高樁碼頭大管樁沉樁施工技術

張晟溥

摘 要：簡要探討了高樁碼頭大管樁（PHC樁、鋼管樁）沉樁施工技術，通過具體工程實例闡述了大管樁（PHC樁、鋼管樁）沉樁施工的工藝流程，并提出了一些有針對性的施工技術措施，以期能為大管樁施工工作的順利進行提供參考和借鑒。

關鍵詞：高樁碼頭；大管樁；沉樁；施工技術

中圖分類號：U655.55 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.06.150

1 工程背景

某碼頭工程新建2個50 000噸級通用泊位（水工結構按10萬噸級散貨船設計），擬建（構）筑物包括碼頭、引橋和變電所平臺。設計采用高樁板梁式碼頭作為結構主體方案，根據地質條件和結構受力的特點，采用了鋼管樁和PHC樁2種樁型。其中，碼頭部分又以叉樁為主，排架間距小，樁基平面扭角大，再加上無掩護海岸施工，且該地浪高涌大，工程水域垂線平均可能最大流速為2.0 m/s，增加了施工難度，沉樁時受潮汐的影響比較大。另外，該工程粉砂層比較厚，粉砂層之間夾雜黏土層，形成復雜的地質層，沉樁時容易使得樁身出現斷樁的情況。

2 水上大管樁沉樁施工工藝流程

水上大管樁沉樁施工可劃分為以下流程：沉樁前準備→移船取樁→吊、立樁入龍口→移船就位→調平船、調整龍口垂直度（直樁）或斜度（斜樁）→定位、收緊纜繩→樁自沉→測樁偏位、調整船和龍口→壓上錘和替打→測樁偏位，調整船和龍口→小沖程錘擊沉樁→正常錘擊沉樁→滿足沉樁控制條件、停止錘擊（→估測樁偏位）→起吊錘和替打→測樁偏位→移船取樁→……

2.1 沉樁施工前準備

樁基施工采用打樁船進行沉樁，由測量工程師事先按照圖紙計算出各管樁中心坐標，并將打樁船的參考站固定的設置在岸邊穩定的地方，待管樁和打樁船到位后，測量工程師定位第一根要打的管樁位置，引導打樁船粗就位后，由船上安裝的GPS-RTK沉樁定位系統精確定位。利用GPS-RTK定位技術進行沉樁定位測量，具有定位方便、速度快、定位精度（平面位置和高程）可達厘米級的特點，可實時提供放樣點的三維坐標，且受天氣的影響比較小，可全天候作業，在條件復雜的水域作業優點突出。

相關工作人員要掌握詳細的地質資料，還要掌握潮位、流速和風力等情況。在工作中，工作人員要認真研究工程地質勘察報告，熟悉掌握沉樁區域各個斷面硬土層標高和厚度，以便在沉樁過程中預測沉樁阻力，確定相應的控制參數。

水上大管樁打設前，工作人員應了解沉樁現場是否有妨礙沉樁的障礙物。施工前，應結合沉樁允許偏差，校核相鄰樁基是否相碰。

在施工之前，工作人員應擬定沉樁順序。在擬定沉樁順序時，要應考慮水位、水深和風、浪、流的影響，打樁船的吃水和拋錨定位方法。

2.2 沉樁過程

沉樁過程是：移船吊樁及就位→定位→下樁→套替打、壓錘→錘擊→停錘起錘→進入下循環。

2.2.1 移船吊樁及就位

吊點位置應遵循設計要求的規定。一般起吊時采用四點吊（吊點系數：0.10 L、0.23 L、0.34 L、0.23 L、0.10 L），吊點位置與設計吊點的位置偏差不超過200 mm，鋼絲繩與樁之間的夾角應大于等于45°。在此過程中，要嚴密注意上索提升與下索下降的同步一致性。此外，要在鋼絲繩與管樁之間墊橡膠墊，保證樁身防腐涂層不被破壞。

2.2.2 定位

定位時，將上背板升至適當位置，下背板降到水面，使樁穩定后移船至樁位大概位置，測量員通過事先計算好的各種沉樁參數，采用儀器觀測樁位及扭角，報出偏差，將打樁船移船調整至符合要求。另外，對于觀測樁的垂直度誤差，打樁船可通過調整平衡車、平衡水艙和變幅來解決。

2.2.3 下樁

當扭角、垂直度和樁位均符合要求時，樁工班長指揮降主鉤下樁。下樁時，測量班和樁工班跟蹤觀測，隨時掌握樁位和垂直度變化，并根據實際情況隨時調整，確保樁位和垂直度滿足要求。

2.2.4 套替打、壓錘

樁身靠自重下沉穩定后，復測樁位，確認符合要求后解主吊鉤吊索，樁工班長指揮放下替打，接近樁頂時暫停，觀察樁頂與替打是否對正。此時，如果發現有偏差，應移船或變幅樁架，使之對正，然后套下替打。壓錘時，樁工班長要密切注意樁位的變化，測量員復測樁位，調整好樁位繼續壓錘。

