航道工程论文：航道工程管桩的施工与检测探析

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本文作者：高小红 单位：江苏省泰州市航道管理处

管桩施工情况

1．场地处理。该工程在距居民区较近地段，采用静力压桩机施工，在距民房较远地段，采用锤击桩施工。由于建筑物建基面较深，而航道护岸位置基础软弱，为保证设备安全工作，需要对护岸地基进行了处理。经计算，锤击桩和静压桩机对地基承载力要求达到150KPa即可，但由于本工程桩基较密，数量较多，为防止设备来回行走加上深送桩（7m）对地基的扰动，对锤击桩段和静力压桩段根据对场地的要求不同分别进行了场地处理，以满足施工条件的要求。锤击桩段场地处理：沿护岸基础施工范围内按每边超宽半台设备的宽度进行场地处理，对上层的60cm土体按掺加8%石灰改良。根据现场实际使用情况，场地基础改良处理后，能满足设备要求，但同时要注意做好明水排除工作。静压桩段场地处理：沿护岸基础施工范围内按每边超宽半台设备的宽度进行场地处理，将上层的软弱土体挖除后，回填70cm的建筑垃圾，同时沿基础纵向打设轻型井点降水，横向挖排水沟，设碎石盲沟排水。

2．施工工艺方法。由于桩基较密，为减少成桩后地基承载力降低设备无法施工的情况，均采用垂直轴线方向退后施工的方法。锤击桩施工：施工流程为：桩位放样一桩机就位一管桩起吊、对桩位一调整垂直度一打冷锤2~3击（柴油锤）一复查桩身垂直度一正式打桩一接桩一收锤、测贯入度一验收。静压桩施工：施工流程为：桩位放样一桩机就位一管桩起吊、对桩位一调整垂直度一静压1~2m一复查桩垂直度一正式压桩一接桩一继续压桩至设计指标、记录压力值一验收。

3．沉桩质量控制。（1）沉桩顺序：由于本工程桩基较多，为减少设备行走对基础的扰动，也为了减少群桩的挤密效应，沉桩时按每块基础分块施工，施工时沿底板横向方向顺序施工，沿轴线方向后退分排沉桩。（2）桩位放样：采用全站仪精确放出桩位，用30cm竹筷在桩位位置打入土中，上部用绑扎红绳，施工时根据红绳即可找到精确的桩位，对将要施工的桩位用石灰粉按桩径大小划一个圆圈，桩位放线后的打桩过程中，考虑到土体的挤压移位，在打桩前需对桩位进行复核。（3）桩身垂直度控制：用两台经纬仪在离打桩机15m以外成正交方向进行观察，在正交方向上辅助设置两根吊砣垂线进行观察校正。（4）接桩：接桩采用将端板焊接起来接桩，接桩时要注意新接桩节与原桩节的轴线一致，两施焊面上的泥土、油污、铁锈等要预先清刷干净。管桩焊接施工应由有经验且有专业焊工证的焊工按照技术规程的要求认真进行，焊缝要均匀饱满，焊接后要等待规范规定的冷却8~10min后才能继续施工，以免焊缝处入土急冷后使接头处冷脆影响使用寿命，如果设计有防锈要求，焊缝还须做防锈处理。（5）终桩控制：本工程管桩设计承载力为3,700kN，设计院提供的终止沉桩的标准为：静压法桩沉桩终压值为：3,700kN，锤击桩沉桩停锤标准；最后3阵的每击贯入度小于3mm（每阵10击）。施工终压力与桩的极限承载力是两个不同的概念，但相互有一定关系。福建省《静压桩基础技术规程》编制组通过大量桩基资料的统计分析，提出了桩的竖向极限承载力与终压力值有如下经验关系：当6m≤L≤8ITI时，Quk=（0.60~0.80）Rsm；当8m<L≤15rn时，Quk=（0.70~1.0）Rsm；当15m<L≤23m时，Quk=（0.85~1.0）Rsm；当L>23m时，Quk=（1.00~1.25）Rsm。式中Quk为静压桩单桩竖向极限承载力标准值；Rsm为静压桩施工时施加的最大压力值；L为静压桩的有效入土深度。由以上关系可见，当桩较短时，单桩竖向极限承载力小于施加的终压力值；反之，当桩较长时又会大于终压力值。本工程设计单位提出的终压值标准为3,700kN，我们施工时的控制终桩压力值为4,300kN，折算的系数为：3,700/4,300=0.86，经检测，单桩的承载力是满足设计指标要求的，施工的结果符合上述经验公式。

