沿海港口工程高樁碼頭PHC樁沉樁施工技術應用

◎ 韋作儀 廣西八桂工程監理咨詢有限公司

雖然港口碼頭PHC樁沉樁施工技術已經被廣泛應用，但仍然存在一些不足之處。尤其是在應對不同地質條件下的適用性、施工過程中的效率和安全性等方面，仍然需要進一步地探索和改進。因此，港口碼頭PHC樁沉樁施工技術的深入研究，對于提升港口碼頭工程的質量和可持續發展具有重要價值。

1.PHC樁沉樁術概述

港口碼頭工程作為重要的基礎設施建設項目，其穩定性和安全性是關乎港口運營和貨物運輸的關鍵因素。在復雜的地質和水文環境下，選擇適當的基礎支撐技術尤為重要。其中，PHC樁沉樁術作為一種先進的基礎支撐技術，被廣泛應用于港口碼頭工程中，以提升工程的安全性和穩定性。PHC樁沉樁術是指利用預應力高強混凝土（PHC）樁作為樁基，在適當位置進行沉樁施工的一種技術。這種技術的核心思想是通過將預應力高強混凝土樁沉入地下，以達到加固地基、分擔荷載的目的。與傳統的振動沉樁和靜壓樁相比，PHC樁沉樁術具有以下優勢：首先，預應力高強混凝土樁具有較高的承載能力和抗震性能。在港口碼頭工程中，承受的荷載和外界環境變化較大，因此選擇具有高強度和抗震性能的樁基材料非常重要。其次，PHC樁沉樁術能夠適應不同的地質條件。無論是沉積層、軟土還是巖石地基，都可以通過調整樁的長度和設計方案來適應不同的地質環境，從而提供更好的基礎支撐效果。此外，PHC樁沉樁術施工過程相對簡便，不需要進行大幅度的振動或靜壓，減少了對周邊環境的干擾[1]。

2.工程概況

位于北海市鐵山港區興港鎮新嶺近岸海域的北海港鐵山港西港區北暮作業區南7號至南10號泊位工程，是一個重要的港口項目。該項目的西北側毗鄰正在建設中的公共執法碼頭工程，而其西南側則與已建成的北海石化碼頭相對。此工程的目標是建設三個1萬噸級多用途泊位和一個設計靠泊7萬噸級船舶的通用泊位。工程的設計吞吐量達到700萬噸/年，主要運輸貨物包括集裝箱、散貨和件雜貨，而其設計通過能力為803萬噸/年，其中集裝箱達到18萬標箱，散貨為350萬噸，而件雜貨為170萬噸。碼頭泊位的總長度為746米。本工程的位置選擇恰如其分，位于鐵山港區興港鎮新嶺近岸海域，地理位置優越。與在建的公共執法碼頭工程和已建成的北海石化碼頭形成緊密的港口網絡，將有助于加強港口功能，提升貨物運輸效率。工程規模龐大，共計四個泊位，包括不同噸級的多用途泊位和通用泊位，充分滿足了不同貨物種類和船只噸位的裝卸需求。設計的年吞吐量和通過能力顯示了該項目在未來將發揮巨大的運輸潛力，有望成為重要的物流樞紐。整個工程的設計長度達到746米，足夠容納多艘船只同時停靠。

3.沉樁施工

3.1 施工準備

（1）打樁施工之前，技術人員對現場進行水深尺寸測量，計算出高潮、低潮部位的水位深度，以確保現場施工順利進行。

（2）臨岸一側需要埋設地壟，在碼頭后部的沿岸上間隔50m布置一個地壟，其具體位置選擇應確保現場系纜順利進行。

（3）現場設置測量控制點，并加強復核檢測工作，應用GPS作為工具檢測，儀器作為復核使用，確定合適測量方案，確保坐標轉換、記錄更加順利。

（4）制定合理的沉樁方案，做好安全技術交底，確保船機運行安全性。

（5）根據需要進行現場安全標志的布置[2]。

3.2 管樁裝船及運輸施工

圖1 駁船裝樁示意圖

（1）P H C 管樁裝運：本次沉樁PHC-1000AB管樁553根、PHC-1200B管樁280根，共計833根，整根樁體在廠家內預制完成，合格后運輸到施工現場。通過使用吊機將樁體吊裝到駁船上，采取封倉運輸的方式，裝載數量不超過3層。

