沿海港口工程高樁碼頭PHC樁沉樁施工技術(shù)應(yīng)用

◎ 韋作儀 廣西八桂工程監(jiān)理咨詢有限公司

雖然港口碼頭PHC樁沉樁施工技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，但仍然存在一些不足之處。尤其是在應(yīng)對(duì)不同地質(zhì)條件下的適用性、施工過程中的效率和安全性等方面，仍然需要進(jìn)一步地探索和改進(jìn)。因此，港口碼頭PHC樁沉樁施工技術(shù)的深入研究，對(duì)于提升港口碼頭工程的質(zhì)量和可持續(xù)發(fā)展具有重要價(jià)值。

1.PHC樁沉樁術(shù)概述

港口碼頭工程作為重要的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目，其穩(wěn)定性和安全性是關(guān)乎港口運(yùn)營和貨物運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵因素。在復(fù)雜的地質(zhì)和水文環(huán)境下，選擇適當(dāng)?shù)幕A(chǔ)支撐技術(shù)尤為重要。其中，PHC樁沉樁術(shù)作為一種先進(jìn)的基礎(chǔ)支撐技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于港口碼頭工程中，以提升工程的安全性和穩(wěn)定性。PHC樁沉樁術(shù)是指利用預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土（PHC）樁作為樁基，在適當(dāng)位置進(jìn)行沉樁施工的一種技術(shù)。這種技術(shù)的核心思想是通過將預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土樁沉入地下，以達(dá)到加固地基、分擔(dān)荷載的目的。與傳統(tǒng)的振動(dòng)沉樁和靜壓樁相比，PHC樁沉樁術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì)：首先，預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土樁具有較高的承載能力和抗震性能。在港口碼頭工程中，承受的荷載和外界環(huán)境變化較大，因此選擇具有高強(qiáng)度和抗震性能的樁基材料非常重要。其次，PHC樁沉樁術(shù)能夠適應(yīng)不同的地質(zhì)條件。無論是沉積層、軟土還是巖石地基，都可以通過調(diào)整樁的長(zhǎng)度和設(shè)計(jì)方案來適應(yīng)不同的地質(zhì)環(huán)境，從而提供更好的基礎(chǔ)支撐效果。此外，PHC樁沉樁術(shù)施工過程相對(duì)簡(jiǎn)便，不需要進(jìn)行大幅度的振動(dòng)或靜壓，減少了對(duì)周邊環(huán)境的干擾[1]。

2.工程概況

位于北海市鐵山港區(qū)興港鎮(zhèn)新嶺近岸海域的北海港鐵山港西港區(qū)北暮作業(yè)區(qū)南7號(hào)至南10號(hào)泊位工程，是一個(gè)重要的港口項(xiàng)目。該項(xiàng)目的西北側(cè)毗鄰正在建設(shè)中的公共執(zhí)法碼頭工程，而其西南側(cè)則與已建成的北海石化碼頭相對(duì)。此工程的目標(biāo)是建設(shè)三個(gè)1萬噸級(jí)多用途泊位和一個(gè)設(shè)計(jì)靠泊7萬噸級(jí)船舶的通用泊位。工程的設(shè)計(jì)吞吐量達(dá)到700萬噸/年，主要運(yùn)輸貨物包括集裝箱、散貨和件雜貨，而其設(shè)計(jì)通過能力為803萬噸/年，其中集裝箱達(dá)到18萬標(biāo)箱，散貨為350萬噸，而件雜貨為170萬噸。碼頭泊位的總長(zhǎng)度為746米。本工程的位置選擇恰如其分，位于鐵山港區(qū)興港鎮(zhèn)新嶺近岸海域，地理位置優(yōu)越。與在建的公共執(zhí)法碼頭工程和已建成的北海石化碼頭形成緊密的港口網(wǎng)絡(luò)，將有助于加強(qiáng)港口功能，提升貨物運(yùn)輸效率。工程規(guī)模龐大，共計(jì)四個(gè)泊位，包括不同噸級(jí)的多用途泊位和通用泊位，充分滿足了不同貨物種類和船只噸位的裝卸需求。設(shè)計(jì)的年吞吐量和通過能力顯示了該項(xiàng)目在未來將發(fā)揮巨大的運(yùn)輸潛力，有望成為重要的物流樞紐。整個(gè)工程的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度達(dá)到746米，足夠容納多艘船只同時(shí)?？俊?/p>

