陸域PHC斜樁施工質量技術控制

楊文平，曾旻，張立興

（中交一航局第四工程有限公司，天津 300456）

PHC管樁施工方法主要有錘擊和靜壓兩種，與傳統直立錘擊法相比，斜樁在樁位放樣、插樁傾斜度控制、接樁等方面的要求更為嚴格，控制方法也較直樁復雜。PHC斜樁施工，目前主要應用在港口碼頭，在陸域尚無成熟的施工經驗及相關的規范和技術標準。

1 工程概況

珠海港高欄港區神華煤炭儲運中心一期工程裝卸系統基礎工程的土建部分，其中轉接機房基礎、皮帶機基礎、篩分塔基礎等上部結構承受較大的水平荷載，基礎部分靠單一的豎向結構勢必需要較多的樁基才能滿足，而采用部分斜樁則可明顯減少用樁數量。

PHC斜樁選用柴油錘錘擊沉樁，樁型選擇PHC 600-130-AB及PHC 600-130-B型，單節管樁最長14 m，混凝土強度等級為C80，抗滲等級不低于S10。采用標高及貫入度雙控，要求最后連續三陣的貫入度控制在＜4 mm/擊。設計有效樁長控制在50～54 m之間，進入粗粒砂持力層的深度不小于1.5 m，單樁豎向極限承載力標準值應≥4 300 kN。

2 樁機與樁錘的選擇

管樁沉樁機械采用打樁架配備筒式柴油錘，經多方調研，目前國內樁機最大傾斜角度僅能達到7°，而本工程要求傾斜度達到11.31°。通過對現有滾滑式樁機進行改裝，加長樁錘行走軌道及加長導架支桿液壓桿長度，較好地解決了傾斜度不夠的問題。考慮到樁機改裝后傾斜度加大引起樁機重心偏移，需盡可能選用小型號的樁錘以降低其重量，結合本工程實際情況，通過試打樁確定選擇D62型柴油錘，樁機的技術參數見表1。

3 抗傾覆驗算

由于樁機為改裝，為保證樁基施工過程中的安全性，工程開工前對改裝后的樁機進行抗傾覆驗算，以確定可施工的最大樁長L。抗傾覆驗算樁機受力分析圖見圖1。

表1 樁機技術參數表Table 1 Technical parametersof pile driver

圖1 樁機受力分析圖Fig.1 Forceanalysisof piledriver

以樁機的后滑滾為支點，順時針方向力矩為正，逆時針方向力矩為負。當總力矩大于0時，樁機穩定；當總力矩小于0時，樁機產生傾覆。根據受力分析，樁機穩定需滿足下式：

式中：G1為4 m長的樁機底盤的重量（將樁機底盤的重量按照均勻布置，由于后滾軸前后兩端各3.5 m的重量產生的力矩相互抵消，故只需計算后滾軸左端4 m重量產生的力矩，即G1=8×4/11=2.91 t）；G2為導架的重量；G3為卷揚機的重量；G4為背部斜撐的重量；G5為操作平臺的重量；G6為樁錘的重量，將其分解為T6及 N6；G7為管樁的重量，將其分解為T7及N7。

根據上述不等式來確定樁機在角度為11.31°時可打設的最大樁長。現場每米樁長質量0.5 t，假設樁長為L，代入上述不等式得到：

簡化得：48.95-2.45L-0.05L2≥0

解得：L≤15.24 m

現場實際使用樁長為14 m＜15.24 m，故滿足抗傾覆的要求。

在施工過程中要嚴格控制保持樁機水平，防止樁機出現側向傾覆。

4 施工流程及質量技術控制要點

斜樁主要施工工藝流程為樁位放樣→管樁吊運→插樁→捶擊→接樁與焊接→送樁→停錘。

4.1 樁位放樣

陸域施工斜樁由于設計樁頂標高一般低于自然地面標高，使得設計樁頂位置與打入時的位置上下不在一條鉛垂線上，而是沿著斜樁的傾斜方向向前或向后移動一定的距離。故樁位放樣是斜樁施工質量技術控制的重點。

