高桩码头工程管桩桩基施工

    叶海桃　李伟亮　陆凤池

    

    

    

    摘要：管桩桩基在高桩码头工程中应用普遍，通常都在水域施工，影响因素较多，对工程的组织施工有着较高的要求。文章以长江中下游乌江船舶基地复建工程为例，介绍了管桩桩基的施工以及施工中遇到的问题和处理措施，为同类工程提供参考。

    关键词：港口工程 高桩码头 桩基施工 PHC管桩 钢管桩

    引言

    水上沉桩是一种复杂而又质量控制要求高的一道工序，在施工过程中不仅需要考虑桩基础的土层分布情况，还要考虑水位、风浪流等的影响。目前主要利用打桩船设备进行水上沉桩，其施工工序较为成熟，但在复杂地质条件下进行水下沉桩过程中容易出现各种各样的问题，这就需要现场管理人员及时分析处理。本文以长江中下游乌江船舶基地复建工程中管桩桩基施工为例，分析现场出现的问题以及采取的措施。

    工程概况

    该工程位于长江中下游，码头平台总长度为336.0m，宽度30.0m，顶标高（国家85高程，以下同）为+9.2m。码头为高桩梁板式结构，共44个排架，每个排架共设有4根直桩和4根斜桩，前沿为两根钢管桩。码头平台桩基选用φ1000（130）PHC-C桩264根，桩长为38-46m不等；φ1000×16mm的钢管桩88根，桩长为41-45m不等。两种桩型持力层均为5B-1层的强风化凝灰岩。码头分为上下两层，下层为钢结构。另外有3座引桥组成，从上游往下游依次编号1#～3#引桥；1#引桥结构长95.00m，宽12m， 2#引桥结构长117.70m，宽15m，3#引桥结构长度146.60m，宽15m。码头后沿设置一座变电所。桩基场地范围为江边水域，从地质资料来看，沉桩水域上部土层为淤泥质粉质粘土夹薄层粉砂、卵砾石层，下覆灰黄色泥质砂岩、灰绿色凝灰岩等，见其典型地质剖面图1，其中2-2层土为淤泥质粉质粘土：灰色，流塑，含有机质及腐植质，夹薄层粉砂，薄层厚度约1-3mm，含量约10%，无摇振反应，切面有光泽，干强度及韧性中等，地基承载力特征值为fak=60KPa；5B-1层土为强风化凝灰岩：灰绿色，岩芯为短柱状及碎块状，裂隙发育，地基承载力特征值为fak=350KPa；5B-2层土为中风化凝灰岩：灰绿色，岩芯呈长柱状，裂隙不发育，敲击声敲，属较软～较硬岩，岩体基本质量等级IV～III级。该工程主要施工内容有水下挖泥、桩基施工、上部结构施工、抛石回填、面层及附属设施施工等，下面主要介绍桩基施工中管桩施工。

    管桩桩基工程施工

    1、工作内容分解

    高桩梁板式结构的码头施工，大多在水上进行，受自然条件、船舶机械相互干扰、工作面狭窄、施工条件复杂等因素制约，桩基的施工是高桩码头施工的关键性工程，决定着码头施工的进度和质量。本工程管桩施工需水上沉桩，选用打桩船，该船总长45米，型宽18.6米，型长45米。桩架架高75米，吊重能力80T，锤型DMG138。柴油锤性能：锤总高7980mm，打击能量461-295KJ，最大爆炸力3985KN，上活塞重13800kg，下活塞外径910mm，备专用替打，桩垫采用专用纸板。为了较好的控制桩基工程的进度和质量，可根据桩基工程施工工艺（如图2）对其工作内容进行分解。

    2、主要工作细化

    桩基工程，特别是在水上沉桩，各项工作专业性、逻辑性特别强。将其工作分解成若干个组成部分，每一部分再细分，直到不能再分为止，有利于项目经理全盘考虑又能掌握局部事项，有利于合理调配人员、设备等资源，进而有利于责任到人，控制总工期和质量。

    确定沉桩顺序，需要考虑：①土壤变形的影响；②每一根桩均能打得到；③工程分段利于后续工程施工；④打桩水位、水深、风和流的影响；⑤减少沉桩震动对岸坡的影响；⑥打桩船锚缆的布置等。该工程综合以上因素，分成17个片区进行沉桩。

