浅谈高桩码头沉桩施工质量控制

马超

【摘要】在高桩码头桩基施工中预应力混凝土PHC管桩的应用比较普遍，而海上沉桩施工中时常会出现桩顶破碎和断桩的情况，这会对施工的安全、质量、成本和进度产生较大的影响。海上沉桩施工时发生桩顶破碎和断桩的诱因较多，本文将阐述海上打桩施工中避免这种情况发生的主要控制措施。

【关键词】PHC管桩质量；船体参数；锤击沉桩

引言

桩基施工中首先熟悉设计图纸和地质勘探报告，以便掌握沉桩区域地质情况，地层是否存在硬层、淤泥质层及其位置和厚度；根据设计图纸计算桩位并进行碰桩验算，避免因碰桩而造成断桩；严格控制预应力混凝土PHC管桩的预制质量，满足设计强度及龄期要求后方运至现场沉桩施工；最后在沉桩施工中严格控制，避免操作不当造成断桩，下面结合太平洋海洋工程（舟山）有限公司舾装码头工程详细阐述海上沉桩中避免断桩主要控制措施。

一、PHC管桩质量

太平洋海洋工程（舟山）有限公司舾装码头工程桩基采用PHC-B800（110）型，共350根，15585米。主要从以下几个方面对PHC质量管桩进行控制：

1.预应力混凝土PHC管桩的预制要严格控制原材料及施工质量，确保管节拼接前端面倾斜允许偏差在±5D/1000mm以内（D为管桩直径），桩身弯曲度允许偏差在L/2000mm以内（L为管节长度），桩顶套箍凹陷入漏浆允许偏差不大于10mm，混凝土强度达到设计强度（100%），方可进行沉桩施工。

2.预应力混凝土PHC管桩出厂前应严格进行检查（砂眼、裂纹、断筋、脱头或镦头外露、强度和龄期），满足设计要求方可出厂，如果管桩有沙眼、裂纹、脱头等质量缺陷，则需按规定程序进行鉴定，合格的方可出厂。

3.运桩的方驳进场前必须进行验收，确保甲板箱体长、宽、吨位满足运桩要求；管桩间隔方木的质量、外形尺寸统一且满足运桩要求；对船底板平整度进行验收，测量员对底板平整度进行验收平整度误差控制在±10mm，确保桩的平直度。方驳使用中技术员经常检查方驳上方桩的平直度，避免桩身弯曲增大及上层桩压重造成桩身裂纹甚至沉桩时断桩。

4.管桩运桩时不超过4层（如果直径为1m和1.2m的管桩则不能超过3层），根据桩型号、长度、重量计算方木间距，且桩的方木上下层必须对齐，防止桩身出现裂纹的质量病害。装船时应检查每层桩的平整度，发现不平必须及时支垫。技术人员在编排装船单时注意避免长桩压短桩，防止悬挑部分过长而产生裂纹。

5.方驳进入施工现场后技术员须对管桩的桩型、强度报告、龄期、编号等进行认真核对；检查管桩的外观质量，发现管桩质量存在缺陷时，必须经鉴定合格方可使用，否则坚决退场。

二、船体参数

在桩基施工前根据设计图纸和施工现场条件选择满足施工要求的打桩船舶，满足设计要求的桩锤。打桩船舶进入施工现场后应对其船体参数进行校核，主要对船型、桩架、船体横倾、纵倾、桩锤和替打进行校核，下面详细阐述：

1.船型选择

根据设计图纸的桩位及桩的坡比选择恰当的船型，包括船体的长、宽、吃水深度和龙口外探长度，确保满足桩基施工中抗震桩及特殊墩台沉桩施工。打桩船的起重能力和锚机的吨位现场施工要求。在循序上述原则的基础上，最终我们选择了宁波海港工程有限公司的浙桩2号进行沉桩施工。

2.桩架及船体倾角校核

在打桩船预定桩位的正前方及正右（或左）方各架设1台全站仪，采用前方交会法将打桩船移至預定桩位，然后将缆绳收紧、保持船体的稳定。

1）.桩位正前方全站仪观测桩架从上至下的竖直偏差量，若偏差较大，采用调节船体压仓水的方法将桩架调至竖直，同时船体横向倾角值与船体原始安装参数的误差控制在±0.1°以内。

2）.桩架按正右方的全站仪要求将桩架调至竖直，观察GPS打桩定位监测系统软件中桩架倾角的数值变化，如果显示数值在±0.2°以内则满足施工精度要求，同时要求船体纵向倾角与船体原始安装参数的误差小于±0.1°。

3.桩锤的选择

按设计图纸要求的桩锤进行选择桩锤，如果没有合适桩锤根据能量原理进行替代更换的计算，调整锤的档位来调整锤锤击能量大小，且桩锤的替代仅限于相邻两个锤型间；同时依据试桩锤击过程中的高应变检测确定控制贯入度。

