安徽省裕溪闸除险加固工程PHC混凝土预应力管桩施工技术浅析

史 玮储龙胜荣 瑜

安徽省裕溪闸除险加固工程PHC混凝土预应力管桩施工技术浅析

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一、工程情况简介

安徽省裕溪闸除险加固工程位于安徽省和县与无为县交界的裕溪河上，是裕溪闸水利枢纽的重要组成部分。闸室为胸墙式结构，共14孔，单孔净宽8m，总净宽112m。闸室顺水流方向长18m，闸室总宽度为134.4m。工程设计流量1270m3/s，校核流量1475m3/s，裕溪节制闸按1级建筑物设计。水闸闸室及岸墙为1级建筑物，上下游翼墙为3级建筑物，临时建筑物为4级。

由于地质条件较差，施工内容繁杂，如选用常规灌注桩基础处理方案，对工期的影响较大，施工难度也较大。采用PHC混凝土预应力管桩（以下简称管桩）在裕溪闸排水期内可完成施工，不占用围堰截流后的工期，便于施工安排，工程投资较省。从工程施工工期及导流等因素考虑，本工程选用管桩作为闸室、岸墙及翼墙部位基础处理的主要手段。

二、管桩的分类

管桩按混凝土强度等级分为：预应力混凝土管桩（代号PC）、预应力高强度混凝土管桩（代号PHC）；按外径（mm）分为：300、400、500、600、700、800、1000、1200 等规格；按桩身混凝土有效预压应力值分为：A型、AB型、B型、C型。

工程选用的管桩为PHC800B110型号，桩长在16～35m不等，桩身混凝土强度为C80，桩径800mm，壁厚110mm。管桩施工均采用一次性施打到位，不采用接桩施工。

三、工程试验桩

由于管桩在排水期内利用打桩船进行水上沉桩施工，在安徽省水利工程基础处理施工中尚属首次，因此通过12根试验桩确定管桩的施工机械选型及施工参数等数据。

通过试验，工程采用皖工桩7打桩船进行水上沉桩，该船型长42m，型宽16.8m，型深3.2m，架高60m，配备国产HD-138型柴油打桩锤（HD是广东力源筒式柴油锤的设计代码，数字表示该型号锤的上活塞重量是13.8T），锤重约27t，现场柴油锤采用2档位控制，重锤轻击，锤击力约为3600kN。为确保沉桩质量，工程采用以设计标准贯入度为主、设计桩顶标高为辅的方法进行双控。通过试验最终确定，设计标准贯入度控制指标为最后500mm不小于30击，即每阵100mm不少于6击即可达到停锤标准。

四、管桩施工

1.管桩的设计

工程在闸室、岸墙及翼部等部位共计打入727根管桩，约18000m，均采用梅花形布置，桩距2.4m×2.8m，单桩竖向承载力为1200kN，单桩水平承载力为110kN。

2.管桩的制作及运输

（1）管桩的制作

工程管桩均为成品外购，管桩制作后厂家对每批产品均出示了出厂合格证及检测报告，生产过程中建设单位委托了独立的检测机构对成品管桩进行了抽检，监理单位派员驻厂监控生产过程，确保管桩的生产质量。

（2）管桩的起吊、运输和堆放

管桩的混凝土强度达到设计强度的100%后方可起吊，当桩长≤27m时，吊点（或支点）数量≥3个；桩长＞27m时，吊点（或支点）数量≥4个。在吊索与桩身接触处加衬垫，吊点需均匀布置，相邻吊点（或支点）间距≤8m。起吊或放置时应平稳，避免摇晃撞击和震动。

管桩使用水上驳船运输至沉桩现场。装船顺序为打桩的逆顺序，方便起吊打桩。装船过程中，对每根管桩进行严格的质量检查，指定专人验收。主要对管桩的长度、端部倾斜、外径、壁厚、桩身弯曲度、端头板的平整度，表面混凝土外观质量、漏浆、裂缝等情况进行检查。

