馬來西亞民都魯碼頭重點施工質量控制分析

許安位

（桐鄉市交通工程有限公司，浙江 嘉興 314501）

1 工程概況

1.1 工程簡介

本工程位于馬來西亞沙撈越州民都魯市沙瑪拉祖港。民都魯碼頭及附屬工程為散貨碼頭，共四個泊位。1#-4#泊位總長度907.2m，連接棧橋長66.9m。碼頭平臺均采用高樁梁板結構，樁基采用Φ800mm、Φ1000mmPHC 樁，樁長29m-57m 不等，每榀排架布置6-8 根樁。上部結構采用現澆橫梁、預制縱向梁、預制面板和現澆面層的型式，碼頭前沿水深為-13.5m。碼頭主要工程量為PHC 樁858 根、灌注樁59 根、預制構件混凝土8500 方、現澆混凝土40000 方、各類梁、板安裝5398 件，工程位置示意圖見圖1。

圖1 工程地理位置圖

1.2 氣象及水文地質情況分析

馬來西亞接近赤道，在北緯1°-7°之間，受赤道低氣壓帶控制。全年都是夏天，年平均氣溫在23℃-32℃之間。一般每年的十月至翌年二月是季風期，海浪較大，波高可達4.5 米，波峰周期約14 秒。這氣候狀況對預制樁沉樁及預制構件安裝工作將產生較大影響。

本項目對4 個泊位進行了40 個孔位的地質鉆孔，經勘查報告得知，地質土層在-16～-20m 位置有一層N 值超過50 的硬土層，按設計要求，遇到有硬土層（N值大于或等于50）超過2m 的土層需要進行預鉆孔施工，然后再進行打樁施工。

1.3 工程技術重、難點分析

1.3.1 工程技術質量標準

根據技術規格書要求，本工程所采用的技術規范、試驗要求均采用英國規范標準結合馬來西亞標準，這要求項目部施工人員能夠很好的理解和掌握本工程所采用的規范標準。

1.3.2 工程技術要求

本工程施工樁長需由施工單位自行確定，工程所在區域地質起伏變化大，巖面頂板標高在小范圍內變化較大，樁長計算和確定比較困難。

項目部在確定樁長時，根據地質資料，畫出巖面頂板標高和對應碼頭樁位排架的斷面圖，按照直線分布法確定樁長，對于巖面較為平緩的位置，樁長考慮1.5-2m超過，對于巖面起伏變化大的位置，樁長考慮2-2.5m超過。樁長根據巖面標高明確后，樁周摩擦力根據公式Qu=fs×As+Qb×Ab進行驗算，其中fs和Qb利用N 值經驗公式進行計算，fs=3N ≤100KPa,側摩阻力安全系數取2.0，QB=200N ≤10000KPa，樁端承載力安全系數取3.0。通過驗算，項目部確定的樁長承載力能滿足設計要求。

本工程嵌巖灌注樁136 根，樁直徑為800mm 和1000mm，斜樁斜率為5:1，嵌巖深度10m。國內很少有直徑800mm 和1000mm 的嵌巖樁施工例子，采用常規的沖孔或回旋鉆機施工工藝很難保證5:1 的斜率，嵌巖樁施工難度較大。

2 重點施工質量控制

經過項目部綜合分析，對工程以下部分采取重點質量控制。

2.1 PHC 沉樁施工質量控制

工程原設計樁基有四種樁型，樁徑分別為φ800mm、φ900mm、φ1000mm、φ1200mm，碼頭每個排架內均包含四種樁型，其中斜樁斜率為4:1。按照原設計，采用打樁船進行沉樁時需要頻繁更換樁錘替打、替打帽子，將會導致打樁效率低下、施工工期無法保證，同時大大增加施工措施費用和打樁施工費用；斜樁斜率過大、自由長都過長（最長的為16m），出現斷樁的概率增加。

2.1.1 設計優化

中標后，項目部對原設計圖紙提出優化，并獲得咨詢公司的同意，從技術角度出發，以期能最大程度降低施工難度，做到便于施工、加快進度而達到降低成本的目的。針對樁基部分，從原設計4 種樁型（直徑800mm，900mm，1000mm，1200mm）調整到2 種樁型（800mm 和1000mm），斜樁的斜率從原設計4:1 調整為5:1，樁的總數量由875 根調整到939 根，增加64 根直徑800mm 的PHC 樁。通過降低樁的斜率減少樁被錘擊時產生的撓度，確實有效地控制環向樁身質量；樁徑統一至兩種樁型，避免頻繁更換替打和替打帽子。

