现浇隧道基础PHC桩复合地基施工技术

孟令月，张 端

现浇隧道基础PHC桩复合地基施工技术

孟令月，张 端

（中交一航局第一工程有限公司，天津300456）

以港珠澳大桥岛隧工程西人工岛岛上段隧道基础PHC桩复合地基为工程背景，对现浇隧道基础PHC桩复合地基施工技术进行全面总结，为类似工程设计施工提供借鉴。

PHC桩；复合地基；现浇隧道

1 工程概况

港珠澳大桥岛隧工程西人工岛岛上段隧道基础采用PHC桩复合地基。复合地基里程为K12+ 588—K13+906，长75 m。PHC管桩为B型，共2 049根，分φ500 mm与φ600 mm两种，壁厚分别为125 mm与130 mm，桩长为22.23~28.25 m，含0.23 m与0.25m长钢桩靴，桩间距2.0~5.0 m，呈矩形布置，直径600 mm桩布置在底板两侧，仅2排。

2 施工总体部署

2.1 施工总体安排

以隧道止推段PHC桩打设为例，管桩从专业厂家用2 000 t驳船运至施工现场，采用陆地打桩机施打，300 kW发电机供电，发电机放置于岛壁的钢圆筒上。70 t履带吊位于小岛内，控制整个范围的运桩作业。当PHC管桩沉桩完成后，进行基坑开挖，开挖至桩顶，浇筑桩芯混凝土。

2.2 施工总体流程

工程施工总体流程为:预制→运输→打设→开挖→浇筑桩芯混凝土。

2.3 施工总平面布置

施工总平面布置包括陆地打桩机、PHC管桩堆放区及供电设备位置等。PHC管桩存放区布置及供电设备位置以安全和方便施工为原则。

3 PHC管桩沉桩工艺

3.1 沉桩前的准备工作

施工前重点对管桩类型、编号、长度、有无裂纹、窝蜂、麻面以及桩的周长、管端椭圆度、端面平整度、管端平面倾斜等项目进行检查，确保桩的质量满足规范要求[1-2]，此外，对桩端部混凝土有无漏浆、离析及钢筋头有无超出锚固面等进行检查。对进场PHC桩质量逐根检验，检验不合格的桩作报废或退场处理。验收合格后将PHC桩出厂质量证明资料上报存档。

3.2 PHC管桩沉桩设备选用

3.2.1 沉桩锤型

根据PHC桩静载试验时沉桩6根PHC桩及16根钢管桩经验，采用DD108柴油打桩锤能够满足施工要求。DD108柴油打桩锤参数见表1。

表1 DD 108柴油打桩锤参数表Table1 Parametersof pile driving hammer-DD108

3.2.2 吊车

桩在现场的运输、吊运使用70 t履带吊。

3.2.3 钢丝绳索

DD108柴油打桩机上配22 mm纤维芯钢丝绳，查《五金手册》，钢丝绳最小破断拉力236 kN。

3.3 PHC管桩的吊运与现场堆放

PHC桩每节长度小于15m，吊运方式采用两点吊。多层存放时，堆放最高层数3层。最下层管桩的两点支撑位置放置垫木。PHC管桩按照规格、型号分类堆放，堆放过程中采用木楔等可靠的防滑、防滚安全措施。

PHC桩船运至现场后，采用70 t履带吊卸船。在西大岛和西小岛内设置4个堆放区域，其中西大岛内设1个堆放区，西小岛内设1个临时堆放区和2个移动堆放区。

3.4 沉桩顺序

沉桩顺序采用从中间向两侧对称施打，即由每个区中间向南北两个方向对称施打。为避免与高压旋喷桩施工区域交叉，将施工区域划分为5个区，施工顺序为:一区→二区→三区→四区→五区，如图1所示。