3.沉樁施工

3.1 施工準(zhǔn)備

（1）打樁施工之前，技術(shù)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行水深尺寸測(cè)量，計(jì)算出高潮、低潮部位的水位深度，以確?，F(xiàn)場(chǎng)施工順利進(jìn)行。

（2）臨岸一側(cè)需要埋設(shè)地壟，在碼頭后部的沿岸上間隔50m布置一個(gè)地壟，其具體位置選擇應(yīng)確保現(xiàn)場(chǎng)系纜順利進(jìn)行。

（3）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置測(cè)量控制點(diǎn)，并加強(qiáng)復(fù)核檢測(cè)工作，應(yīng)用GPS作為工具檢測(cè)，儀器作為復(fù)核使用，確定合適測(cè)量方案，確保坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、記錄更加順利。

（4）制定合理的沉樁方案，做好安全技術(shù)交底，確保船機(jī)運(yùn)行安全性。

（5）根據(jù)需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安全標(biāo)志的布置[2]。

3.2 管樁裝船及運(yùn)輸施工

圖1 駁船裝樁示意圖

（1）P H C 管樁裝運(yùn)：本次沉樁PHC-1000AB管樁553根、PHC-1200B管樁280根，共計(jì)833根，整根樁體在廠家內(nèi)預(yù)制完成，合格后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)。通過使用吊機(jī)將樁體吊裝到駁船上，采取封倉運(yùn)輸?shù)姆绞?，裝載數(shù)量不超過3層。

（2）駁船裝樁時(shí)：船舶下部設(shè)置墊楞，底部應(yīng)用方木作為支墊結(jié)構(gòu)應(yīng)用，如果需要應(yīng)用多條支墊結(jié)構(gòu)，表面處于同一平面，并應(yīng)用鐵片、木楔等找平處理，使其達(dá)到平整性標(biāo)準(zhǔn)。樁身兩側(cè)布置楔形木塊進(jìn)行固定，應(yīng)用鋼釘連接成為成體，間隔2m布置。各個(gè)結(jié)構(gòu)層布置的墊木應(yīng)達(dá)到上下對(duì)齊的效果，每層使用的材料為相同材質(zhì)。頂層應(yīng)用鋼絲繩、緊張器等連接，和沉樁作業(yè)保持相反順序。裝駁運(yùn)輸之前，安監(jiān)部門進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查，滿足長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)囊蟆?/p>

3.3 吊樁方式

現(xiàn)場(chǎng)施工的環(huán)節(jié)，樁駁?？吭诖驑洞瑑蓚?cè)，移動(dòng)到前部進(jìn)行吊樁作業(yè)。

吊點(diǎn)的設(shè)計(jì)與布置完全按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，本次方案應(yīng)用四點(diǎn)吊裝方式。PHC管樁采用“四點(diǎn)吊”，吊點(diǎn)布置如圖2所示。