2.1.2 打樁施工分析

樁基施工，開始階段沉樁相對效率較低，日平均沉樁2.6 根，日平均預沖孔3.1 根，達不到原計劃日沉樁4 根的總進度計劃要求，碼頭整體進度計劃受到打樁進度的制約，項目施工成本會增加，通過實際施工情況分析，存在以下幾個方面的問題。

（1）工程所在地地質條件復雜，樁基需穿透2-4m厚的硬土層（標貫100～200 擊），硬土層位于土層-16～-20m 之間，硬土層位置較高導致穩樁后樁尖標高提高，樁在泥面上的自由長度過長，為了確保樁不被打斷，必須降低液壓錘錘芯跳高高度到30cm，降低液壓錘打擊頻率到每分鐘20 擊，導致打樁錘擊時間增加，單根樁錘擊時間約1-2 小時。

（2）設計樁長偏長，當遇到樁頂超高時，影響后續沉樁施工，必須由打樁船配合吊除超高樁后方可繼續沉樁。

（3）樁船主機離合器、電機等常出現故障，樁錘液壓系統容易出現高溫（部分樁錘擊數過多，天氣炎熱等原因）導致打樁效率大大降低，實際情況為打完樁后開始移船、吊樁、穩樁等施工花費約1.5 小時。液壓錘錘墊更換頻繁，為了保護液壓錘墊，錘墊一般每2 根樁更換一次，基本每天需更換一次，更換時間約1.5-2小時。

（4）碼頭坡面為挖泥形成，抓斗挖泥產生高低不平導致打樁定位存在一定的困難，定位需要反反復復，平均每根樁需要10～15 分鐘進行定位和重新定位。

2.1.3 樁基施工優化措施

（1）對打樁船加班給予適當獎勵，提高船員積極性。

（2）制樁時，改進樁尖結構形式，對樁靴進行加強，由原設計的閉口改為開口型，提高穿透性，見圖2 所示。

（3）提前訂購打樁船液壓錘所需的各種配件，確保液壓錘處于正常工作狀態，出現故障也有配件可換。

（4）和當地船舶、設備修理商建立合作伙伴關系，確保在打樁船、液壓錘需要維修或加工配件的條件下能及時反應。

（5）樁基設計優化的效果，從工程質量、工期和經濟效益等方面與原方案進行對比，取得明顯效果有以下幾方面。①工程質量方面：原設計斜樁斜率為4:1，斜率過大、自由長都過長（最長的為16m），出現打斷樁的概率增加；優化后斜樁斜率為5:1，斜率減小，降低出現環向裂縫的概率，減少打樁出現斷樁的概率；②工期方面：打樁需要頻繁更換樁錘替打、替打帽子，將會導致打樁效率低下、施工工期無法保證的局面，平均每天沉樁數僅為1～2 根，優化后更換樁錘替打、替打帽子頻率明顯降低，打樁施工效率相比原設計多種樁型將提高一倍，平均每天沉樁數可達3～4 根，打樁工期縮短120～150 天；③經濟效益方面：樁型多，打樁效率低，大大增加施工措施費用和打樁施工費用，優化后樁基優化后，樁基采購、打樁施工等成本節約顯著。

2.2 灌注樁施工工藝對比分析

本工程4#泊位105-123 排架為嵌巖灌注樁，共136 根，樁徑為800mm-1000mm，最大嵌巖深度10 米、最長樁長44 米，根據設計鋼護筒為永久性結構，采用S355 鋼材、壁厚10mm、入巖1 米，樁尖增加壁厚為12mm 的內側加強圈（共22mm）。

原施工計劃中，準備采用搭設鋼平臺、沖擊鉆孔的施工工藝。后與合作單位磋商，采取了他們比較熟悉的旋挖鉆施工工藝，同時根據現場情況采用多功能駁移動平臺施工完成。對旋挖鉆施工工藝，國內用的比較少，我們也得到了寶貴的學習機會。

