高桩码头PHC桩水上沉桩施工的质量控制

2021-07-29薛媛

工程建设与设计 2021年10期

关键词：设计标高沉桩标高

薛媛

（上海海科工程咨询有限公司，上海200231）

1 引言

高桩梁板式码头工程中，桩基工程的施工质量和进度对整个工程的结构安全性和工程的建设进度影响很大。基于此，本文就码头工程中最常见的PHC桩为例，提出了水上沉桩施工的质量控制措施。

2 工程背景

2.1 工程简介

本工程为扩建码头工程，采用高桩梁板式结构，桩基采用PHC桩基。扩建码头平台必须跨越原有老防波堤结构，桩基密集，同时根据防波堤桩基竣工资料，施工中存在不少断桩和补桩。因现有防波堤基桩密度较大，泥面以下不可能拆除，而且原来竣工图反映的桩位、桩扭角、斜度等会有一定误差，现有桩实际净距很小，给桩基施工带来了很大的困难。

2.2 地质条件

本工程邻近拟建场区岩土工程勘察资料显示⑦1层灰色粉细砂在勘察区普遍发育且分布较稳定，埋深适中，顶板标高一般为-54.0~-59.0 m，工程地质性质良好；⑦1层为主要桩基持力层，桩长达60~70 m。

3 水上沉桩施工的质量控制要点

3.1 沉桩施工前的质量控制

3.1.1 审查沉桩专项方案

沉桩前，组织审查沉桩专项方案，重点审查内容：沉桩设备的选型、布置、沉桩顺序、沉桩工艺。沉桩工艺如图1所示。本工程沉桩选用三航桩11号打桩船，桩锤选用D-138型柴油锤。沉桩期间还配备了1艘（三航拖1002）拖轮拖航、3艘方驳运桩，并配备1艘抛锚艇配合抛锚。

图1 水上沉桩流程图

3.1.2 组织专项交底会议

沉桩施工前，组织召开沉桩设计交底会，明确沉桩现场的安全、沉桩顺序及工艺、沉桩施工的停锤标准、桩位允许偏差值以及出现异常桩的情况下的处理程序等内容。

3.2 PHC桩水上沉桩施工过程中的质量控制

水上沉桩的过程中，主要从以下几个方面控制沉桩质量。

3.2.1 偏位控制

1）针对容易产生偏位的原因，监理过程中采取控制偏位的措施

原因一：测量控制网布设不合理或打桩船GPS定位产生误差，都可能引起桩基偏位。

对应措施：（1）为了避免GPS计算系统出错的可能性，沉桩定位采用控制网，即GPS测量粗定位和全站仪精定位相结合的方式；（2）经常检查施工单位的测量仪器，核查法定计量部门对测量仪器出具的计量检定证明；（3）经常对测量控制点、施工基线检查，测量控制观测点应设在离打桩点50 m以外。

原因二：地质地貌及风、浪、流的影响。

对应措施：（1）扩建项目部分区域水下情况不明，存在老结构拆除后老桩残留，督促施工单位进行了水下探摸，发现部分设计桩位受其影响，无法沉桩到位，及时和设计沟通调整桩位；（2）在桩基自沉阶段，若桩位位置土质为粉细砂类，需要先进行稳桩，再进行压桩；若桩位位置土质为淤泥层在自沉和压锤后，连续锤击防止跑桩，（3）沉桩施工前，对操作人员进行交底，了解各个沉桩区域泥面高程变化情况，作业操作时做好预留，最大限度地对桩位偏差进行有效控制；（4）督促施工单位在选择风、浪、流影响较小时进行作业[1]。

原因三：打桩船机设备及操作水平的影响。

对应措施：（1）督促施工单位组织有经验的专业技术人员上船指挥，根据工程现场情况进行试桩，确定最适合的打桩工艺以及控制标准；（2）利用经纬仪进行测量调整，确保桩架中线、锤中线以及桩身中线的垂直度；（3）督促施工单位做好夹桩、防撞等措施，杜绝由于过往船舶碰撞而发生的断桩或走桩事件。

原因四：预制桩成桩质量问题。

对应措施：若PHC桩成品出现桩尖与桩轴线偏离，桩身入土便会倾斜，而且这种情况造成偏位很难纠正。因此，必须对预制桩的预制质量进行严格控制。沉桩前，对于运至现场的成品桩基表面裂缝和桩头情况逐一检查，确保没有表面缺陷。

2）水上沉桩允许偏差值控制

本工程属于内河和有掩护近岸水域沉桩，按照JST 257—2008《水运工程质量检验标准》中相关规定，PHC桩水上沉桩设计标高处桩顶平面位置允许偏差：斜桩150 mm，直桩100 mm；桩身垂直度10 mm。

3.2.2 桩的承载力控制

沉桩中，采用“双控”，以满足设计对桩的承载力要求。本工程桩基持力层为⑦1层灰色粉细砂，以贯入度控制为主，标高作为校核。具体注意事项如下：

1）试沉桩。工程施工前，在钻孔附近3~10 m范围内进行试沉桩，确定桩端沉至设计标高是否可行，以及确定施工采用的锤型、停锤的标准。试沉桩在风平浪静时进行，沉桩过程中，1根桩的试验必须保证不间断进行，50 m范围内不进行其他沉桩作业，同时做好防护措施，防止漂浮物等碰撞试桩[2]。