4.替打的制作与校核

替打必须按规范要求进行制作，保证顶部平整度要求，避免偏心锤击使桩顶劈裂，甚至造成断桩。施工过程中经常检查替打锅内钢丝绳平整度及替打裙边本身有无损害产生，发现问题及时解决。

5.桩锤、替打与方桩同轴心验证

海上沉桩施工前对桩锤、替打与管桩进行同轴心验证，在其前方、正右方（或左方）上下各做轴心点记号，用正前方与右方（或左方）全站仪观测垂直度，误差在0.5°以内即满足要求。

三、沉桩过程控制

沉桩过程中的控制分为桩身吊点的位置控制，立桩过程控制及锤击沉桩过程的锤击控制，具体分析如下：

1.吊点的位置

在工程施工中时常发生吊点位置不准现象，立桩过程中桩身内部受力不均致桩身内部质量损害，埋下断桩的隐患。在施工中吊点的位置应严格按照设计要求控制，误差控制在±200mm以内，设计无要求是则按照《港口工程桩基规范》（JTS167-4-2012）计算确定。锁桩时起重班长要严格检查锁桩是否牢固，防止锁桩不牢造成在立桩过程中抖动致桩身出现裂纹等损害。太平洋海洋工程（舟山）有限公司舾装码头工程桩长在44-48m，最终选择的吊点位置如下：

2.立桩过程控制

在立桩过程中打桩船应匀速移动，严禁突然加速及减速造成管桩悬空晃动；立桩时严格控制左右勾头的速度，防止不均匀受力，造成桩身裂纹甚至断桩；起重班长要时刻关注立桩过程，防止立桩过程中左右勾头及桩锤间相互碰撞，冲突造成桩身严重裂纹，甚至发生严重的安全事故；戴帽子时应严格操作，避免钢筋弯曲致使沉桩过程中受力不均造成劈顶，打斜桩时甚至断桩。

3.锤击沉桩中的控制

在桩基施工中必须熟悉地质资料，当地质条件中存在浅层密实薄砂层时，最容易造成溜桩，最大溜达22m，最小也有10m。为了保证沉桩质量及安全要逐步采取以下措施进行处理：

1）.在管桩入泥较浅遇到硬层无法自沉时，应采用压锤的方式进行压载助沉，如果仍不能穿越硬层时，则观察30分钟左右确认管桩静止时方可采取进一步处理措施，如贸然采取处理措施可能会突然溜桩造成断桩及安全事故。

2）.在桩稳定后可其中班长令起两名起重工快速、准确解开捆桩扣并迅速离开，防止管桩突然下沉造成安全事故。此时可采用锤空挡墩锤（0档打1锤），严禁加档连锤，反复進行空挡墩锤直至桩顺利穿过硬层方可继续锤击沉桩。如果加档连锤会造成突然穿过硬层溜桩并锤击致断桩，桩锤掉海等事故。

3）.当采取以上方法仍然不能顺利施工，则根据地质密实砂层厚度采取低档连续锤击沉桩，贯入度逐渐变大时说明密实砂层即将穿过，则立即停锤，采用墩锤方式沉桩，防止上述情况的发生。当地质条件全部是密实砂层锤击沉桩困难并易造成断桩时，可采取管内水冲助沉的方式进行沉桩。

4）.在穿越很砂层时有时会发生桩横向较大幅度晃动，在斜桩施工中更为明显，有时中段处晃动达到±20cm以上，横晃造成中段处出现裂纹，甚至折桩。在确认替打和桩身质量（桩顶平整）完好情况下，问题就出在桩尖斜面处有石块或者坚硬异物致桩尖四面受力不均，锤击过程中造成中段处横向晃动，这种情况下必须经设计监理研究后进行处理，必要时可采取背板处封闭桩口方式沉桩。

5）.在锤击沉桩过程中要严格按照设计标准进行沉桩控制，遇到特殊情况需做高应变检测后研究处理，不可为锤击至设计标高而玩命锤击，容易造成桩身损坏或断桩。

在穿越硬层后及时调整船体和桩架确保桩锤、替打和桩身同轴心后方可继续沉桩。高桩码头桩基施工中，沉桩过程控制是控制断桩率的关键环节，所以在施工中要严格遵守各项规程，将问题解决在初始阶段，避免断桩事故。

沉桩结束后应及时夹桩，使单桩受力变为群桩受力，以免管桩在波浪和潮流的作用下发生移位和断桩现象。太平洋海洋工程（舟山）有限公司舾装码头工程的桩基持力层较浅，覆盖层不足，如果遇到大潮汛更容易出现断桩，通过有效的及时夹桩避免了这种现象的产生。

四、结束语

在高桩码头桩基施工中断桩的原因很多，但都是在上述各种情况为基础上的重叠化，所以在施工中要严格执行各项规程，不断提高施工人员的技能和责任心，并在施工中各种方法灵活运用。总之，在高桩码头桩基施工中断桩情况不能避免，但采取各种控制措施避免断桩的发生，降低断桩的概率是我们施工技术人员努力的方向。

参考文献：

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