師玉龍

（中國港灣工程有限責(zé)任公司，北京 100027）

1 工程概況

以色列阿什杜德港碼頭及防波堤工程Q28 碼頭泊位長434m，為高樁梁板式結(jié)構(gòu)形式。基礎(chǔ)由624 根樁基構(gòu)成，具體規(guī)格及數(shù)量為φ1 219mm 鋼管樁129 根，φ914mm 鋼管樁495 根。現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)浪易影響施工進(jìn)度及質(zhì)量，護(hù)岸施工具有必要性，具體包含堤心石、護(hù)面塊石等多種方式。本工程沉樁利用260t 吊車、20t 卸扣及翻樁器進(jìn)行鋼管樁豎樁，然后將管樁喂進(jìn)導(dǎo)向架進(jìn)行初沉及終沉。大排架管樁施工時(shí)利用焊接在平臺(tái)側(cè)面的導(dǎo)向架進(jìn)行沉樁，小排架施工時(shí)利用導(dǎo)向樁及導(dǎo)向架進(jìn)行沉樁。導(dǎo)向樁施工時(shí)采用V360 振動(dòng)錘吊打。頂升平臺(tái)沉樁第1 至第7 排鋼管樁，為后續(xù)頂推施工提供平臺(tái)。

2 工程難點(diǎn)及解決措施

PHC 管樁穿透厚砂土層的關(guān)鍵要點(diǎn)在于以何種方式有效克服砂土層的阻力，以確保樁身的完整性與穩(wěn)定性，使其能夠有效沉樁到位[1]。從現(xiàn)階段的工程發(fā)展?fàn)顩r來看，可通過多種途徑降低厚密實(shí)砂土層的沉樁難度。

1）碼頭均使用鋼管樁，此結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)在于可有效穿透厚密實(shí)砂土層，但局限之處在于施工成本較高。

2）以PHC 管樁樁身及樁頭結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)其加以優(yōu)化，具體方法有：

（1）在管樁的外側(cè)均勻涂抹可降低側(cè)摩阻力的材料；

（2）對(duì)管樁底部采取優(yōu)化措施，即配套1～2m 的鋼樁靴，具體長度視管樁結(jié)構(gòu)以及地質(zhì)條件而確定；

（3）對(duì)管樁的外側(cè)采取優(yōu)化措施，即加焊鋼筋環(huán)，此舉有助于減小管樁的側(cè)摩阻力；（4）輔助沉樁措施，較為典型的有射水沉樁法，工程經(jīng)驗(yàn)表明此方法應(yīng)用效果較好；（5）組合樁，即樁基由多部分結(jié)構(gòu)共同組合而成，上部為PHC 管樁，下部可選擇具有足夠強(qiáng)度的鋼管柱，以構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)。上述所提的方法優(yōu)劣勢(shì)各異，但基本工作思路具有相似性，即減小側(cè)摩阻力或是提高樁端在地層中的穿透力。

3 沉樁分析

3.1 組織沉樁試驗(yàn)

通過Q28 碼頭在試沉樁施工中的具體表現(xiàn)可知，鋼管樁可順利達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高處，但PHC 管樁實(shí)際位置與設(shè)計(jì)標(biāo)高存在差異，樁底難以觸及持力層，應(yīng)變檢測(cè)結(jié)果不達(dá)標(biāo)。為確保PHC 管樁有效到達(dá)持力層須采取輔助沉樁處理措施，即射水輔助沉樁的方式，可見樁端均能觸及持力層，承載力有所提高。雖然此方法應(yīng)用優(yōu)勢(shì)突出，但依然存在局限之處，即樁的偏位問題較為明顯，樁頂?shù)臋M梁底寬難以滿足要求，且部分排架樁的軸線難以保持一致，不利于結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的穩(wěn)定性。因此，實(shí)際施工中并未采取射水輔助沉樁的方式，取而代之的是在樁底設(shè)1m 的鋼樁靴。鋼樁靴示意圖如圖1 所示。

圖1 鋼樁靴示意圖

3.2 單樁承載力

經(jīng)大應(yīng)變檢測(cè)后可知，部分單樁的承載力與預(yù)期存在差異。為進(jìn)一步探討單樁承載力的具體表現(xiàn)，共選取6 根管樁，對(duì)其展開試沉樁作業(yè)，3 根樁增設(shè)1m 鋼樁靴的方式，除此之外的其他管樁均為組合樁形式，即PHC 管樁和鋼管樁構(gòu)成的整體樁結(jié)構(gòu)。此后，通過自平衡檢測(cè)方法分別展開分析，明確單樁的承載力情況。結(jié)果表明，單樁豎向抗壓極限承載力依次為8 217kN、8 171kN、8 214kN、8 17lkN、8 183kN、8 170kN，均可滿足要求，2 種處理方式下的單樁承載力并無明顯差異。對(duì)此，進(jìn)一步展開軸向抗壓承載力的分析，具體計(jì)算方法見式（1）[2]：

式中，Qd為單樁垂直極限承載力設(shè)計(jì)值，kN；rR為單樁垂直承載力分項(xiàng)系數(shù)，取1.45，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件復(fù)雜或永久作用所占比重較大時(shí)可取1.55；U 為樁身截面周長，m；qfi為單樁第i層土的極限側(cè)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值，kPa；li為樁周身穿過第i 層的長度，m；qR為單樁極限樁端阻力標(biāo)準(zhǔn)值，kPa；A 為樁身截面積，m2。