2.2.5 錘擊

壓錘后，待樁穩定，調整龍口與樁身平行，使樁身、替打、樁錘三者中心線在同一軸線上。測量員復測樁位無誤，經現場技術主管認可后，樁工班長指揮錘擊。在錘擊過程中，應注意滑樁、樁頭破碎、涌浪等情況，記錄員要做好各種原始記錄。

2.2.6 停錘起錘

當貫入度（試樁確定）或標高達到設計要求和規范規定時，經現場技術主管確認后方可停錘。停錘起錘移船后完成沉樁一個循環。

2.2.7 驗收

驗收程序是：檢驗測量→單樁驗收→分段驗收→分項工程驗收。

3 大管樁沉樁施工心得體會

3.1 質量保證措施

質量保證措施主要有以下幾點：①鋼管樁施工時，應注意防腐涂層的保護，不得破壞鋼管樁的涂層。②當設計樁尖標高已進入灰色粉質黏土夾粉砂層時，應結合試樁沉樁經驗，沉樁擬以標高控制為主，以貫入度作校核，采用D-138型錘開至兩擋油門。③錘擊沉樁時，樁錘、替打和樁應保持在同一軸線上，替打應保持平整，避免產生偏心錘擊或蹩勁沉樁。④打樁船吊起樁身至適當高度后再立樁入龍口。打樁船就位時，應掌握水深情況，防止樁尖觸及泥面，使樁身折裂。⑤在自沉或壓上錘和替打后，為了糾正偏位，只能微調船位和龍口，對鋼筋混凝土樁尤應如此，以免因過大的調整而損傷樁。在沉樁過程中，不得采取移船的方法糾正偏位。⑥防止背板蹩樁，斜樁尤應注意。根據起吊錘和替打前、后估測的樁偏位值，減去定位時偏差和樁（斜樁）懸臂下垂直，估驗是否蹩勁沉樁，為后續沉樁提出警告。⑦定期更換錘墊和樁墊，以免樁墊因過于擊實，剛度增加很多，使樁承受過大的錘擊力。同時，在更換錘墊和樁墊時，要將殘留物清理干凈。⑧在樁頭沉樁過程中遇到3根叉樁時，應優先完成，以免出現施工盲點。

3.2 施工方法特點

所采用的施工方法有以下幾個特點：①在樁頭周邊增加破土環，以減少錘擊數。②增加上節管節長度，減少下節管節長度，以便于接頭入泥面。③在碼頭沉樁過程中，當樁進入比較軟弱的粉砂層時，開二擋擊打。這樣做，有利于穿過軟弱層。④為了增強樁墊材料的彈性和韌性，可改紙制樁墊為棕繩制作。

3.3 樁破損原因分析與預防措施

3.3.1 樁頭破損原因分析

樁頭破損的原因有以下幾點：①樁位水下有障礙物（比如塊石），導致樁自沉時偏位且不垂直。②打樁船拋錨長度不夠，船身穩定性比較差，影響樁身的垂直度。③海況比較差，暗涌導致打樁船樁架不垂直，下樁時，導致樁身不垂直。④打樁船樁錘與替打不在同一條直線上，存在偏心錘擊的情況。⑤根據地勘報告查看地質柱狀圖，沉樁區域個別樁位所處區域地質比較硬，粗礫砂地質層中有較厚的鐵板沙，導致大管樁穿透砂層比較困難。錘擊數增大，導致PHC樁爆頭和鋼管樁卷邊。⑥在沉樁過程中，采用硬紙殼材料的樁墊。當錘擊數比較多時，變形嚴重，起不到緩沖作用。

3.3.2 樁頭破損預防措施

預防樁頭破損的措施是：①沉樁前，探摸沉樁區域水底情況，清理障礙物，尤其是大塊石等硬物質。②下樁時，采用2臺全站儀校核樁身垂直度。對于垂直度不合格的樁，要立即調整，直至其合格后方可沉樁。③定時檢查打樁船樁錘與替打是否處于樁架的中軸線上，檢查樁錘、替打和大管樁是否垂直，發現問題后立即解決。④PHC樁在下節樁底部鋼端板周圍圍焊一圈20的螺紋鋼筋，以增加破土效應，產生擴充直徑的效果，減少PHC樁沉樁過程中的側摩阻力。這樣做，有利于樁的下沉，從而達到減少總錘擊數的目的。增加破土環如圖1所示。⑤為了更好地延長錘擊作用時間，降低錘擊應力，可將原來的紙制樁墊改為棕繩制樁墊，從而加強樁頭的保護作用。

4 結束語

大管樁施工對于高樁碼頭的建設有至關重要的作用。在施工過程中，相關單位和工作人員要制訂科學、合理的施工流程。針對復雜地質、海況條件，應該采取有效的技術措施做好施工作業，以保障大管樁的施工質量。本工程在沉樁過程中經過技術改進，增加了破土環，使得每根樁的錘擊數減少了500擊左右，降低了斷樁率，克服了地質條件復雜和海況惡劣對其的影響，達到了節約成本和縮短工期的目的。

參考文獻

[1]劉勇.預應力混凝土方樁吊裝技術在高樁碼頭中的應用探析[J].中國水運，2014（10）.

[2]李成兵.預應力高強度混凝土管樁施工技術[J].建筑工程技術與設計，2014（34）.