PHC桩沉桩异常的原因分析和处理方案

张早如

摘 要：由于工程地质的复杂性及不可预见性，在施工过程中难免会出现异常情况，本文结合工程实例着重论述了高桩码头PHC桩沉桩异常的原因分析及处理方法。作为码头桩基基础，PHC桩沉桩异常是比较棘手的问题，处理难度大，费用高。通过实践，为今后同类工程施工提供有效的技术经验。

关键词：PHC桩沉桩 异常桩 处理方案比选

1.项目背景

珠海港高栏港区集装箱码头二期工程（2#-7#泊位）位于珠海高栏港区南水作业区，所有泊位码头结构按靠泊10万吨级集装箱船舶设计，结构型式为高桩梁板式，桩基设计桩型为φ1200mmPHC桩和钢管桩完全打入桩、预制型芯柱嵌岩桩；上部结构为正交梁板体系，即现浇桩帽，预制纵向梁，现浇横梁，预制面板，现浇面层的结构型式。

本工程桩基总数为1207根，其中钢管桩584根，PHC桩623根（含B、C型），桩径均为1200mm。

2.事件情况

在PHC桩沉桩过程中观测到 F167a、F170a、F171b、B163桩桩顶出现较大偏位（偏差200-500mm），贯入度突然变大等沉桩异常情况。

对F170a号桩进行低应变检测，根据检测结果，F170a桩在桩顶以下47m处（即桩底端）混凝土存在明显缺陷，与F167a情况类似。

在監理、设计见证下进行F167b的施打及动测，验证了该桩位地层具有软硬突变、岩面坚硬的特点。

F171b桩缺陷位置位于桩顶以下约35.3m；B163桩缺陷位置位于桩顶以下约39.4m。

3.原因分析

（1）F167a、F170a沉桩异常情况：F167a沉桩贯入度由每阵平均贯入度6mm 经3mm突变至14mm时，F170a沉桩贯入度由每阵平均贯入度7mm经5mm变至6mm时，即桩尖进入岩面时，桩尖处地基软硬突变（MS79～MS81、MS14孔，强风化岩标贯击数分别为150、94击），桩尖（或桩端管口）接触风化不均匀的软、硬岩层或匀质硬岩层，在锤击能量作用下桩尖产生局部较大的瞬时压应力，且PHC桩桩端和钢桩靴因截面变化产生应力集中，超过了桩靴连接处桩端混凝土强度，从而造成端板处混凝土局部产生脆性破坏，并随着继续锤击作用不断加剧。

（2）B163、F171b沉桩异常情况：B163由平均贯入度20.5mm 经10.9mm变至11.4mm时，F171b由平均贯入度9mm 突变至4mm时，即桩尖进入岩面时，桩尖处地基软硬突变（MS79、MS14孔，强风化岩标贯击数分别为150、94击），桩尖（或桩端管口）接触风化不均匀的软、硬岩层或硬质倾斜岩面。在锤击能量作用下，包裹桩身的土体呈扰动状态，对桩的径向挤压约束不足，桩身在偏心受力状态下，桩身中部区域产生不利弯矩超过设计抗裂弯矩，瞬时拉应力超过砼有效预应力，从而在桩中区域某一断面产生破坏，在锤击作用下加剧破坏趋势，且破坏位置随桩体在地层中下移。

4.处理方案比选

4.1桩型比选

参照本地区已施工码头轨道梁下采用的桩型：1 #泊位第1～8分段（Φ1400mmPHC桩）、# 2 ～ # 7泊位中的第9 ～ 1 0分段（Φ1200mm钢管桩）、11～16分段（Φ1200mm预制型嵌岩桩）、17分段（Φ1200mm钢管桩），对Φ1400mmPHC桩、Φ1200mm钢管桩、Φ1200mm预制型嵌岩桩等三种桩型比选如表1所示。

4.2方案选定

经比选，采用钢管桩在技术可行性、经济性方面处于较好水平，在安全、环保和进度方面最优，将轨道梁下C型Φ1200mmPHC桩调整为Φ1200mm钢管桩，并调整停锤贯入度为5mm/击（1阵10击），并在施工中加强以下措施：

（1）锤击施工前，采用全站仪偏心测量的方法严格校正管桩的垂直度，控制桩的倾斜率不大于2‰；

（2）控制桩尖入岩的锤击能量，采用一档锤击，直至沉桩贯入度达到5mm/击（1阵10击），再转为二档按原停锤标准控制至停锤；

（3）打桩过程中陆上两台全站仪分别对桩位和贯入度进行严密监测，一旦观测到桩出现偏斜，立即将打桩船的锚缆往偏斜反方向适当收紧。

5.沉桩异常桩处理

F167a号桩破损位置位于桩尖本体端部，低应变检测桩身完好，且入土深度约26m，不存在倾覆危险，故不对F167a进行水下割桩处理。桩顶纵向偏移50cm，向岸侧偏移13cm，桩身倾斜约1.2%。故在纵轴线补充一根Φ1200mmC型PHC桩，桩中心位置在原F167a桩位往海侧方向170 0mm，并加大SZM2型桩帽。

F170a号桩破损位置位于桩尖本体端部，低应变检测桩身完好，且入土深度约26m，不存在倾覆危险，故不对F170a进行水下割桩处理。桩顶纵向偏移20cm，向岸侧偏移12cm。在F170排架纵轴线方向补充一根Φ1200mm钢管桩，桩中心位置在原F170a桩位往海侧1700mm，并加大SZM2型桩帽。

B163号桩在纵轴线方向补充一根Φ1200mm钢管桩，桩中心位置在原B163桩位纵向移1700mm。

F171b号桩为II类桩，且桩位往海侧偏29cm，拟不进行处理。

参考文献：

[1]吕才能，冯庆华.预应力管桩沉桩过程中的常见问题分析及施工处理措施.中小企业与管理与科技，2009-08.

[2]珠海港高栏港区集装箱码头二期工程地质勘察报告.中交水运规划设计院有限公司.

[3]港口工程施工手册.交通部第一航务工程局.

[4]珠海港高栏港区集装箱码头二期工程（#2-#7泊位）.PHC桩沉桩异常情况报告.中交第四航务工程局有限公司.