    打桩船吊桩入龙口，可细分为：①吊前外观质量复检；②在桩顶划标刻度；③桩身标出吊点位置捆绑桩；④指挥吊桩入龙口。

    下桩、压桩、沉桩到位，可细分为：①打桩船操作沉桩；②岸边人员观察沉桩位置指挥停锤；③记录沉桩相关数据；④沉桩过程中出现问题处理等。

    施工中遇到的问题及处理措施

    在水上沉桩，经常会遇到难以预料的因素，不仅会影响到工期，增加成本，如果处理不当，工程的质量也难以保证。本工程沉桩控制设计要求以标高控制为主，贯入度作为校核，贯入度校核标准为最后10击50mm。该工程共沉下283根PHC-C桩（包含3#引桥J排6根灌注桩变更为6根PHC桩）和88根钢管桩。在施工过程中，监理指定对沉桩的桩身完整性、承载力进行抽样检测，检测结果统计如表1。

    根据地质勘察报告和实际沉桩情况，该工程桩基下的地质条件较为复杂，存在“上软下硬，软硬突变”复杂地质。在桩基施工过程中，出现了以下问题及采取的相应措施：

    已沉桩存在超高或偏低。在已沉桩中，发现大部分桩超出设计桩顶标高很多，少量部分低于设计桩顶标高。设计桩长大于实需桩长，造成资源浪费，成本增加；设计桩长低于实需桩长，对工程的质量和进度、成本均造成不利的影响。为此，专门成立QC小组，对复杂地质条件下的桩长调整方法进行探讨，假定相邻位置地质条件相似，对同排架各桩尖位置相近做同等桩尖标高设定，再考虑一定的修正值（通过前期统计结果和施工经验，取2m），建立了桩长调整数学模型。在实践中，利用同排架的H桩实际桩尖标高等同为F桩理论桩尖标高计算F桩桩长，加上修正值，得出F桩的理论桩长，同理，利用同排架的C桩实际桩尖标高推算出同排架A、B桩的理论桩长。利用该方法对尚未沉的桩进行了桩长调整，在工期和成本控制上取得了较好的效果。

    桩顶裂损。在施工过程中，施打G30号桩到设计桩顶标高时，发现桩顶以下70公分破裂，立即停锤，分析出可能的原因：桩身自身质量缺陷或者沉桩施工时遇到复杂地质造成偏心施打。联系设计和监理现场查看及小应变检测结果，该桩桩顶破裂为Ⅲ类桩，确定在原桩位靠江侧1.2米处补打一根同型号的PHC桩，同时将F30斜桩的角度由20°调整为25°，打桩时尽量减少偏位，避免碰桩。

    桩身出现竖向裂缝。在PHC-C桩沉桩过程中，部分桩身出现了裂缝宽度相对较小（δ<0.30mm）的竖向裂缝。通过前期的桩裂缝部位、性状统计及安全影响评估，根据设计单位意见实施桩身竖向裂缝的处理或加固方案。对于裂缝宽度相对较小的竖向裂缝，采用表面封闭法处理，在出现竖向裂缝的桩身外侧粘贴碳纤维布加强对桩身混凝土的约束，裂缝处环向无间隔粘贴300g/m2碳纤维布3层，沿裂缝外延伸长度≥500mm，搭接长度≥200mm。以上修补措施能有效避免江水对桩身侵蚀，保证了桩身承载力、安全性。

    低于设计桩顶标高。A41钢管桩在达到设计桩顶标高前的最后10击64mm，贯入度不满足设计要求，特聘请专业施工队伍补接1m，复打至设计桩顶标高，贯入度满足要求。

    结论

    随着科技的发展，水运工程管桩桩基施工技术越来越成熟，施工设备越来越先进，工程的质量、工期、造价和安全将会越来越有保障。在管桩桩基施工的全过程中，施工单位除了严格按照设计图纸、施工技术要求及相关规范标准进行精细组织施工外，还需与监理、设计、业主等单位加强沟通协调，及时处理施工现场遇到的困难与问题。

    参考文献：

    [1]刘家豪主编.水运工程施工技术.[M].北京：人民交通出版社，1998.

    [2]潘建军，李伟亮.复杂地质条件下桩长调整方法探讨.[J].航道科技.2013年5月.

    [3]刘坤义.某码头工程PHC管桩竖向裂缝检测方法与加固补强.[J].引进与咨询，2006（8）：64-65.

    [4]李 勇等.北仑电厂码头大管桩裂缝调查检测及修复加固方案设计.[J].水运工程，2007（5）：46-49.

    [5]CECS 146：2003.碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程.[S].

    （第一作者单位：长江南京航道工程局）