图1 PHC桩施打顺序示意图Fig.1 Sequence of driving piles

4 沉桩工艺

4.1 工艺流程

PHC桩沉桩流程:清表整平→测量放线→桩机就位→起吊PHC桩→检查桩位→下桩→测量偏位、精确调整垂直度→施打第一节桩→沉桩记录→焊接接桩→测量偏位及垂直度→施打第二节桩→沉桩记录→达到停锤标准→停止锤击→起吊替打→移机至下一桩位。

4.2 具体施工过程

4.2.1 测量放样

根据设计图纸，计算各桩位平面坐标及高程，并报备。采用全站仪配合GPS进行平面位置的定位，通过加密控制点X13-1设站，以测量平台PT01控制点为后视进行放样，用竹竿及白灰做标记。

4.2.2 桩机就位

测量班放样完毕后，桩机按照施打顺序就位。为缩短移动桩机时间，用定长钢筋来粗定桩机位置，缓缓下降桩帽，根据放样点调整桩架位置，然后调整桩架的垂直度以确保锤中心位于桩位中心正上方。

4.2.3 起吊PHC桩

当桩机初定位完成后，使用桩机上索具将桩缓缓吊起，当桩顶吊至桩帽正下方时，下降桩帽，将桩帽套在桩上，然后将桩与桩帽一起缓缓吊起。当桩基本垂直时，调整桩底位置，使桩中心对准设计桩位，然后下降桩与桩帽，完成PHC桩起吊就位。

4.2.4 桩的垂直度调整

桩就位后，调整桩的垂直度，当垂直度不大于0.5%时，即可沉桩。

4.2.5 沉桩、接桩

沉桩过程中，初打时锤的落距应采用低锤轻打，正式锤击时，锤的落距不大于2.0 m。全程记录锤击数，以掌握桩下沉速度及桩所穿透的地质变化。当第1节桩沉桩完成后进行接桩，接桩时，使桩自然下降，垂直度满足设计要求后，对称焊接4~6点，固定上下两节桩，然后由2个焊工进行对称焊接，焊缝要连续饱满，焊接层数不小于2层，且焊接完第1层后必须除去焊渣再继续焊接，焊缝自然冷却10 min，检查合格后方可继续沉桩。当沉完最后一节桩后，采用送桩方法更换替打，直至桩沉至设计标高。

5 沉桩质量控制要点

5.1 桩位控制

为保证桩平面位置及高程的准确性，采用全站仪和棱镜配合的方式测量放线。测量班组根据基准点进行桩位核算，然后由技术人员复核，并请监理及业主验收。测量班组放样后，请现场监理验收。施工过程中保护点位标识，当点位标识移动或者消失时，及时进行二次施放，确保桩位准确无误。

5.2 沉桩垂直度及标高控制

吊桩前在桩身上以米为单位做好长度标识，并在替打上做好标识以控制桩顶标高，当接近设计标高时，减小锤落距及沉桩速率，通过水准仪精确控制桩顶标高。2台经纬仪或者全站仪（在90º夹角方向）双向控制桩垂直度，桩尖就位插桩后轻放桩锤，使桩均匀缓慢入土，控制桩垂直度≤0.5%。当偏差过大时，停止沉桩并再次调整，以保证桩身垂直度。沉桩开始时重锤低击，起锤高度＜0.5 m，因表层地层较软，初打时可能下沉量较大，随着沉桩加深，起锤高度可渐增，但锤最大落距不大于2 m。在整个打桩过程中，要使桩锤、桩帽、桩身尽量保持在同一轴线上。必要时将桩锤及桩架导杆方向按桩身方向调整。要注意尽量不使管桩受到偏心锤打，以免桩受弯扭破坏。