圖2 管樁吊點(diǎn)位置示意圖

PHC樁的單根樁體結(jié)構(gòu)重量比較大，長(zhǎng)度較長(zhǎng)，從動(dòng)測(cè)的要求出發(fā)，長(zhǎng)度最長(zhǎng)可以達(dá)到56m，最終在40.32t左右。在施工過程中為使得現(xiàn)場(chǎng)吊裝中不會(huì)發(fā)生開裂的問題，采取四點(diǎn)吊裝的方式，執(zhí)行規(guī)范要求進(jìn)行綁扎、吊裝作業(yè)，在管樁0.13L、0.23L、0.31L、0.28L、0.05L處應(yīng)用油漆進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)記，如果存在缺陷、損壞、裂紋等問題，及時(shí)修復(fù)處理。樁架前傾到吊鉤，對(duì)正管樁中心，下放吊鉤，主鉤進(jìn)行管樁臨近頂部?jī)牲c(diǎn)部位，副鉤吊起臨近樁尖兩點(diǎn)，鋼繩與吊鉤連接中，防止在打樁船中鋼繩不會(huì)拖動(dòng)管樁，并應(yīng)用橡皮管輔助鋼繩包裹處理，從而防止管樁發(fā)生損壞的問題，且要輕微敲擊處理，不會(huì)因?yàn)榛瑒?dòng)而產(chǎn)生位置變化。在吊裝達(dá)到緊固標(biāo)準(zhǔn)后，鎖緊裝置連接，分散作業(yè)人員開始起吊作業(yè)，緩慢、均勻地向上提升，主副吊鉤同時(shí)提升，使得管樁移動(dòng)到規(guī)定高度，水平移動(dòng)離開裝駁的部位，松開錨纜，根據(jù)GPS系統(tǒng)進(jìn)行定位，將樁船移動(dòng)到規(guī)定部位，調(diào)平船進(jìn)行立樁作業(yè)，副鉤緩慢下放，主鉤逐步上升，直到達(dá)到垂直狀態(tài)，緩慢進(jìn)入到籠口。

3.4 沉樁施工方法

（1）立樁。主吊鉤上升，副吊鉤下降，將樁體下入到籠口內(nèi)，不斷下降之后將吊鉤解除，保持樁體達(dá)到垂直的狀態(tài)。樁架保持后傾的狀態(tài)，使得管樁與樁架滑道達(dá)到平行的狀態(tài)。樁體結(jié)構(gòu)頂部設(shè)置樁墊，沿著樁架移動(dòng)，套住樁頂[3]。

（2）定位測(cè)量。本次工程項(xiàng)目中應(yīng)用GPS系統(tǒng)進(jìn)行定位，碼頭后部岸線設(shè)置測(cè)量點(diǎn)，并應(yīng)用全站儀復(fù)核檢測(cè)，達(dá)到數(shù)據(jù)精度標(biāo)準(zhǔn)。

GPS定位系統(tǒng)運(yùn)行中，提高沉樁安裝精度，其主要是應(yīng)用GPS-RTK模式、免棱鏡測(cè)距儀、測(cè)傾儀等實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位。在定位測(cè)量階段需要確保樁身位置、頂部標(biāo)高達(dá)到要求，各項(xiàng)定位的數(shù)據(jù)以圖像、數(shù)字的形式顯示出來，反應(yīng)在計(jì)算機(jī)屏幕中，快速確定打樁的坐標(biāo)、樁頂標(biāo)高、平面傾斜、坡度以及實(shí)時(shí)位置，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的偏差問題，確保安裝精度的要求。在施工中方便人員對(duì)照比較，及時(shí)調(diào)節(jié)船位，達(dá)到定位精度要求[4]。

（3）管樁施工控制。在打樁作業(yè)開始之前，對(duì)于打樁的設(shè)備進(jìn)行全面檢測(cè)，確保其可以正常地運(yùn)行?，F(xiàn)場(chǎng)施工人員落實(shí)打樁現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)記工作，做好數(shù)字準(zhǔn)確記錄。樁體結(jié)構(gòu)起吊的環(huán)節(jié)，插入到地面之后，垂直度誤差在0.5%以內(nèi)，并應(yīng)用水準(zhǔn)尺、測(cè)量?jī)x器等調(diào)節(jié)，以滿足現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)精度，以免給其他結(jié)構(gòu)施工造成負(fù)面影響。