（2）駁船裝樁時：船舶下部設置墊楞，底部應用方木作為支墊結構應用，如果需要應用多條支墊結構，表面處于同一平面，并應用鐵片、木楔等找平處理，使其達到平整性標準。樁身兩側布置楔形木塊進行固定，應用鋼釘連接成為成體，間隔2m布置。各個結構層布置的墊木應達到上下對齊的效果，每層使用的材料為相同材質。頂層應用鋼絲繩、緊張器等連接，和沉樁作業保持相反順序。裝駁運輸之前，安監部門進行現場檢查，滿足長途運輸的要求。

3.3 吊樁方式

現場施工的環節，樁駁停靠在打樁船兩側，移動到前部進行吊樁作業。

吊點的設計與布置完全按照設計標準進行，本次方案應用四點吊裝方式。PHC管樁采用“四點吊”，吊點布置如圖2所示。

圖2 管樁吊點位置示意圖

PHC樁的單根樁體結構重量比較大，長度較長，從動測的要求出發，長度最長可以達到56m，最終在40.32t左右。在施工過程中為使得現場吊裝中不會發生開裂的問題，采取四點吊裝的方式，執行規范要求進行綁扎、吊裝作業，在管樁0.13L、0.23L、0.31L、0.28L、0.05L處應用油漆進行現場標記，如果存在缺陷、損壞、裂紋等問題，及時修復處理。樁架前傾到吊鉤，對正管樁中心，下放吊鉤，主鉤進行管樁臨近頂部兩點部位，副鉤吊起臨近樁尖兩點，鋼繩與吊鉤連接中，防止在打樁船中鋼繩不會拖動管樁，并應用橡皮管輔助鋼繩包裹處理，從而防止管樁發生損壞的問題，且要輕微敲擊處理，不會因為滑動而產生位置變化。在吊裝達到緊固標準后，鎖緊裝置連接，分散作業人員開始起吊作業，緩慢、均勻地向上提升，主副吊鉤同時提升，使得管樁移動到規定高度，水平移動離開裝駁的部位，松開錨纜，根據GPS系統進行定位，將樁船移動到規定部位，調平船進行立樁作業，副鉤緩慢下放，主鉤逐步上升，直到達到垂直狀態，緩慢進入到籠口。

3.4 沉樁施工方法

（1）立樁。主吊鉤上升，副吊鉤下降，將樁體下入到籠口內，不斷下降之后將吊鉤解除，保持樁體達到垂直的狀態。樁架保持后傾的狀態，使得管樁與樁架滑道達到平行的狀態。樁體結構頂部設置樁墊，沿著樁架移動，套住樁頂[3]。

（2）定位測量。本次工程項目中應用GPS系統進行定位，碼頭后部岸線設置測量點，并應用全站儀復核檢測，達到數據精度標準。

GPS定位系統運行中，提高沉樁安裝精度，其主要是應用GPS-RTK模式、免棱鏡測距儀、測傾儀等實現準確定位。在定位測量階段需要確保樁身位置、頂部標高達到要求，各項定位的數據以圖像、數字的形式顯示出來，反應在計算機屏幕中，快速確定打樁的坐標、樁頂標高、平面傾斜、坡度以及實時位置，避免出現嚴重的偏差問題，確保安裝精度的要求。在施工中方便人員對照比較，及時調節船位，達到定位精度要求[4]。

（3）管樁施工控制。在打樁作業開始之前，對于打樁的設備進行全面檢測，確保其可以正常地運行。現場施工人員落實打樁現場標記工作，做好數字準確記錄。樁體結構起吊的環節，插入到地面之后，垂直度誤差在0.5%以內，并應用水準尺、測量儀器等調節，以滿足現場施工作業精度，以免給其他結構施工造成負面影響。

現場施工環節，樁帽、樁身的中心線達到重合的狀態，如果經過檢測發現樁身傾斜度在0.8%以上，應及時分析原因，并采取糾正處理措施。在樁尖進入到硬土層之后，禁止移動樁架等方式強行移動。

（4）樁尖焊接。樁尖焊接施工階段，嚴格按照工藝規范進行要求，針對樁尖結構主要采用鋼板制作，也可以在廠家內預制生產，樁尖結構表面達到清潔度標準。在樁尖焊接中，確保焊接質量，沒有氣孔、夾渣等缺陷。

（5）沉樁錘擊。錘擊工作開始前，將樁身、樁錘、替代處于同一條軸線。初期打樁作業中采取輕壓或者輕擊的方式，減小落距，避免人為偏差影響施工效果。

此外，在施工階段當施工位置即將達到沉樁標高時，通過動測進行檔位錘擊，從而使得樁體承載力達到設計標準，停錘貫入度應符合承載力參數，并保持連續錘擊施工，防止土壤恢復而造成沉樁的阻力過大[5]。

