許安位

（桐鄉(xiāng)市交通工程有限公司，浙江 嘉興 314501）

1 工程概況

1.1 工程簡介

本工程位于馬來西亞沙撈越州民都魯市沙瑪拉祖港。民都魯碼頭及附屬工程為散貨碼頭，共四個泊位。1#-4#泊位總長度907.2m，連接棧橋長66.9m。碼頭平臺均采用高樁梁板結構，樁基采用Φ800mm、Φ1000mmPHC 樁，樁長29m-57m 不等，每榀排架布置6-8 根樁。上部結構采用現(xiàn)澆橫梁、預制縱向梁、預制面板和現(xiàn)澆面層的型式，碼頭前沿水深為-13.5m。碼頭主要工程量為PHC 樁858 根、灌注樁59 根、預制構件混凝土8500 方、現(xiàn)澆混凝土40000 方、各類梁、板安裝5398 件，工程位置示意圖見圖1。

圖1 工程地理位置圖

1.2 氣象及水文地質情況分析

馬來西亞接近赤道，在北緯1°-7°之間，受赤道低氣壓帶控制。全年都是夏天，年平均氣溫在23℃-32℃之間。一般每年的十月至翌年二月是季風期，海浪較大，波高可達4.5 米，波峰周期約14 秒。這氣候狀況對預制樁沉樁及預制構件安裝工作將產生較大影響。

本項目對4 個泊位進行了40 個孔位的地質鉆孔，經勘查報告得知，地質土層在-16～-20m 位置有一層N 值超過50 的硬土層，按設計要求，遇到有硬土層（N值大于或等于50）超過2m 的土層需要進行預鉆孔施工，然后再進行打樁施工。

1.3 工程技術重、難點分析

1.3.1 工程技術質量標準

根據(jù)技術規(guī)格書要求，本工程所采用的技術規(guī)范、試驗要求均采用英國規(guī)范標準結合馬來西亞標準，這要求項目部施工人員能夠很好的理解和掌握本工程所采用的規(guī)范標準。

1.3.2 工程技術要求

本工程施工樁長需由施工單位自行確定，工程所在區(qū)域地質起伏變化大，巖面頂板標高在小范圍內變化較大，樁長計算和確定比較困難。

項目部在確定樁長時，根據(jù)地質資料，畫出巖面頂板標高和對應碼頭樁位排架的斷面圖，按照直線分布法確定樁長，對于巖面較為平緩的位置，樁長考慮1.5-2m超過，對于巖面起伏變化大的位置，樁長考慮2-2.5m超過。樁長根據(jù)巖面標高明確后，樁周摩擦力根據(jù)公式Qu=fs×As+Qb×Ab進行驗算，其中fs和Qb利用N 值經驗公式進行計算，fs=3N ≤100KPa,側摩阻力安全系數(shù)取2.0，QB=200N ≤10000KPa，樁端承載力安全系數(shù)取3.0。通過驗算，項目部確定的樁長承載力能滿足設計要求。

本工程嵌巖灌注樁136 根，樁直徑為800mm 和1000mm，斜樁斜率為5:1，嵌巖深度10m。國內很少有直徑800mm 和1000mm 的嵌巖樁施工例子，采用常規(guī)的沖孔或回旋鉆機施工工藝很難保證5:1 的斜率，嵌巖樁施工難度較大。

2 重點施工質量控制

經過項目部綜合分析，對工程以下部分采取重點質量控制。

2.1 PHC 沉樁施工質量控制

工程原設計樁基有四種樁型，樁徑分別為φ800mm、φ900mm、φ1000mm、φ1200mm，碼頭每個排架內均包含四種樁型，其中斜樁斜率為4:1。按照原設計，采用打樁船進行沉樁時需要頻繁更換樁錘替打、替打帽子，將會導致打樁效率低下、施工工期無法保證，同時大大增加施工措施費用和打樁施工費用；斜樁斜率過大、自由長都過長（最長的為16m），出現(xiàn)斷樁的概率增加。

2.1.1 設計優(yōu)化

中標后，項目部對原設計圖紙?zhí)岢鰞?yōu)化，并獲得咨詢公司的同意，從技術角度出發(fā)，以期能最大程度降低施工難度，做到便于施工、加快進度而達到降低成本的目的。針對樁基部分，從原設計4 種樁型（直徑800mm，900mm，1000mm，1200mm）調整到2 種樁型（800mm 和1000mm），斜樁的斜率從原設計4:1 調整為5:1，樁的總數(shù)量由875 根調整到939 根，增加64 根直徑800mm 的PHC 樁。通過降低樁的斜率減少樁被錘擊時產生的撓度，確實有效地控制環(huán)向樁身質量；樁徑統(tǒng)一至兩種樁型，避免頻繁更換替打和替打帽子。

