局面，平均每天沉樁數(shù)僅為1～2 根，優(yōu)化后更換樁錘替打、替打帽子頻率明顯降低，打樁施工效率相比原設(shè)計(jì)多種樁型將提高一倍，平均每天沉樁數(shù)可達(dá)3～4 根，打樁工期縮短120～150 天；③經(jīng)濟(jì)效益方面：樁型多，打樁效率低，大大增加施工措施費(fèi)用和打樁施工費(fèi)用，優(yōu)化后樁基優(yōu)化后，樁基采購(gòu)、打樁施工等成本節(jié)約顯著。

2.2 灌注樁施工工藝對(duì)比分析

本工程4#泊位105-123 排架為嵌巖灌注樁，共136 根，樁徑為800mm-1000mm，最大嵌巖深度10 米、最長(zhǎng)樁長(zhǎng)44 米，根據(jù)設(shè)計(jì)鋼護(hù)筒為永久性結(jié)構(gòu)，采用S355 鋼材、壁厚10mm、入巖1 米，樁尖增加壁厚為12mm 的內(nèi)側(cè)加強(qiáng)圈（共22mm）。

原施工計(jì)劃中，準(zhǔn)備采用搭設(shè)鋼平臺(tái)、沖擊鉆孔的施工工藝。后與合作單位磋商，采取了他們比較熟悉的旋挖鉆施工工藝，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況采用多功能駁移動(dòng)平臺(tái)施工完成。對(duì)旋挖鉆施工工藝，國(guó)內(nèi)用的比較少，我們也得到了寶貴的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。

本工程鉆機(jī)的功效分析：①?zèng)_孔樁，每根樁的工序時(shí)間為：鉆孔4 天，清孔及下放鋼筋籠1 天，砼灌注1 天，機(jī)動(dòng)時(shí)間1 天，施工周期為7 天。每臺(tái)鉆機(jī)平均7 天完成一根樁，本工程鉆孔樁需要投入5 臺(tái)鉆機(jī)作業(yè)，每月平均完成16 根；②旋挖機(jī)，20 型旋挖機(jī)一天可以嵌巖12m，本工程挖孔大致為1.5 天/孔，每個(gè)月可完成20根樁。

根據(jù)地質(zhì)鉆孔資料的分析，本工程樁基所在的土層基本上均為粘土或粘土含砂，粘土的標(biāo)高擊數(shù)在14-30之間，土層在-16～-20m 局部有標(biāo)貫擊數(shù)達(dá)到50 的應(yīng)夾層，該夾層也以粉細(xì)砂為主，本工程地質(zhì)條件相對(duì)較好，有利于鉆孔樁的成孔。嵌巖樁巖層為砂巖，巖石強(qiáng)度在10MPa 左右，巖面頂板標(biāo)高在-21m～-34m 之間。合作單位PPK 采用20 型旋挖機(jī)進(jìn)行嵌巖施工，一天左右可以成孔，嵌巖深度7m。

CK2000 型鉆機(jī)具有重量輕，沖擊能力強(qiáng)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各類嵌巖樁施工。直樁施工將采用三翼鉆頭外徑為Φ1000 和Φ800mm；鉆頭翼片夾角為120°左右；為減少或避免鉆頭對(duì)管樁內(nèi)壁的損傷，鉆頭翼板和導(dǎo)向環(huán)外緣不得有硬質(zhì)合金塊，必要時(shí)，可焊上鋼板用以保徑。

總結(jié)起來(lái)，旋挖鉆機(jī)工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）環(huán)保衛(wèi)生。干法施工時(shí)，不會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成污染。即便采用靜態(tài)泥漿成孔時(shí)，相對(duì)于沖擊鉆機(jī)和回旋鉆機(jī)的污染仍然要小得多。

（2）成孔速度快。在一般地層，旋挖鉆機(jī)的成孔速度是普通鉆機(jī)的4～6 倍。在樁長(zhǎng)適宜的條件下，也是旋挖鉆機(jī)優(yōu)勢(shì)最明顯的地方。

（3）適應(yīng)能力強(qiáng)。旋挖鉆機(jī)可配備不同鉆頭，常見(jiàn)的旋挖鉆頭有螺旋鉆頭、旋挖斗，另外還有針對(duì)不同質(zhì)地情況的簡(jiǎn)式取芯鉆頭、擴(kuò)底鉆頭、沖擊鉆頭、沖抓錐鉆頭、可用于砂層、土層、巖層等不同地層的鉆孔。

（4）高度自動(dòng)化，操作工人勞動(dòng)強(qiáng)度小，工作環(huán)境相對(duì)舒適。

2.3 上部結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制

（1）針對(duì)碼頭下橫梁原設(shè)計(jì)進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化，減少一個(gè)橫梁大頭斷面，降低了橫梁施工復(fù)雜度，整體碼頭施工進(jìn)度有一定程度的加快。

（2）本工程鋼筋數(shù)量和種類繁多，鋼筋連接型式為綁扎搭接，受拉區(qū)鋼筋搭接接頭為49 倍直徑，受壓區(qū)鋼筋搭接接頭為40 倍直徑。如果采用普通的9m 和12m 通用尺寸鋼筋，在進(jìn)行配料后，會(huì)出現(xiàn)大量邊角料，由于鋼筋搭接長(zhǎng)都過(guò)長(zhǎng)，邊角料根本不能進(jìn)行搭接，會(huì)導(dǎo)致材料損耗較大。故本工程鋼筋采用定尺寸鋼筋，即根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，統(tǒng)計(jì)匯總出各種規(guī)格的鋼筋配料長(zhǎng)度，由單根或者多根長(zhǎng)度相加，計(jì)算出各種鋼筋規(guī)格合適的定尺長(zhǎng)度，按定尺長(zhǎng)度進(jìn)行采購(gòu)，采購(gòu)成本雖然增加，但杜絕短料鋼筋的存在，合理規(guī)避鋼筋邊角料造成的浪費(fèi)，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)減少鋼筋切割環(huán)節(jié)，加快鋼筋配料速度。

（3）該碼頭與國(guó)內(nèi)同類型水工碼頭相比，碼頭前沿設(shè)置了超過(guò)2m 的廊道。所以大頭梁部分底部標(biāo)高降低了，加大了施工難度。盡管已經(jīng)從設(shè)計(jì)優(yōu)化的角度減少一個(gè)橫梁大頭斷面，降低了橫梁施工復(fù)雜度，但仍然需要趁低潮水施工，分層澆筑完成。為了該碼頭的長(zhǎng)期穩(wěn)定安全運(yùn)行，項(xiàng)目部特別重視工程質(zhì)量，在接近完工尾聲，抽專門人員克服潮水困難到底部進(jìn)行修補(bǔ)處理，確保海水不能腐蝕到內(nèi)部鋼筋影響整個(gè)碼頭質(zhì)量。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)民都魯碼頭施工中的技術(shù)管理和質(zhì)量控制，工程得以順利完工。施工中遇到了PHC 樁沉樁困難、不熟悉的灌注旋挖鉆工藝、橫梁大頭梁部位施工繁瑣等問(wèn)題，合理的施工方案是工程成功的基礎(chǔ)，施工方案的優(yōu)劣直接關(guān)系到工程的質(zhì)量、進(jìn)度和成本控制。通過(guò)質(zhì)量控制及優(yōu)化措施，重點(diǎn)部位的質(zhì)量得到控制，成本也得到了優(yōu)化?？蔀楹罄m(xù)類似工程提供借鑒。