沙特西海岸珊瑚礁巖地質PHC管樁施工技術

董川

（中交四航局第二工程有限公司，廣州 510230）

1引言

烏瑪哈特島酒店樁基項目位處沙特西部紅海沿岸，隸屬由沙特王室主導的紅海開發項目（Red Sea Project）。作為沙特重大再生旅游項目，紅海開發項目計劃將紅海沿岸50座島嶼、休眠火山等區域打造成類似馬爾代夫的超級觀光度假區，預計將提振沙特旅游業產值年增40億美元，是旨在降低對石油依賴的沙特“愿景2030”經濟轉型計劃的一部分。

沙特西海岸屬于沉積區地質條件，其上層主要由沙土、粉沙土及礫石層組成，下層則廣泛分布著珊瑚礁灰巖[1]。

預應力高強混凝土管樁（Prestressed High-intensity Concrete，PHC管樁），不僅具有強度高，耐打性好，穿透力強，施工速度快等優點，而且還有承載力高的特點[2]。故PHC管樁適用性非常廣，不僅適用于一般性土層，而且可打入密實的砂層和強風化巖層[3]。

PHC管樁在沙特區域首次使用，在珊瑚礁灰巖地質區域的PHC管樁施工案例較少。然而，PHC管樁相比其他樁型來說，其價格較低，施工效率高，且對環境破壞較少，更為經濟環保，在沙特未來的工程建設中有著廣闊的應用前景。

2工程概況

2.1 基本情況

烏瑪哈特島分為9-3島、9-4島及9-5島，酒店樁基項目主要包括水上棧橋樁基工程和水上別墅樁基工程，共設計PHC管樁3 300根。單樁最大設計豎向抗壓承載能力700 kN,單樁最大豎向抗拔承載能力250 kN。

2.2 地層情況

1）表層土。松散細砂層：非常松散（地表層）至中等密度，隨深度而變密，帶有珊瑚和貝殼碎片的細~粗砂層。地層厚度一般為2.0~17.0 m，平均厚度8.6 m。中密細砂層：非常松散（地表層）至中等密度，隨深度而變密，帶有珊瑚和貝殼碎片的細~粗砂層。地層厚度一般為3.0~17.0 m，平均厚度10.6 m。1B層：中等至非常致密的，砂質至粗鈣質粉砂質的珊瑚礫石層。地層主要延伸至松散細砂層/中密細砂層以下至巖層（厚度在1~5 m）[4]。

2）巖層。強風化珊瑚巖層：細粒到粗粒珊瑚狀石灰巖。強風化到輕微風化，極度至輕微破裂。基巖面位于海床下6.0~18.0 m。標準貫入試驗，得到的試驗擊數通常為＞50擊或過早拒蝕，表明地層中存在致密到非常致密的物質，這些可能代表地層中強風化/弱風化帶。

3 PHC管樁的供應

3.1 PHC管樁的生產與運輸

1）沙特當地無PHC管樁生產廠家，只能通過其他國家的供應商采購。經過運輸距離、生產能力、發運船期等對比，最終選擇了馬來西亞分公司（Industrial Concrete Products Sdn Bhd,ICP）生產的管樁。本項目管樁直徑分別為450 mm、500 mm及600 mm，管樁長度分別為6 m、9 m及12 m，強度等級為80等級，管樁類別為C類。

2）PHC管樁運輸距離長，轉運次數多，產品保護難度較大，在運輸過程中采用專項措施進行成品保護。

3.2 PHC管樁的質量檢驗

PHC管樁經過長距離的運輸到達沙特延布港，卸船時必須進行質量檢查。管樁成品樁質量檢驗項目為：強度檢驗、外觀檢驗、樁徑檢驗、樁長檢驗、厚度檢驗、保護層厚度檢驗、端板平整度檢驗、樁體彎曲檢驗。經逐根檢查合格后方可接收，不合格的管樁做好記錄并標記。

4 錘擊PHC管樁施工

錘擊PHC管樁的施工工藝流程如圖1所示。

圖1 錘擊PHC管樁的施工工藝流程

4.1 試樁試驗及設備選用

選擇具有代表性的區段進行試樁試驗，其中9-3島試驗數量為5根，9-4島及9-5島試驗數量為6根，并根據試樁結果確定了工程樁設計[5]。

管樁施工采用HHP14型液壓打樁錘，錘重14 t，錘體總質量21 t。該設備操作簡單、打擊力強勁、自動化程度高、污染小、噪聲低，適用于不同土質、不同作業環境的打樁基礎作業。

4.2 施工場地條件

烏瑪哈特島打樁作業區域為水深較淺，海床面標高大多為-2.0~-0.5 m，局部地區為-4.0 m，當地平均海水平面為0.6m，絕大部分水深約為1.5m。經過方案對比驗證，決定采用疏浚材料珊瑚礁砂回填形成施工平臺及臨時道路，頂面標高為1.0 m，待完成打樁施工后再進行反挖，恢復海床原貌。值得注意的是，回填過程中需要將大的珊瑚礁石剔除，防止其在PHC管樁下沉過程中造成樁位及垂直度出現較大偏差。

4.3 打樁機就位

依據樁位圖及測量控制點，由專業測量技術人員采用全站儀測放樁位。沉樁前復核樁位，沉樁過程中進行樁位監測，沉樁完成后進行樁位復測。樁位偏差允許值為75 mm，樁身垂直度偏差允許值為樁長的1/75。打樁機樁架必須垂直，可通過液壓系統調節垂直度，采用全站儀檢查。