2.1.2 打樁施工分析

樁基施工，開始階段沉樁相對效率較低，日平均沉樁2.6 根，日平均預沖孔3.1 根，達不到原計劃日沉樁4 根的總進度計劃要求，碼頭整體進度計劃受到打樁進度的制約，項目施工成本會增加，通過實際施工情況分析，存在以下幾個方面的問題。

（1）工程所在地地質條件復雜，樁基需穿透2-4m厚的硬土層（標貫100～200 擊），硬土層位于土層-16～-20m 之間，硬土層位置較高導致穩(wěn)樁后樁尖標高提高，樁在泥面上的自由長度過長，為了確保樁不被打斷，必須降低液壓錘錘芯跳高高度到30cm，降低液壓錘打擊頻率到每分鐘20 擊，導致打樁錘擊時間增加，單根樁錘擊時間約1-2 小時。

（2）設計樁長偏長，當遇到樁頂超高時，影響后續(xù)沉樁施工，必須由打樁船配合吊除超高樁后方可繼續(xù)沉樁。

（3）樁船主機離合器、電機等常出現(xiàn)故障，樁錘液壓系統(tǒng)容易出現(xiàn)高溫（部分樁錘擊數(shù)過多，天氣炎熱等原因）導致打樁效率大大降低，實際情況為打完樁后開始移船、吊樁、穩(wěn)樁等施工花費約1.5 小時。液壓錘錘墊更換頻繁，為了保護液壓錘墊，錘墊一般每2 根樁更換一次，基本每天需更換一次，更換時間約1.5-2小時。

（4）碼頭坡面為挖泥形成，抓斗挖泥產生高低不平導致打樁定位存在一定的困難，定位需要反反復復，平均每根樁需要10～15 分鐘進行定位和重新定位。

2.1.3 樁基施工優(yōu)化措施

（1）對打樁船加班給予適當獎勵，提高船員積極性。

（2）制樁時，改進樁尖結構形式，對樁靴進行加強，由原設計的閉口改為開口型，提高穿透性，見圖2 所示。

（3）提前訂購打樁船液壓錘所需的各種配件，確保液壓錘處于正常工作狀態(tài)，出現(xiàn)故障也有配件可換。

（4）和當?shù)卮?、設備修理商建立合作伙伴關系，確保在打樁船、液壓錘需要維修或加工配件的條件下能及時反應。

（5）樁基設計優(yōu)化的效果，從工程質量、工期和經濟效益等方面與原方案進行對比，取得明顯效果有以下幾方面。①工程質量方面：原設計斜樁斜率為4:1，斜率過大、自由長都過長（最長的為16m），出現(xiàn)打斷樁的概率增加；優(yōu)化后斜樁斜率為5:1，斜率減小，降低出現(xiàn)環(huán)向裂縫的概率，減少打樁出現(xiàn)斷樁的概率；②工期方面：打樁需要頻繁更換樁錘替打、替打帽子，將會導致打樁效率低下、施工工期無法保證的局面，平均每天沉樁數(shù)僅為1～2 根，優(yōu)化后更換樁錘替打、替打帽子頻率明顯降低，打樁施工效率相比原設計多種樁型將提高一倍，平均每天沉樁數(shù)可達3～4 根，打樁工期縮短120～150 天；③經濟效益方面：樁型多，打樁效率低，大大增加施工措施費用和打樁施工費用，優(yōu)化后樁基優(yōu)化后，樁基采購、打樁施工等成本節(jié)約顯著。

2.2 灌注樁施工工藝對比分析

本工程4#泊位105-123 排架為嵌巖灌注樁，共136 根，樁徑為800mm-1000mm，最大嵌巖深度10 米、最長樁長44 米，根據(jù)設計鋼護筒為永久性結構，采用S355 鋼材、壁厚10mm、入巖1 米，樁尖增加壁厚為12mm 的內側加強圈（共22mm）。

原施工計劃中，準備采用搭設鋼平臺、沖擊鉆孔的施工工藝。后與合作單位磋商，采取了他們比較熟悉的旋挖鉆施工工藝，同時根據(jù)現(xiàn)場情況采用多功能駁移動平臺施工完成。對旋挖鉆施工工藝，國內用的比較少，我們也得到了寶貴的學習機會。