施工前將樁位周邊進行平整，對自然地面的標高進行測量，根據其與設計樁頂的高差以及樁的傾斜角計算出斜樁施打位置的偏移量，最后對樁位進行施工放樣。

施工中根據測量數據計算，測定出實際樁位，再定出管樁傾斜的方向線。在施打樁位的正后方約10 m處測量定位一點，然后將樁位點與定位點連線，管樁對準樁位后，調整樁機軸線與此方向線重合。在施工中定期做好檢查，定位點需要移動時，先檢查其準確性，并做好測量記錄。

4.2 管樁吊運

管樁運至施工現場后堆放場地要堅實平整，防止產生不均勻沉降。樁堆存時，必須要有可靠的防滾、防滑措施。墊木支撐點應在同一水平面上，墊木間距依吊點位置確定，堆放層數不得超過四層。管樁堆放位置應考慮現場施工方便，并且離打樁位置不宜超過50 m，打樁機能盡快地進行下一樁位施工。管樁裝卸時應輕起輕放，嚴禁拋擲、碰撞、滾落，吊運過程應保持平穩，避免劇烈振動，防止樁身裂損。樁在起吊時應使每個吊點同時升起，每個吊點受力均勻。吊運管樁時，要有專人指揮，樁不得從車輛、構筑物上方經過。

4.3 插樁

管樁采用樁機自帶的卷揚機進行場內吊運，樁打入過程中修正樁的角度較困難，因此就位時必須安裝正確。第1節管樁提起并輕輕插入地下20 cm，保持位置準確，然后調整樁架，在傾斜過程中調整樁機的位置，向后移動樁機，保證樁架與管樁平行，慢慢傾斜達到施工要求的傾斜角度。校核樁的垂直度采用樁機的正前方向設置1臺經緯儀或長的線錘使管樁在傾斜剖面內保持垂直。通過樁機導架的橫向及側向移動調整管樁的傾斜角度及垂直度。經緯儀設置在不受打樁影響處，并經常加以調平，使之保持垂直。開始輕輕打樁，認真檢查，若有偏差及時糾正，必要時拔出重打。

4.4 錘擊

因上部地層較軟，起始錘擊時下沉量較大，是前期控制斜樁角度的關鍵，起始樁錘油門1～2檔，做到重錘輕擊，避免溜樁跟打。在整個打樁過程中，確保樁錘、樁帽、樁身保持在同一軸線上，必要時將樁錘及樁機導桿方向按樁身方向調整，不使管樁受到偏心錘打。打樁較難下沉時，檢查落錘有無傾斜偏心，特別要檢查樁墊樁帽是否合適。如不合適，更換或補充軟墊。每根樁連續一次打完，不宜中斷，以免難以繼續打下。

第1節管樁開始打設時，若發現沉樁較慢，且管樁豎直度出現偏差時，立即停止錘擊，把管樁提出，采用挖機下挖打設位置查看是否有石塊，若有石塊應挖出待回填后再進行管樁打設施工。

4.5 接樁

接樁時使上節樁與下節樁的軸線一致，當下節樁頭露出地面1～1.5 m時停錘，進行焊接接樁。樁對接前，上下端面上的泥土、油污、鐵銹等應采用鐵刷子清理干凈，坡口處應刷至露出金屬光澤。為便于管樁接頭對位，在樁頭處焊接3個超出管樁端板2 cm的鋼筋頭，見圖2，管樁端面接觸對齊后，慢慢調整樁機導架，導架傾斜至設計角度，確保上下樁軸線重合，傾斜過程不斷使用撬棍調整。待上下節樁焊接牢固不發生滑移后即可割除鋼筋頭。

上、下節樁對接檢查合格后，先進行點焊固定，然后對稱施焊。斜樁焊縫傾斜，施焊時由低處向高處，采用2臺焊機對稱進行，以減少焊接變形。焊接過程中內層焊渣必須清理干凈后方可施焊外一層。焊縫應飽滿、連續，每層焊縫高度2 mm，且根部必須焊透。焊縫冷卻后再行打樁，嚴禁使用水冷卻或焊好即施打。

圖2 樁頭連接示意圖Fig.2 Sketch of the connection of pilehead

4.6 送樁

施工過程中由于原地面標高高于設計樁頂標高，故需要采用送樁器送樁至設計標高。施工時量取送樁器長度，通過計算并在送樁器上劃刻度線來控制送樁深度。

4.7 停錘

施工區域內巖土層分布自上而下分別為淤泥質黏土及淤泥層厚13～15 m、黏土及中粗砂層厚10～18 m、粗礫砂及泥質粉砂巖層厚12～15 m。根據設計樁長，樁端達到粗礫砂持力層中，故施工時采用標高為主，貫入度控制為輔。貫入度達到要求而樁頂標高未達到時，繼續錘擊3擊，保證最后連續3擊的貫入度＜4 mm/擊，同時控制最后1 m沉樁錘擊數不超過300擊，總錘擊數不超過2 500擊。