現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)節(jié)，樁帽、樁身的中心線達(dá)到重合的狀態(tài)，如果經(jīng)過檢測(cè)發(fā)現(xiàn)樁身傾斜度在0.8%以上，應(yīng)及時(shí)分析原因，并采取糾正處理措施。在樁尖進(jìn)入到硬土層之后，禁止移動(dòng)樁架等方式強(qiáng)行移動(dòng)。

（4）樁尖焊接。樁尖焊接施工階段，嚴(yán)格按照工藝規(guī)范進(jìn)行要求，針對(duì)樁尖結(jié)構(gòu)主要采用鋼板制作，也可以在廠家內(nèi)預(yù)制生產(chǎn)，樁尖結(jié)構(gòu)表面達(dá)到清潔度標(biāo)準(zhǔn)。在樁尖焊接中，確保焊接質(zhì)量，沒有氣孔、夾渣等缺陷。

（5）沉樁錘擊。錘擊工作開始前，將樁身、樁錘、替代處于同一條軸線。初期打樁作業(yè)中采取輕壓或者輕擊的方式，減小落距，避免人為偏差影響施工效果。

此外，在施工階段當(dāng)施工位置即將達(dá)到沉樁標(biāo)高時(shí)，通過動(dòng)測(cè)進(jìn)行檔位錘擊，從而使得樁體承載力達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，停錘貫入度應(yīng)符合承載力參數(shù)，并保持連續(xù)錘擊施工，防止土壤恢復(fù)而造成沉樁的阻力過大[5]。

沉樁作業(yè)中，需要進(jìn)行連續(xù)性觀測(cè)，隨時(shí)掌握貫入度數(shù)據(jù)，如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常、樁身突然下降、傾斜度超標(biāo)、偏移等，立即停止沉樁作業(yè)，向監(jiān)理工程師、設(shè)計(jì)人員上報(bào)。

施打Φ1000、1200mmPHC樁時(shí)，落實(shí)樁頭保護(hù)性措施，確保整體質(zhì)量合格。

沉樁作業(yè)環(huán)節(jié)，錘擊振動(dòng)、擠土等要保護(hù)岸坡結(jié)構(gòu)，避免發(fā)生失穩(wěn)的問題，針對(duì)穩(wěn)定性不足的部位，加強(qiáng)打樁速度的控制，通過使用削坡、間隔跳打等方式施工；岸坡出現(xiàn)位移、沉降等問題，及時(shí)觀察與記錄，超出規(guī)定時(shí)立即停止作業(yè)，并采取合理應(yīng)對(duì)措施。

4.港口碼頭PHC樁沉樁施工質(zhì)量控制

4.1 施工前準(zhǔn)備階段控制

在進(jìn)行港口碼頭PHC樁沉樁施工之前，充分的準(zhǔn)備工作是確保工程順利進(jìn)行的基礎(chǔ)。首先，對(duì)工程地質(zhì)和水文環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)地調(diào)查和分析是必不可少的。了解地基的物理性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、地下水位等信息，有助于確定施工方案，預(yù)測(cè)可能的風(fēng)險(xiǎn)和問題。此外，制定詳細(xì)的施工方案也是關(guān)鍵，包括樁的布置、長(zhǎng)度、直徑、間距等參數(shù)的確定，以及施工過程中所需的設(shè)備、材料等的準(zhǔn)備工作。

