大管径PHC桩施工技术

鹿昌辉 中交四航局第一工程有限公司

1.工程简介

1.1 工程背景

达累斯萨拉姆港（简称达港）位于坦桑尼亚达累斯萨拉姆市，为东非重要港口，建于上世纪40年代，现有结构残旧，随着货物吞吐量以年均9%速度增长，无法满足飞速发展需要，急需升级改造。提高其现代化服务能力。

达港升级改造规划主要为新建一个滚装泊位（RO-RO泊位）、升级改造1-7号泊位及相应的港池疏浚、堆场工程。

1.2 工程简介

新建Ro-Ro泊位为滚装码头，高桩梁板结构，前沿线长320m。桩基以PHC桩为主、共291根。PHC桩桩径0.8m壁厚130mm桩长33～44.5m。1～3#泊位原为方块重力式码头，码头前沿外扩为高桩梁板结构，前沿线619 m。扩建码头桩基均为直径1000mmPHC桩，共306根。桩径1.0m壁厚130mm桩长31～38.5米。4-7#泊原为高桩码头，在现有前沿线基础上进行外扩。前沿线725m，高桩梁板结构。桩基础形式为灌注桩及PHC桩，包括直径1mPHC桩335根。整个泊位俯仰桩间距1.6m、斜率仰桩8:1，俯桩3:1-6:1、扭角12-15°

2.PHC桩可打性分析

2.1 PHC桩沉桩相关技术要求

PHC桩可打性分析，直接决定桩锤选用情况，也将直接影响沉桩能量控制，桩基承载力。根据设计要求，直径800mm单桩承载力要求3390kN、安全系数2倍、极限承载力6780kN。直径10000mm 单桩承载力要求5000kN、安全系数2倍、极限承载力10000kN。

2.2 计算桩锤资料

根据项目自有船机设备情况，可提供桩锤2个，分别为BSP CGL370、YC 30。BSPCGL 370 锤芯重量156.96KN，额定冲程0.2-1.5m，额定能量238.579KJ。YC30锤芯重量196.200KN，额定冲程0.2-0.8m，额定能量298.224KJ。

2.3 桩设计参数及工程地质概况

分析试验桩采用PHC桩和钢桩靴的组合形式，1000PHC直桩从疏浚后的泥面标高-14.0m入土至桩底标高-29.0m，1000PHC斜桩从疏浚后的泥面标高-14.0m入土至桩底标高-35.0m。

所分析地质钻孔为S G B 01孔，其主要地层有中粗砂、黏质粉土、黏质中粗砂以及砂质黏土等，SGB 01钻孔泥面标高-9.19 m，终孔标高-57.49 m，疏浚后泥面标高-14.0m。SPT N(blows)24-200不等。

2.4 主要计算结果及说明

经计算，以1000mmPHC斜桩桩尖施打标高为-35.0m为例。

YC 30 桩锤跳高1.2 m，停锤贯入度4.34mm/blow,总锤击数2675，最大压应力30.8MPa，最大拉应力2.6MPa，终锤计算有效能量187kJ，锤击效率52%，初打承载力10868kN，初打侧阻力5212kN，初打端阻力5655kN。

CGL370桩锤跳高1.2m，停锤贯入度2.29mm/blow，总锤击数3895，最大压应力30.0MPa,最大拉应力3.6MPa，终锤计算有效能量159kJ，锤击效率54%，初打承载力10868kN，初打侧阻力5212kN，初打端阻力5655kN。

经可打性分析，两种型号桩锤均可满足施工。由于地质条件较为复杂，采用重锤低打方式沉桩对桩完整性及穿透夹层较有利，项目采用YC30用于施工。

3 PHC桩生产及运输

3.1 施工整体安排

PHC桩采取在国内桩厂分批预制生产，利用散货船分批运输至施工现场。现场建设船坞式临时码头用于堆存管桩，利用方驳驳运PHC桩。现场利用打桩船（YC-30桩锤）进行沉桩。具体为：PHC桩厂家预制→PHC桩散货船装船及运输→卸船→PHC桩专用场地堆存→批次桩装驳、转运→桩船移船取桩→桩船移船定位、复测→沉桩→下阶段循环。

3.2 PHC桩预制

PHC桩预制由专业资质厂家生产完成，具体方法为：材料准备→钢筋笼加工→箍板及端板安装→模板及钢筋笼安装→混凝土浇筑→预应力筋张拉→PHC桩离心旋转→PHC蒸汽养护→PHC脱模→压力蒸汽养护→检测验收→PHC完成生产