5.3 沉桩检查

1）焊接检查。焊接质量检查由技术质量人员担任，并按照焊接规格及技术文件要求，对焊接质量进行监督和检查，并需取得现场监理工程师的同意，方可继续施工。

2）PHC桩动力检测。100%低应变动测，对于任何打桩出现异常情况的桩，如出现桩尖标高变化大，或终锤前贯入度偏大等情况，进行高应变动力检测。

5.4 沉桩要点

1）由于施工区域封闭于小岛内部，在打桩过程中加强钢圆筒沉降、位移观测，保证工程的安全，定期复核基线控制点及桩位点，发现问题及时采取措施。

2）为保证桩基施工正常进行，施工前对施工现场进行调查，特别是桩基施工区障碍物的清理。

3）因桩型较多，为了防止发生错误，制桩、运输、施打过程中加强联系与检查，PHC桩运输及施工过程中防止管节碰裂、破碎、变形和损伤。

4）测量放样仪器采用全站仪和棱镜，以确保施工精度。主办技术员在施工现场检查每一根桩点位是否准确，贯入度是否满足设计要求，并参考已经施工完的桩基进行校核，主办技术人员根据地层情况对沉桩进行全过程的控制，发现异常情况及时报告项目总工并上报业主与监理。

5）桩基施工过程中及时整理打桩原始记录，对于贯入度、锤击数未达到设计要求的桩基，经现场监理工程师确认后进行动测，以便确定桩基的承载力，并报请设计单位审定。

6）对桩头有裂缝、桩体破坏的桩，或施打过程中锤无法回弹的桩必须一一记录，并及时上报设计处理。

7）每根桩尽可能连续施打，避免中间停止。

8）桩的衬垫厚度在锤击压实后不小于12 cm，并应经常检查，及时更换。

5.5 桩芯混凝土

PHC桩施打完毕后，进行二次开挖，并浇筑C40不收缩混凝土封口，封口深度为50 cm与60 cm。单根φ500PHC管桩封口混凝土量为0.025 m3，单根φ600PHC管桩封口混凝土量为0.054m3。

6 结语

刚性桩复合地基普遍采用CFG桩[3-4]，采用PHC桩做刚性桩复合地基的工程较少。港珠澳大桥外海人工岛现浇隧道采用PHC桩复合地基，通过精心施工，较好地实现了设计意图，现浇隧道施工完成后的沉降位移监测结果表明，本工程PHC桩复合地基的设计施工取得了良好效果。

[1]GB 13476—2009，先张法预应力混凝土管桩[S].

GB 13476—2009,Pretensioned spun concretepiles[S].

[2]DBJ/T 15-22—2008，锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程[S].

DBJ/T 15-22—2008,Specification for driven prestressed concrete tube-pile foundation[J].

[3]王建，吴连海，袁小波，等.土工格栅在CFG桩复合地基的应用与有限元分析[J].中国港湾建设，2012（5）:11-13.

WANG Jian，WU Lian-hai，YUAN Xiao-bo,etal.Application and finite element analysis on geogrid in the CFG pile composite foundation[J].China Harbour Engineering,2012（5）:11-13.

[4]战永亮，孙秀竹.CFG桩在储罐地基处理中的试验研究[J].中国港湾建设，2010（4）:47-51.

ZHAN Yong-liang,SUN Xiu-zhu.Teststudy on CFG pile used for oil tank foundation[J].ChinaHarbourEngineering,2010(4):47-51.

Construction technology for cast-in-p lace PHC pile coMposite foundations for tunnels

MENG Ling-yue,ZHANGDuan
（No.1 Engineering Co.,Ltd.of CCCCFirstHarbor Engineering Co.,Ltd.,Tianjin 300456,China）

Based on the engineering practice in the construction of PHC pile composite foundation for the tunnel in theWest Artificial Island for Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge,the paper summarizes comprehensively the construction technology for PHC pile composite foundation for the cast in place tunnel foundations,and providesa reference for similar projects.

PHC pile;composite foundation;cast in situ tunnel

U655.4

B

2095-7874（2016）07-0083-03

10.7640/zggw js201607024

2016-05-14

孟令月（1988—），男，河北衡水市人，助理工程师，港口航道与海岸工程专业。E-mail:814834090@qq.com