5 質量技術控制要點

斜樁與直樁施工質量技術控制要點基本類似，陸域打設斜樁的以下幾個環節對沉樁成功與否起到關鍵性作用，需特別重視。

1）樁傾斜角度的控制。根據樁機樁架的傾角來確定樁的傾角，在樁架上定位一點，距離樁機底盤面高度為5 m焊接1個螺母，在螺母上系1個重為1 kg的線錘。根據三角函數關系，確定底盤面上直角邊長為0.98 m，在該位置焊一鋼筋頭，每次樁架傾斜至線錘靠上鋼筋頭，樁架則滿足傾斜角度 11.31°。

2）打樁機具的控制。在替打下面墊上樁墊，樁墊可采用紙墊或者膠合板等材料，檢查樁墊是否完好，是否發生偏移，以防止錘擊過程對樁造成損傷。因樁墊在錘擊過程中要壓縮，所以在施打時視其程度及時更換樁墊和材質，保證樁墊的厚度不小于120 mm。經常檢查鋼絲繩是否有斷絲，發現嚴重磨損及時更換。

3）樁接頭施工質量的監控。樁頭裂縫主要是由管樁自身質量和偏心錘擊引起的。在沉樁過程中，管樁斜度大，并且采取多節樁對焊接長；在送樁階段，樁機存在反復調正、傾斜的過程；沉樁過程中地基的變化也容易引起設備輕微的前傾或后仰，這些過程將很難保證樁身的軸線始終同心，從而引起偏心錘擊，造成樁頭破碎或裂縫。

4）收錘的監控。施打過程中通過水準儀，利用樁面上的讀數、替打讀數，結合標高對沉樁進行觀測與記錄，直至錘擊到設計所要求的樁頂標高，或最后連續3擊的貫入度控制在＜4 mm/擊。

6 施工效果

6.1 偏差

管樁施工完成后，將樁頭全部挖出，測量實際的樁位平面偏差、標高偏差及傾斜角度，見表2。

表2 樁基測量復核表Table 2 Re-check of pile foundation measurement

根據樁基規范要求，平面位置偏差不大于100 mm，標高誤差為±50 mm，傾斜度偏差按照±15%tanα計算（α為傾斜角），傾斜角度在9.65°～12.95°范圍內，均符合規范要求。

6.2 成樁質量

通過珠海市交通工程質量監督檢測站對本工程的全部斜樁進行小應變檢測，檢測結果均為一類樁，對其中PHC-309、PHC-310進行大應變檢測，承載力分別為4 640 kN和4 575 kN，均大于4 300 kN，符合設計要求。

7 結語

本工程所有樁的位置、高程以及樁頭損壞率均達到了設計要求，對工程的順利開展起到了關鍵作用。通過對PHC管樁斜樁施工方法的研究以及對施工樁機的合理改裝，克服了PHC管樁斜樁施工難點，取得了較為明顯的效果。在陸域施工斜樁沒有成熟技術可以參考的情況下，通過工程實踐，總結出一定的施工經驗參數，可為其它工程提供借鑒。

[1]GB 50007—2002，建筑地基基礎設計規范[S].GB 50007—2002,Codefor design of buildingfoundation[S].

[2]GB 13476—2009，先張法預應力混凝土管樁[S].GB 13476—2009,Pretensioned spun concretepiles[S].

[3]JGJ106—2003，建筑基樁檢測技術規范[S].JGJ 106—2003,Technical code for testing of building foundation piles[S].

[4]GB 50202—2002，建筑地基基礎工程施工質量驗收規范[S].GB 50202—2002,Code for acceptance of construction quality of buildingfoundation[S].

[5] JTJ203—2001，水運工程測量規范[S].JTJ 203—2001,Specifications for port and waterway engineering survey[S].

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[7]JTS257—2008，水運工程質量檢驗標準[S].JTS257—2008,Standard for quality inspection of port and waterway engineeringconstruction[S].