PHC樁沉樁異常的原因分析和處理方案

張早如

摘 要：由于工程地質的復雜性及不可預見性，在施工過程中難免會出現異常情況，本文結合工程實例著重論述了高樁碼頭PHC樁沉樁異常的原因分析及處理方法。作為碼頭樁基基礎，PHC樁沉樁異常是比較棘手的問題，處理難度大，費用高。通過實踐，為今后同類工程施工提供有效的技術經驗。

關鍵詞：PHC樁沉樁 異常樁 處理方案比選

1.項目背景

珠海港高欄港區集裝箱碼頭二期工程（2#-7#泊位）位于珠海高欄港區南水作業區，所有泊位碼頭結構按靠泊10萬噸級集裝箱船舶設計，結構型式為高樁梁板式，樁基設計樁型為φ1200mmPHC樁和鋼管樁完全打入樁、預制型芯柱嵌巖樁；上部結構為正交梁板體系，即現澆樁帽，預制縱向梁，現澆橫梁，預制面板，現澆面層的結構型式。

本工程樁基總數為1207根，其中鋼管樁584根，PHC樁623根（含B、C型），樁徑均為1200mm。

2.事件情況

在PHC樁沉樁過程中觀測到 F167a、F170a、F171b、B163樁樁頂出現較大偏位（偏差200-500mm），貫入度突然變大等沉樁異常情況。

對F170a號樁進行低應變檢測，根據檢測結果，F170a樁在樁頂以下47m處（即樁底端）混凝土存在明顯缺陷，與F167a情況類似。

在監理、設計見證下進行F167b的施打及動測，驗證了該樁位地層具有軟硬突變、巖面堅硬的特點。

F171b樁缺陷位置位于樁頂以下約35.3m；B163樁缺陷位置位于樁頂以下約39.4m。

3.原因分析

（1）F167a、F170a沉樁異常情況：F167a沉樁貫入度由每陣平均貫入度6mm 經3mm突變至14mm時，F170a沉樁貫入度由每陣平均貫入度7mm經5mm變至6mm時，即樁尖進入巖面時，樁尖處地基軟硬突變（MS79～MS81、MS14孔，強風化巖標貫擊數分別為150、94擊），樁尖（或樁端管口）接觸風化不均勻的軟、硬巖層或勻質硬巖層，在錘擊能量作用下樁尖產生局部較大的瞬時壓應力，且PHC樁樁端和鋼樁靴因截面變化產生應力集中，超過了樁靴連接處樁端混凝土強度，從而造成端板處混凝土局部產生脆性破壞，并隨著繼續錘擊作用不斷加劇。

（2）B163、F171b沉樁異常情況：B163由平均貫入度20.5mm 經10.9mm變至11.4mm時，F171b由平均貫入度9mm 突變至4mm時，即樁尖進入巖面時，樁尖處地基軟硬突變（MS79、MS14孔，強風化巖標貫擊數分別為150、94擊），樁尖（或樁端管口）接觸風化不均勻的軟、硬巖層或硬質傾斜巖面。在錘擊能量作用下，包裹樁身的土體呈擾動狀態，對樁的徑向擠壓約束不足，樁身在偏心受力狀態下，樁身中部區域產生不利彎矩超過設計抗裂彎矩，瞬時拉應力超過砼有效預應力，從而在樁中區域某一斷面產生破壞，在錘擊作用下加劇破壞趨勢，且破壞位置隨樁體在地層中下移。

4.處理方案比選

4.1樁型比選

參照本地區已施工碼頭軌道梁下采用的樁型：1 #泊位第1～8分段（Φ1400mmPHC樁）、# 2 ～ # 7泊位中的第9 ～ 1 0分段（Φ1200mm鋼管樁）、11～16分段（Φ1200mm預制型嵌巖樁）、17分段（Φ1200mm鋼管樁），對Φ1400mmPHC樁、Φ1200mm鋼管樁、Φ1200mm預制型嵌巖樁等三種樁型比選如表1所示。

4.2方案選定

經比選，采用鋼管樁在技術可行性、經濟性方面處于較好水平，在安全、環保和進度方面最優，將軌道梁下C型Φ1200mmPHC樁調整為Φ1200mm鋼管樁，并調整停錘貫入度為5mm/擊（1陣10擊），并在施工中加強以下措施：

（1）錘擊施工前，采用全站儀偏心測量的方法嚴格校正管樁的垂直度，控制樁的傾斜率不大于2‰；

（2）控制樁尖入巖的錘擊能量，采用一檔錘擊，直至沉樁貫入度達到5mm/擊（1陣10擊），再轉為二檔按原停錘標準控制至停錘；

（3）打樁過程中陸上兩臺全站儀分別對樁位和貫入度進行嚴密監測，一旦觀測到樁出現偏斜，立即將打樁船的錨纜往偏斜反方向適當收緊。

5.沉樁異常樁處理

F167a號樁破損位置位于樁尖本體端部，低應變檢測樁身完好，且入土深度約26m，不存在傾覆危險，故不對F167a進行水下割樁處理。樁頂縱向偏移50cm，向岸側偏移13cm，樁身傾斜約1.2%。故在縱軸線補充一根Φ1200mmC型PHC樁，樁中心位置在原F167a樁位往海側方向170 0mm，并加大SZM2型樁帽。

F170a號樁破損位置位于樁尖本體端部，低應變檢測樁身完好，且入土深度約26m，不存在傾覆危險，故不對F170a進行水下割樁處理。樁頂縱向偏移20cm，向岸側偏移12cm。在F170排架縱軸線方向補充一根Φ1200mm鋼管樁，樁中心位置在原F170a樁位往海側1700mm，并加大SZM2型樁帽。

B163號樁在縱軸線方向補充一根Φ1200mm鋼管樁，樁中心位置在原B163樁位縱向移1700mm。

F171b號樁為II類樁，且樁位往海側偏29cm，擬不進行處理。

參考文獻：

[1]呂才能，馮慶華.預應力管樁沉樁過程中的常見問題分析及施工處理措施.中小企業與管理與科技，2009-08.

[2]珠海港高欄港區集裝箱碼頭二期工程地質勘察報告.中交水運規劃設計院有限公司.

[3]港口工程施工手冊.交通部第一航務工程局.

[4]珠海港高欄港區集裝箱碼頭二期工程（#2-#7泊位）.PHC樁沉樁異常情況報告.中交第四航務工程局有限公司.