4．特殊情况的预防与处理。（1）桩顶碎裂正常锤击沉桩过程中，如突然出现送桩器快速下沉的情况，一般是桩顶碎裂，端板不能正常发挥作用所造成的，这个时候要检查锤击桩的总击数，已进土长度，并报请设计单位确定是否可以停止沉桩，并作终桩处理。桩顶碎裂的预防措施有：①应根据工程地质条件、桩断面尺寸及形状，合理地选择桩锤，要重锤轻击，桩重与锤重之比约为1：3~1：5。②沉桩前应对桩构件进行检查，检查桩顶面有无凹凸情况，桩顶平面是否垂直于桩轴线，桩尖是否偏斜，对不符合规范要求的桩不宜采用或经过修补等处理后才能使用。③检查桩帽与桩的接触面处是否平整，如不平整应进行处理方能施工。④稳桩要垂直，桩顶要加衬垫，如衬垫失效或不符合要求要更换。（2）桩身倾斜为了保证桩身的垂直度，防止桩身倾斜，主要预防措施有：①要求施工场地平整，对软弱地基表面铺碎石再平整。为使桩机底盘保持水平，可在桩机行走装置下加垫板。②初沉时，对不垂直的桩及时纠正，控制垂直度在5‰。③保持桩顶与桩帽接触面平整，使桩不受偏心荷载。接桩时，上下桩必须保持在同一轴线上。④在饱和软粘土地区，控制沉桩速度。

管桩检测情况

桩身质量检测根据《港口工程桩基动力检测规程》（JTJ249-2001），检测内容包括高应变和低应变检测。高应变动力检测，通过分析桩在冲击力作用下产生的力和加速度，确定桩的轴向承载力，评价桩身完整性，并分析土的阻力分布、桩锤的性能指标、打桩时桩身应力及瞬时沉降特性。检测桩的数量应根据地质条件和桩的类型确定，宜取总桩数的2%~5%，并不得少于5根。本工程按总桩数的2%控制检测频率。高应变动力检测合格桩的轴向极限承载力应满足设计要求且桩身完整或基本完整。低应变动力检测用地评价桩身完整性，宜采用反射波法。对混凝土预制桩，检测桩数不宜少于总桩数的10%，并不得少于10根。本工程按总桩数的10%控制检测频率。低应变动力检测合格桩的桩身应完整或基本完整。本工程管桩按规范要求作了高应变和低应变检测，经检测发现，本工程所施工的PHC管桩，桩身完整，焊缝质量满足要求，轴向承载力达到设计的3,700kN要求，补检桩未发现明显质量缺陷，检测桩均合格。

结束语

本工程位于长江口，淤泥质地层从北向南逐渐变厚，在航道工程基础处理经常采用的粉喷桩，但是试验无法达到设计指标要求，经灌注桩排桩结构、水泥搅拌桩基础处理等多种结构探讨，地基处理优化变更为预应力高强混凝土管桩。采用该种管桩作为建筑物基础，加快了施工进度，保证了建筑物的安全，较灌注桩排桩结构降低了工程造价。由于在航道工程中很少采用管桩基础，在施工过程中也遇到了场地要求高、管桩沉桩后桩内水位高等问题，最终通过多方的努力，预应力混凝土管桩在本工程中成功应用，为今后在航道工程基础处理提供了很好的借鉴。