根據(jù)式（1）可知，對(duì)于鋼管樁和混凝土管樁而言，其差別主要體現(xiàn)在樁端承載力方面，具體又以樁端承載力折減系數(shù)的差異較為明顯。相比于PHC 管樁而言，組合樁的入土深度可增加6～10m，但兩者的承載力幾乎相同。由此說明，組合樁的樁端承載力折減系數(shù)與鋼管樁在此方面的表現(xiàn)并無明顯差異，盡管入土深度增加可帶來側(cè)摩阻力的增加，但實(shí)際應(yīng)用中單樁極限承載力并未提高，反而存在單樁造價(jià)增多的問題。

3.3 結(jié)果分析

大應(yīng)變和自平衡樁基檢測(cè)所得的結(jié)果均存在局限之處，在穿透密實(shí)砂土層的施工環(huán)境中，若無可靠的參考資料，將影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，此時(shí)宜通過靜載試驗(yàn)來掌握樁端承載力的具體情況，從而確定合適的樁長?，F(xiàn)階段，業(yè)內(nèi)對(duì)組合樁的樁端承載力未提出明確的要求，而根據(jù)既有的工程經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為以數(shù)值模型和物理模型較為可行，可通過模型確定合適的樁長，兼顧穿透力和樁端承載力的雙重要求。

4 沉樁施工技術(shù)

4.1 拋錨駐位、移船吊樁

起吊前全面檢查樁結(jié)構(gòu)，吊裝過程中控制好樁體姿態(tài)，避免樁體受損的情況。根據(jù)樁體的結(jié)構(gòu)確定吊點(diǎn)并捆鋼絲繩，全程平穩(wěn)吊裝。吊點(diǎn)實(shí)際位置與設(shè)計(jì)要求的偏差應(yīng)≤200mm，同時(shí)調(diào)整鋼絲繩的姿態(tài)，保證其與樁結(jié)構(gòu)的夾角≥45°?？紤]鋼絲繩與管樁間易發(fā)生磕碰的情況，宜在兩者間設(shè)置橡膠墊，從而有效防護(hù)樁身防腐涂層。吊點(diǎn)布置如圖2所示。

圖2 PHC 管樁四點(diǎn)吊圖示

4.2 吊、立樁入龍口、套替打

樁起吊至特定高度后立樁，主吊索上升的同時(shí)副吊索同步下降，此過程中依次解開副吊索，以確保PHC 管樁能夠保持豎直的姿態(tài)。替打用厚鋼板焊接成型，需在替打的頂部設(shè)木墊，約完成80 000 擊時(shí)便需及時(shí)更換錘墊。此外，需要在替打與PHC 管樁間設(shè)置樁墊，此裝置具有緩沖和減震的作用，有助于降低樁頭壓應(yīng)力，以免樁頭發(fā)生受損現(xiàn)象。樁墊的可選形式較多，例如，紙墊或木墊均具有可行性。立樁完畢后，須組織檢測(cè)作業(yè)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況合理調(diào)整樁架的傾斜度和替打的高度，保證上口嵌入替打，再利用抱樁器合攏抱樁并鎖定，沉樁船轉(zhuǎn)移至樁位處。

4.3 樁自沉、壓錘

管樁下沉過程中需按照自下而上的順序依次解除鋼絲繩，穩(wěn)樁期間應(yīng)做到平緩且穩(wěn)定。對(duì)于PHC 管樁出現(xiàn)的樁身偏位現(xiàn)象，須緩慢將其調(diào)整到位，切記不可生拉硬拽。隨著樁體的持續(xù)深入，當(dāng)入土深度達(dá)到2～3m 時(shí)，須暫停下樁作業(yè)，檢測(cè)此時(shí)的樁體位置并適時(shí)調(diào)整，若無誤則恢復(fù)下樁，最終使樁體到達(dá)指定位置。對(duì)于PHC 管樁偏差過大的情況，在調(diào)整時(shí)須遵循“保樁不保位”的原則，最終順利沉樁到位。壓錘時(shí)需要密切關(guān)注樁身的實(shí)際情況，適時(shí)調(diào)整，確保樁體所處位置可滿足設(shè)計(jì)要求。

4.4 錘擊沉樁

開錘前需做好全面的檢查工作，掌握樁體在各方面的實(shí)際表現(xiàn)，要求樁、樁錘與替打均保持同軸線的狀態(tài)，以便給正式錘擊創(chuàng)造良好的條件。將各項(xiàng)準(zhǔn)備工作落實(shí)到位后便可開錘，初期樁錘油門以1～2 擋較為合適，錘擊過程中加強(qiáng)對(duì)樁體的檢查，不可出現(xiàn)溜樁現(xiàn)象，否則需及時(shí)停錘。后續(xù)進(jìn)入正常錘擊狀態(tài)，應(yīng)根據(jù)要求合理調(diào)整擋位。錘擊施工期間需利用高精度的測(cè)量儀器檢測(cè)，綜合考慮水位和標(biāo)高的實(shí)際情況，根據(jù)所得結(jié)果合理調(diào)整貫入度或樁頂標(biāo)高，最終使PHC管樁精準(zhǔn)就位。施工期間需完整記錄各項(xiàng)信息，創(chuàng)建完整的施工日志，以便給后續(xù)的施工提供指導(dǎo)，若存在質(zhì)量問題也可快速鎖定某具體環(huán)節(jié)。

5 結(jié)語

PHC 管樁的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)顯著，在港口工程中取得廣泛的應(yīng)用。為充分發(fā)揮出PHC 管樁的作用，施工期間需加強(qiáng)質(zhì)量控制，根據(jù)實(shí)際情況合理優(yōu)化沉樁施工技術(shù)，保證樁體結(jié)構(gòu)的完整性與穩(wěn)定性，最終將PHC 管樁安裝到位，給后續(xù)的施工奠定良好的基礎(chǔ)。