运输的驳船要配备符合要求的锚系设施。驳船装桩时，桩底要布置楞木，并均匀放置，楞木顶面置于同一平面上。桩身两侧要垫楔形木块，桩外侧焊接间距2m的槽钢作为支撑，装完后再用钢丝绳及紧张器将桩固定在运桩驳船的甲板上，保证运输过程中的稳固性，防止造成管桩不必要的损坏。

3.工程测量及观测

（1）沉桩测量控制

施工过程中先利用船载GPS高精度定位，河岸再布置2台全站仪采用复核校验的方法控制桩体的平面位置。施工过程中，通过全站仪上下扫描桩的切边线来控制桩身垂直度。

（2）周边建筑观测

因打桩过程中的锤击震动及对水下土体的扰动可能会对周边建筑物造成一定的影响，每天施工结束后要对建筑物上布设的沉降及位移观测点进行测量记录并分析比较，确保施工安全。

4.水下沉桩施工

（1）施工顺序

管桩施工应按照“先内后外，先中间后两边”的原则对每根桩进行编号后沉桩。工艺流程可分为：驳船就位→打桩船移位吊装→吊装入龙口→测量定位→下桩、压锤→锤击沉桩（桩头即将入水面以下前停锤）→安装送桩器→锤击沉桩至设计高程、设计标准贯入度→起桩锤→移船起吊下根桩。

（2）施工方法

①打桩船进入施工现场后，根据施打桩位置对打桩船进行抛锚定位，在打桩船上安装桩架力求垂直平稳。桩的起吊定位，利用桩架附设的起重钩吊使桩就位，各吊点应同时受力，徐徐起落，减少震动，防止桩身裂损。

②用桩架和导滑夹具将管桩嵌固在桩架两导柱中，垂直对准桩位中心，缓缓放下插入河底土中，待管桩位置及垂直度校正后，再将桩锤连同替打器压在桩头上，同时在管桩的侧面或桩架上设置标尺，并做好记录，始可击桩。

③在压上桩锤和替打器后，如出现较小偏位，只能微调船位和龙口，以免过大的调整蹩断管桩。

④开始打桩时，起锤轻压或轻击数锤，观察桩身、桩架、桩锤等垂直一致后，再转入正常施打。开始打桩时，落距应较小，入土一定深度待桩稳定后，再按需求的落距进行施打。

⑤桩帽与管桩接触的表面须平整，与桩身应在同一直线上，以免打桩时产生偏斜。打桩过程中，要经常注意桩身有无位移和倾斜现象，如发现问题应及时纠正。

⑥打桩船移船时，应密切注意锚缆状态，安排抛锚艇在现场值班，避免抽芯锚缆等刮碰已打好的桩。

⑦沉桩前应按照规范要求制定相关施工数据记录表格，沉桩过程中，记录人员要按规范要求及时准确地填写沉桩记录，沉桩记录要准确反映停锤前几阵的贯入度，每根桩应有单独的记录资料。

⑧施工中若遇到特殊情况如水下异物、桩头劈裂、断桩等现象时要及时停止施工，做好相关记录，分析并解决相应问题后再行施工。

五、结语

裕溪闸枢纽控制巢湖流域面积3929km2，是巢湖流域的主要通江支流和水上通道。采用管桩进行闸室基础处理施工，确保了裕溪河在不断流的情况下进行施工，减轻了当年度工程安全度汛压力，确保了裕溪河通航能力，同时缩短了施工总工期。现场采用设计标准贯入度及设计桩顶标高进行双控，施工时采取船载GPS与岸上架设全站仪进行坐标、高程双控，有效保证了PHC管桩的施工精度及施工质量■

（作者单位：1.中水淮河规划设计研究有限公司 230000 2.中水淮河安徽恒信工程咨询有限公司 230000）