4.2 材料質(zhì)量控制

在港口碼頭PHC樁沉樁施工中，施工材料的質(zhì)量控制是確保工程穩(wěn)定性的關(guān)鍵。首先，需要嚴(yán)格遵循國家和行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，選擇合格的施工材料供應(yīng)商。在采購前，要對(duì)供應(yīng)商進(jìn)行充分評(píng)估，了解其信譽(yù)、生產(chǎn)能力、質(zhì)量管理體系等情況，確保供應(yīng)商能夠提供高質(zhì)量的施工材料。其次，對(duì)于不同類型的施工材料，制定詳細(xì)的質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和方法，對(duì)每批次施工材料進(jìn)行抽樣檢測(cè)，包括材料的強(qiáng)度、耐久性、外觀等方面。此外，監(jiān)控施工材料的生產(chǎn)過程也至關(guān)重要。與供應(yīng)商保持密切的溝通合作，定期進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查和質(zhì)量抽查，確保生產(chǎn)過程中嚴(yán)格按照質(zhì)量要求進(jìn)行操作。特別是對(duì)于混凝土等需要現(xiàn)場(chǎng)制作的材料，要確保配料比例、攪拌時(shí)間等操作步驟的準(zhǔn)確性，以保證材料的一致性和穩(wěn)定性。最后在材料運(yùn)輸過程中，要防止材料受潮、碰撞等造成損壞，特別是對(duì)于易碎材料需要特別注意。在存儲(chǔ)過程中，要選擇干燥、通風(fēng)的場(chǎng)所進(jìn)行存放，避免材料受到惡劣環(huán)境影響。

4.3 樁基施工過程控制

在樁基施工過程中，要嚴(yán)格控制沉樁的角度、深度和位置，確保樁的垂直度和水平度符合設(shè)計(jì)要求。使用專業(yè)的沉樁設(shè)備和監(jiān)測(cè)儀器，及時(shí)調(diào)整和修正施工參數(shù)，以保證沉樁的準(zhǔn)確性。

4.4 樁的預(yù)應(yīng)力張拉和錨固控制

預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土樁是一種重要的結(jié)構(gòu)元素，其負(fù)責(zé)承擔(dān)工程荷載，為了增強(qiáng)樁體的承載能力，預(yù)應(yīng)力鋼絲起著至關(guān)重要的作用。在制作預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土樁時(shí)，預(yù)應(yīng)力鋼絲經(jīng)歷了張拉和錨固的過程。在張拉過程中，預(yù)應(yīng)力鋼絲會(huì)通過專用設(shè)備施加一定的拉力，使其緊密固定在混凝土內(nèi)部，可以有效地抵消樁在使用過程中的受力，提高樁體的抗彎和抗壓能力。同時(shí)，在錨固過程中，預(yù)應(yīng)力鋼絲的錨固效果也必須得到嚴(yán)格控制，確保預(yù)應(yīng)力的傳遞穩(wěn)定可靠，不會(huì)因?yàn)殄^固不當(dāng)而導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力的損失。為了實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土樁的設(shè)計(jì)要求，工程中需要考慮多個(gè)因素，如預(yù)應(yīng)力鋼絲的張拉力度、錨固效果、錨具的質(zhì)量和性能等。采用精確的工藝控制和先進(jìn)的設(shè)備，確保預(yù)應(yīng)力鋼絲在樁體內(nèi)部的分布均勻、張拉力度適當(dāng)，并在錨固過程中保持穩(wěn)定的狀態(tài)。

4.5 樁的質(zhì)量檢驗(yàn)和監(jiān)測(cè)

在施工過程中，需要進(jìn)行樁的質(zhì)量檢驗(yàn)和監(jiān)測(cè)。通過無損檢測(cè)技術(shù)、超聲波探測(cè)儀等設(shè)備，對(duì)樁體進(jìn)行全面的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)任何可能的缺陷或問題。同時(shí)，還需要對(duì)沉樁過程中的力、位移等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保樁的安全施工。

5.結(jié)語

PHC樁作為一種關(guān)鍵的基礎(chǔ)支撐形式，在港口碼頭工程中具有不可替代的地位。沉樁施工技術(shù)在確保碼頭工程安全和穩(wěn)定方面發(fā)揮著重要作用，通過合理的設(shè)計(jì)和施工，可以提高PHC樁的承載能力和抗震性能，為港口碼頭的可持續(xù)發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)保障。隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，相信PHC樁沉樁施工技術(shù)將在未來的港口碼頭工程中發(fā)揮更大的作用，為港口建設(shè)貢獻(xiàn)更多的智慧和力量。