3.3 PHC桩验收

PHC桩出场前，由相关技术人员进行实地检查或验收，制桩过程中加强质量控制。检查内容包括外观尺寸、粘皮麻面、桩身合缝漏浆、局部磕损、内外表面露筋、表面裂缝、桩端表面平整度、断筋、脱头、桩套箍凹陷、内表面混凝土塌落、接头和桩套箍与墩身接合面等情况，形成验收记录表，进行综合评定。同时厂家需要按照规范要求，进行抗弯试验，相关数据不应低于相关抗弯性能指标要求。提供具体的交货文件，包括检测报告及质量合格证等质检资料。

3.4 PHC桩调遣、堆存及转运

PHC桩调遣采用散货船进行调遣运输方式，自厂家采用5000t方驳运输至出运港口，在出运港口过驳至散货船，运输至项目现场。PHC桩到达施工现场后，利用方驳采取过驳方式，卸至临时码头进行堆存。打桩过程中，利用1000t方驳运输至指定区域，供打桩船取桩进行取桩作业。

4.PHC桩沉桩

4.1 沉桩测量控制

PHC桩沉桩工作，测量控制工作较为重要，将直接影响打桩精度，测量控制工作主要包括GPS打桩定位系统、桩身倾斜度控制、标高控制、沉桩精度指标、打桩系统桩位及倾斜度校核。

GPS打桩定位系统采用专业测绘发明技术，主要采用GPS流动定位与PTK模式实施控制定位相结合技术。

桩身倾斜度由桩架上的量角器和测倾仪控制，利用桩架前倾或后仰动态调节控制，必要时利用测量平台上全站仪进行校核。

沉桩精度指标按照直桩桩顶平面任意方向＜100mm，斜桩桩顶平面任意方向＜150mm，竖向垂直度偏差＜1.5°，桩顶标高允许误差：+50mm。

4.2 沉桩顺序

采用打桩船沉桩，沉桩顺序安排合理性将直接影响沉桩效率。沉桩顺序主要考虑因素包括船机锚位布置情况、船舶吃水深度、沉桩区域地形条件、驳船供桩位置、航道通行影响、相关规范标准要求的沉桩顺序等。

在地形狭小复杂区域，坚持从陆侧往海侧，利用天文大潮、调整压舱吃水深度成阶梯状进行沉桩效果良好。

4.3 取、立、下桩

在取桩过程中利用钢丝绳、吊带采用四点吊进行取桩。桩船在取桩过程中，吊钩通过单饼滑轮、钢丝绳及吊带与桩相连。绑桩确保吊带缠绕紧贴桩身，严禁捆绑钢桩靴。

利用桩船主吊索提升桩顶位置，副吊索拖带单饼滑轮在重力作用下逐步下降，使桩由水平调整至竖直状态，逐步锁止上下抱桩器，使PHC桩与桩架保持平行状态。调节锚缆利用测量控制系统，逐步将桩移进桩位。

确定桩位后，下降主吊索进行下桩作业。在下桩过程中，要对桩锤与桩身轴线检查。桩垫选择将直接影响锤击能量传递，材质也不同程度影响桩头坏损情况，项目在沉桩过程中采用纸垫形式，通过不同厚度验证，150mm厚度效果最佳。桩垫安放完成后，套锤稳桩，利用打桩精度系统不断进行校核，避免锤击偏心受力、地质条件复杂下桩走位等现象发生。

4.4 锤击沉桩

PHC桩锤击过程由智能及手动作业系统进行控制，分阵进行。在沉桩中出现情况及时处理。①随时观察、利用抱桩器微调桩身与桩锤同轴情况，避免造成偏心锤击；②注意锤击贯入度突变情况，尤其软硬地层相间区域，及时调整桩锤跳高；③锤击过程中，若出现桩身异常、移位较大应立即停止锤击；④锤击过程中应观察桩垫变形情况，及时更换；⑤锤击过程中，关注锤击声音变化情况，依据相关经验判断桩顶、桩底情况⑥锤击过程应连续，不宜中断过久，避免土体恢复、加大沉桩难度沉桩完成后，应根据频率及时对桩做高应变检测，验证桩基承载力。做低应变检测，验证桩身完整性。

在项目沉桩过程中，坚持利用重锤低打方式进行沉桩，在锤击能量传递、桩身沉桩质量控制收到良好效果。

5.结束语

综上述，达港项目PHC桩施工为关键技术，通过采用终锤低打方式进行沉桩，加强对沉桩过程技术管理，确保施工顺利。