本工程设计根据试打桩和高应变动力检测结果，并结合工程拟建区域的地质情况以及沉桩工艺对桩基停锤标准进行了调整，并选择合适的桩锤、桩垫。

2）桩顶标高不符合设计桩顶标高的处理。贯入度很大，但是桩顶标高已达到设计桩顶标高，继续沉桩直至贯入度满足要求。贯入度很小，超过桩顶标高≤3 m时，停止沉桩，截（或凿）至设计标高。贯入度很小，超过桩顶标高≥3 m，若桩顶完好，切割至设计标高留用并补桩；若桩顶碎裂，切除破碎部分加固后进行高应变检测，再根据检测结果判断是否需要补桩。

3）沉桩过程中，做好详细记录，质量管理人员应对记录的过程和结果进行抽查，确保及时准确的体现整个沉桩过程。

4）沉桩结束，桩基入土深度满足要求并确保桩尖落在持力层上。

3.2.3 桩的裂损控制

由于本工程持力层埋深，桩基长度在60~70 m，且数量多。工程现场部分区域跨越老防波堤施工，防波堤原有基桩实际净距很小，泥面以下桩基部分不可能拆除。因此，沉桩过程中，不可避免地存在部分桩基桩顶碎裂和断桩的情况。桩基的裂损控制很重要。其措施如下：

1）沉桩前，要检查桩的质量和混凝土龄期是否符合设计和规范的要求，并按规范相关规定做好桩垫、锤垫，严格按设计图要求的吊点位置进行控制，施打时防止偏心锤击。桩垫要及时更换，原则上一桩一垫，更换时将残留物清除干净。

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2）锤击沉桩时，必须采取管桩芯内排气、排水措施及涌土处理，以防桩身产生纵向裂缝。沉桩过程中，应控制桩锤、替打和桩三者在同一轴线上，要随时查看桩顶碎裂情况，沉桩结束后，要检查桩身完好情况，预应力桩不允许出现裂缝。对沉桩过程中出现的质量缺陷，必须采取措施予以补救，有必要时可会同设计人员共同研究，决定应采取的补救措施。

3）沉桩过程中若发生桩顶碎裂、桩身裂缝及贯入度反常等异常情况，施工单位均应及时与设计联系，并根据现场实际情况做好详细记录。

4）基桩沉桩后，应及时夹桩，固定桩位。严禁基桩桩身带缆，在沉桩完成区域及其四周应设置明显标志，确保安全。

5）桩基动力检测的要求按相关规范要求执行，检测位置可根据现场施工情况由监理工程师确定。

3.2.4 打桩岸坡稳定控制

影响岸坡稳定性的主要因素：沉桩施工过程中，桩周土体受到不同程度的扰动、破坏和重塑，产生超孔隙水压力，在短时间内很难消散，如果多排桩基施工引起超孔隙水压力分布范围扩大。沉桩过程中，要保证岸坡稳定性，就必须控制超孔隙水压力急剧增加。其措施如下：

1）避免密集施工，采用合理的打桩顺序。本工程基桩数量较多，充分考虑工程沉桩位置周边情况以及对老建筑物、岸坡稳定性的影响，在采取分段阶梯形推进的同时，也可以采取跳打、间隔等作法，以减小影响。

2）做好整个沉桩期间的监测。沉桩施工期间，以施工控制点为观测基准点，同时在沿岸、码头岸线护坡以及原有建筑物设置观测点，监理工程师定期进行观测，检查已沉好的桩基桩位是否发生位移，岸坡及邻近建筑物是否有位移和沉降，并做好详细记录。过程中发现异常，通知施工单位立即停止打桩，并会同建设单位和设计等相关方协商解决措施。

3.2.5 桩基承载力和完整性检测

在高桩码头的PHC桩沉桩施工中，高应变法和低应变法为最重要的桩身质量控制手段之一。

高应变法主要用于判定单桩竖向抗压承载力是否满足设计要求、检测桩身缺陷及其位置、判定桩身完整性类别、分析桩侧和桩端土阻力以及进行打桩过程监控。低应变法主要用于检测桩身缺陷及其位置、判定桩身完整性类别。水运工程相关的桩基检测技术规范中对高应变法和低应变法的检测方法和比例都做了明确的规定。

对于高应变检测，检测桩的数量应根据具体的地质条件和桩基类型选取桩基总数的2%~5%，且不得少于5根。实际施工中，锤击数越多，桩基承载力也越大，因此，可以选取锤击数相对较少的桩基进行检测更具有代表性。

对于低应变检测，单节预制的混凝土桩检测桩的数量不低于桩基总数的10%且不少于10根；多节预制混凝土桩测桩的数量不低于桩基总数的20%且不少于10根。实际施工中，锤击数越小，则桩身完整的可能性大，因此，选取锤击数相对较大的桩基进行检测更具有代表性。

作为桩基施工质量控制的最后一个重要环节，在进行高应变和低应变检测时，发现任何异常数据都要及时联系，协商相应的解决措施。