本工程鉆機的功效分析：①沖孔樁，每根樁的工序時間為：鉆孔4 天，清孔及下放鋼筋籠1 天，砼灌注1 天，機動時間1 天，施工周期為7 天。每臺鉆機平均7 天完成一根樁，本工程鉆孔樁需要投入5 臺鉆機作業，每月平均完成16 根；②旋挖機，20 型旋挖機一天可以嵌巖12m，本工程挖孔大致為1.5 天/孔，每個月可完成20根樁。

根據地質鉆孔資料的分析，本工程樁基所在的土層基本上均為粘土或粘土含砂，粘土的標高擊數在14-30之間，土層在-16～-20m 局部有標貫擊數達到50 的應夾層，該夾層也以粉細砂為主，本工程地質條件相對較好，有利于鉆孔樁的成孔。嵌巖樁巖層為砂巖，巖石強度在10MPa 左右，巖面頂板標高在-21m～-34m 之間。合作單位PPK 采用20 型旋挖機進行嵌巖施工，一天左右可以成孔，嵌巖深度7m。

CK2000 型鉆機具有重量輕，沖擊能力強的特點，廣泛應用于各類嵌巖樁施工。直樁施工將采用三翼鉆頭外徑為Φ1000 和Φ800mm；鉆頭翼片夾角為120°左右；為減少或避免鉆頭對管樁內壁的損傷，鉆頭翼板和導向環外緣不得有硬質合金塊，必要時，可焊上鋼板用以保徑。

總結起來，旋挖鉆機工藝具有以下優點。

（1）環保衛生。干法施工時，不會對周邊環境造成污染。即便采用靜態泥漿成孔時，相對于沖擊鉆機和回旋鉆機的污染仍然要小得多。

（2）成孔速度快。在一般地層，旋挖鉆機的成孔速度是普通鉆機的4～6 倍。在樁長適宜的條件下，也是旋挖鉆機優勢最明顯的地方。

（3）適應能力強。旋挖鉆機可配備不同鉆頭，常見的旋挖鉆頭有螺旋鉆頭、旋挖斗，另外還有針對不同質地情況的簡式取芯鉆頭、擴底鉆頭、沖擊鉆頭、沖抓錐鉆頭、可用于砂層、土層、巖層等不同地層的鉆孔。

（4）高度自動化，操作工人勞動強度小，工作環境相對舒適。

2.3 上部結構施工質量控制

（1）針對碼頭下橫梁原設計進行了設計優化，減少一個橫梁大頭斷面，降低了橫梁施工復雜度，整體碼頭施工進度有一定程度的加快。

（2）本工程鋼筋數量和種類繁多，鋼筋連接型式為綁扎搭接，受拉區鋼筋搭接接頭為49 倍直徑，受壓區鋼筋搭接接頭為40 倍直徑。如果采用普通的9m 和12m 通用尺寸鋼筋，在進行配料后，會出現大量邊角料，由于鋼筋搭接長都過長，邊角料根本不能進行搭接，會導致材料損耗較大。故本工程鋼筋采用定尺寸鋼筋，即根據設計圖紙，統計匯總出各種規格的鋼筋配料長度，由單根或者多根長度相加，計算出各種鋼筋規格合適的定尺長度，按定尺長度進行采購，采購成本雖然增加，但杜絕短料鋼筋的存在，合理規避鋼筋邊角料造成的浪費，具有明顯的經濟效益，同時減少鋼筋切割環節，加快鋼筋配料速度。

（3）該碼頭與國內同類型水工碼頭相比，碼頭前沿設置了超過2m 的廊道。所以大頭梁部分底部標高降低了，加大了施工難度。盡管已經從設計優化的角度減少一個橫梁大頭斷面，降低了橫梁施工復雜度，但仍然需要趁低潮水施工，分層澆筑完成。為了該碼頭的長期穩定安全運行，項目部特別重視工程質量，在接近完工尾聲，抽專門人員克服潮水困難到底部進行修補處理，確保海水不能腐蝕到內部鋼筋影響整個碼頭質量。

3 結語

通過對民都魯碼頭施工中的技術管理和質量控制，工程得以順利完工。施工中遇到了PHC 樁沉樁困難、不熟悉的灌注旋挖鉆工藝、橫梁大頭梁部位施工繁瑣等問題，合理的施工方案是工程成功的基礎，施工方案的優劣直接關系到工程的質量、進度和成本控制。通過質量控制及優化措施，重點部位的質量得到控制，成本也得到了優化?？蔀楹罄m類似工程提供借鑒。