沉樁作業中，需要進行連續性觀測，隨時掌握貫入度數據，如果發現數據異常、樁身突然下降、傾斜度超標、偏移等，立即停止沉樁作業，向監理工程師、設計人員上報。

施打Φ1000、1200mmPHC樁時，落實樁頭保護性措施，確保整體質量合格。

沉樁作業環節，錘擊振動、擠土等要保護岸坡結構，避免發生失穩的問題，針對穩定性不足的部位，加強打樁速度的控制，通過使用削坡、間隔跳打等方式施工；岸坡出現位移、沉降等問題，及時觀察與記錄，超出規定時立即停止作業，并采取合理應對措施。

4.港口碼頭PHC樁沉樁施工質量控制

4.1 施工前準備階段控制

在進行港口碼頭PHC樁沉樁施工之前，充分的準備工作是確保工程順利進行的基礎。首先，對工程地質和水文環境進行詳細地調查和分析是必不可少的。了解地基的物理性質、地質構造、地下水位等信息，有助于確定施工方案，預測可能的風險和問題。此外，制定詳細的施工方案也是關鍵，包括樁的布置、長度、直徑、間距等參數的確定，以及施工過程中所需的設備、材料等的準備工作。

4.2 材料質量控制

在港口碼頭PHC樁沉樁施工中，施工材料的質量控制是確保工程穩定性的關鍵。首先，需要嚴格遵循國家和行業相關標準，選擇合格的施工材料供應商。在采購前，要對供應商進行充分評估，了解其信譽、生產能力、質量管理體系等情況，確保供應商能夠提供高質量的施工材料。其次，對于不同類型的施工材料，制定詳細的質量檢測標準和方法，對每批次施工材料進行抽樣檢測，包括材料的強度、耐久性、外觀等方面。此外，監控施工材料的生產過程也至關重要。與供應商保持密切的溝通合作，定期進行現場檢查和質量抽查，確保生產過程中嚴格按照質量要求進行操作。特別是對于混凝土等需要現場制作的材料，要確保配料比例、攪拌時間等操作步驟的準確性，以保證材料的一致性和穩定性。最后在材料運輸過程中，要防止材料受潮、碰撞等造成損壞，特別是對于易碎材料需要特別注意。在存儲過程中，要選擇干燥、通風的場所進行存放，避免材料受到惡劣環境影響。

4.3 樁基施工過程控制

在樁基施工過程中，要嚴格控制沉樁的角度、深度和位置，確保樁的垂直度和水平度符合設計要求。使用專業的沉樁設備和監測儀器，及時調整和修正施工參數，以保證沉樁的準確性。

4.4 樁的預應力張拉和錨固控制

預應力高強混凝土樁是一種重要的結構元素，其負責承擔工程荷載，為了增強樁體的承載能力，預應力鋼絲起著至關重要的作用。在制作預應力高強混凝土樁時，預應力鋼絲經歷了張拉和錨固的過程。在張拉過程中，預應力鋼絲會通過專用設備施加一定的拉力，使其緊密固定在混凝土內部，可以有效地抵消樁在使用過程中的受力，提高樁體的抗彎和抗壓能力。同時，在錨固過程中，預應力鋼絲的錨固效果也必須得到嚴格控制，確保預應力的傳遞穩定可靠，不會因為錨固不當而導致預應力的損失。為了實現預應力高強混凝土樁的設計要求，工程中需要考慮多個因素，如預應力鋼絲的張拉力度、錨固效果、錨具的質量和性能等。采用精確的工藝控制和先進的設備，確保預應力鋼絲在樁體內部的分布均勻、張拉力度適當，并在錨固過程中保持穩定的狀態。

4.5 樁的質量檢驗和監測

在施工過程中，需要進行樁的質量檢驗和監測。通過無損檢測技術、超聲波探測儀等設備，對樁體進行全面的檢測，發現任何可能的缺陷或問題。同時，還需要對沉樁過程中的力、位移等進行實時監測，確保樁的安全施工。

5.結語

PHC樁作為一種關鍵的基礎支撐形式，在港口碼頭工程中具有不可替代的地位。沉樁施工技術在確保碼頭工程安全和穩定方面發揮著重要作用，通過合理的設計和施工，可以提高PHC樁的承載能力和抗震性能，為港口碼頭的可持續發展提供堅實的基礎保障。隨著技術的不斷創新和發展，相信PHC樁沉樁施工技術將在未來的港口碼頭工程中發揮更大的作用，為港口建設貢獻更多的智慧和力量。