本工程鉆機的功效分析：①沖孔樁，每根樁的工序時間為：鉆孔4 天，清孔及下放鋼筋籠1 天，砼灌注1 天，機動時間1 天，施工周期為7 天。每臺鉆機平均7 天完成一根樁，本工程鉆孔樁需要投入5 臺鉆機作業(yè)，每月平均完成16 根；②旋挖機，20 型旋挖機一天可以嵌巖12m，本工程挖孔大致為1.5 天/孔，每個月可完成20根樁。

根據(jù)地質鉆孔資料的分析，本工程樁基所在的土層基本上均為粘土或粘土含砂，粘土的標高擊數(shù)在14-30之間，土層在-16～-20m 局部有標貫擊數(shù)達到50 的應夾層，該夾層也以粉細砂為主，本工程地質條件相對較好，有利于鉆孔樁的成孔。嵌巖樁巖層為砂巖，巖石強度在10MPa 左右，巖面頂板標高在-21m～-34m 之間。合作單位PPK 采用20 型旋挖機進行嵌巖施工，一天左右可以成孔，嵌巖深度7m。

CK2000 型鉆機具有重量輕，沖擊能力強的特點，廣泛應用于各類嵌巖樁施工。直樁施工將采用三翼鉆頭外徑為Φ1000 和Φ800mm；鉆頭翼片夾角為120°左右；為減少或避免鉆頭對管樁內壁的損傷，鉆頭翼板和導向環(huán)外緣不得有硬質合金塊，必要時，可焊上鋼板用以保徑。

總結起來，旋挖鉆機工藝具有以下優(yōu)點。

（1）環(huán)保衛(wèi)生。干法施工時，不會對周邊環(huán)境造成污染。即便采用靜態(tài)泥漿成孔時，相對于沖擊鉆機和回旋鉆機的污染仍然要小得多。

（2）成孔速度快。在一般地層，旋挖鉆機的成孔速度是普通鉆機的4～6 倍。在樁長適宜的條件下，也是旋挖鉆機優(yōu)勢最明顯的地方。

（3）適應能力強。旋挖鉆機可配備不同鉆頭，常見的旋挖鉆頭有螺旋鉆頭、旋挖斗，另外還有針對不同質地情況的簡式取芯鉆頭、擴底鉆頭、沖擊鉆頭、沖抓錐鉆頭、可用于砂層、土層、巖層等不同地層的鉆孔。

（4）高度自動化，操作工人勞動強度小，工作環(huán)境相對舒適。

2.3 上部結構施工質量控制

（1）針對碼頭下橫梁原設計進行了設計優(yōu)化，減少一個橫梁大頭斷面，降低了橫梁施工復雜度，整體碼頭施工進度有一定程度的加快。

（2）本工程鋼筋數(shù)量和種類繁多，鋼筋連接型式為綁扎搭接，受拉區(qū)鋼筋搭接接頭為49 倍直徑，受壓區(qū)鋼筋搭接接頭為40 倍直徑。如果采用普通的9m 和12m 通用尺寸鋼筋，在進行配料后，會出現(xiàn)大量邊角料，由于鋼筋搭接長都過長，邊角料根本不能進行搭接，會導致材料損耗較大。故本工程鋼筋采用定尺寸鋼筋，即根據(jù)設計圖紙，統(tǒng)計匯總出各種規(guī)格的鋼筋配料長度，由單根或者多根長度相加，計算出各種鋼筋規(guī)格合適的定尺長度，按定尺長度進行采購，采購成本雖然增加，但杜絕短料鋼筋的存在，合理規(guī)避鋼筋邊角料造成的浪費，具有明顯的經濟效益，同時減少鋼筋切割環(huán)節(jié)，加快鋼筋配料速度。

（3）該碼頭與國內同類型水工碼頭相比，碼頭前沿設置了超過2m 的廊道。所以大頭梁部分底部標高降低了，加大了施工難度。盡管已經從設計優(yōu)化的角度減少一個橫梁大頭斷面，降低了橫梁施工復雜度，但仍然需要趁低潮水施工，分層澆筑完成。為了該碼頭的長期穩(wěn)定安全運行，項目部特別重視工程質量，在接近完工尾聲，抽專門人員克服潮水困難到底部進行修補處理，確保海水不能腐蝕到內部鋼筋影響整個碼頭質量。

3 結語

通過對民都魯碼頭施工中的技術管理和質量控制，工程得以順利完工。施工中遇到了PHC 樁沉樁困難、不熟悉的灌注旋挖鉆工藝、橫梁大頭梁部位施工繁瑣等問題，合理的施工方案是工程成功的基礎，施工方案的優(yōu)劣直接關系到工程的質量、進度和成本控制。通過質量控制及優(yōu)化措施，重點部位的質量得到控制，成本也得到了優(yōu)化。可為后續(xù)類似工程提供借鑒。