4.4 樁靴焊接

針對珊瑚礁巖地質，配備了不同規格的樁靴，長度分別為300 mm、500 mm、1 000 mm、1 500 mm。針對珊瑚礁巖層穿難以穿透的問題，采用破巖樁靴，增強破巖能力，使管樁順利穿透珊瑚礁巖層，以滿足設計樁長要求。

4.5 管樁的起吊

管樁就位后，現場技術員采用紅色油漆在樁身劃出刻度線，以整數米為刻度標記，按樁端至樁頂的順序標注。以便觀察管樁入土深度及每米錘擊數。PHC管樁提前擺放于打樁點50 m范圍以內，再由吊車使用專用吊鉤以兩頭勾吊法依次將管樁送至打樁機前，用由樁機起重吊鉤將管樁單點起吊并喂入樁帽，吊點設在樁頂向下1/3樁長處。

4.6 打樁施工

1）樁位對中：將管樁對準樁位中心，用樁錘自重將管樁壓入土層，穩定樁身，調正樁身、樁錘、樁帽，中心線重合、豎直。采用2 m靠尺檢查管樁各方向垂直度，確保樁身垂直度偏差≤1/75。并在管樁兩個正交方向上做距離1 m的護樁，以便隨時檢查樁身偏位。

2）穩定樁身：第一節樁開始打入時，控制好樁錘起落高度，采用手動控制液壓錘，以20 cm跳高將管樁慢慢送入土層中，并隨時觀察管樁中心位置及垂直度，確定滿足要求后，再轉入液壓錘自動控制模式，正常施打。如有必要，將管樁拔出重新對樁，直至滿足要求。

3）錘擊沉樁：根據液壓錘的錘擊能量及PHC管樁承載的最大軸力，樁錘跳高控制在40 cm以內。

4）終樁停錘：根據本工程的特殊地質條件，施工中以貫入度控制為主，以設計標高控制為輔。根據現場施工經驗，貫入度小于7 mm/擊時，表明樁端進入到珊瑚巖層，若還未達到設計標高，則繼續錘擊3陣，按每陣10擊，貫入度≤30 mm/10擊為收錘標準。收錘后進行高應變檢測，以確認該樁承載力滿足設計要求。

4.7 接樁及防腐處理

PHC管樁配置2節以上的需進行接樁，采用焊接連接。管樁端板焊縫坡口高度、寬度為15 mm，焊縫高度要求比成品管樁高1 mm，采用二氧化碳氣體保護焊進行管樁接口焊接。管樁焊接前，將連接板粘帶沙土及防腐涂層清理干凈；管樁對接時，保證上、下管節的中心線及邊線對齊，焊接時由2個焊工同時進行對稱焊接，焊接層數2層，焊接完成后應進行外觀檢查；管樁接口焊接完成后，保證不少于5 min的冷卻時間；管樁焊接接口采用專用防腐涂料，焊口冷卻后進行涂刷，涂刷2遍。

5存在問題的處理

本項目施工中遇到了不少問題。PHC管樁實際打入樁長與設計樁長存在較大偏差，有正偏差，也有負偏差。對于負偏差，在施工中采用更換破巖樁靴、輔助引孔、加厚樁墊等方法進行沉樁；對于部分區域地層軟弱，樁尖達到設計高程后貫入度仍較大，則調整樁型配置，增加樁長，打至沉樁貫入度滿足設計要求。珊瑚礁巖地質情況復雜，有10根PHC管樁在沉樁過程中觸及較硬珊瑚礁石直接爆裂，這10根樁不能使用。對于損壞的PHC管樁，采用引孔設備將其拔出，重新沉樁。PHC管樁沉樁過程中樁身偏斜，垂直度偏差超過規范允許值。對于入土較淺的PHC管樁，采取拔出重打的方法進行糾正；對于已經打入較大深度，不能直接拔出的PHC管樁，請設計技術人員進行分析，驗算樁基能否滿足設計要求。PHC管樁經過長距離運輸損壞數量較大。對于已經損壞的樁，在進場驗收時做好標記，拒絕使用；要求管樁承運單位采取嚴格的裝卸、裝運控制措施，減少運輸過程中的樁損；對每一批次PHC管樁購買運輸保險，簽訂保險合同，減小運輸損失。

6 檢測結果

對PHC管樁試樁進行豎向抗壓靜載試驗、豎向抗拔靜載試驗、高應變檢測、低應變檢測。對PHC管樁工作樁進行高應變檢測，頻率取總樁數的5%；低應變檢測，全數檢測。豎向抗壓靜載試驗數量8根，平均總沉降量5 mm，單樁豎向承載力特征值350 kN。豎向抗拔靜載試驗數量5根，平均抗拔量為2 mm，單樁豎向抗拔承載力不小于250 kN。高應變檢測數量為180根，管樁總承載能力均大于設計要求。低應變檢測數量為3 300根，全部為Ⅰ類樁。

7 結語

PHC管樁具有強度高、耐打性好、穿透力強、施工速度快、承載力高等特點，并且其經濟性、環保性與灌注樁相比優勢明顯。由于缺少PHC管樁供應商及相關工程應用實例，PHC管樁并未在沙特地區投入使用。紅海北部地區的烏瑪哈特島酒店項目是PHC管樁在沙特地區的首次工程實踐，本項目證明了PHC管樁用于珊瑚礁巖地質的可行性，為后續PHC管樁在沙特地區的應用提供了借鑒。隨著相關技術的應用示范及后續推廣，能為我國建筑企業在國外的工程建設提供更為強力的技術支持，繼而產生更大的社會效益和經濟效益。