沿海港口工程高桩码头PHC桩沉桩施工技术应用

◎ 韦作仪 广西八桂工程监理咨询有限公司

虽然港口码头PHC桩沉桩施工技术已经被广泛应用，但仍然存在一些不足之处。尤其是在应对不同地质条件下的适用性、施工过程中的效率和安全性等方面，仍然需要进一步地探索和改进。因此，港口码头PHC桩沉桩施工技术的深入研究，对于提升港口码头工程的质量和可持续发展具有重要价值。

1.PHC桩沉桩术概述

港口码头工程作为重要的基础设施建设项目，其稳定性和安全性是关乎港口运营和货物运输的关键因素。在复杂的地质和水文环境下，选择适当的基础支撑技术尤为重要。其中，PHC桩沉桩术作为一种先进的基础支撑技术，被广泛应用于港口码头工程中，以提升工程的安全性和稳定性。PHC桩沉桩术是指利用预应力高强混凝土（PHC）桩作为桩基，在适当位置进行沉桩施工的一种技术。这种技术的核心思想是通过将预应力高强混凝土桩沉入地下，以达到加固地基、分担荷载的目的。与传统的振动沉桩和静压桩相比，PHC桩沉桩术具有以下优势：首先，预应力高强混凝土桩具有较高的承载能力和抗震性能。在港口码头工程中，承受的荷载和外界环境变化较大，因此选择具有高强度和抗震性能的桩基材料非常重要。其次，PHC桩沉桩术能够适应不同的地质条件。无论是沉积层、软土还是岩石地基，都可以通过调整桩的长度和设计方案来适应不同的地质环境，从而提供更好的基础支撑效果。此外，PHC桩沉桩术施工过程相对简便，不需要进行大幅度的振动或静压，减少了对周边环境的干扰[1]。

2.工程概况

位于北海市铁山港区兴港镇新岭近岸海域的北海港铁山港西港区北暮作业区南7号至南10号泊位工程，是一个重要的港口项目。该项目的西北侧毗邻正在建设中的公共执法码头工程，而其西南侧则与已建成的北海石化码头相对。此工程的目标是建设三个1万吨级多用途泊位和一个设计靠泊7万吨级船舶的通用泊位。工程的设计吞吐量达到700万吨/年，主要运输货物包括集装箱、散货和件杂货，而其设计通过能力为803万吨/年，其中集装箱达到18万标箱，散货为350万吨，而件杂货为170万吨。码头泊位的总长度为746米。本工程的位置选择恰如其分，位于铁山港区兴港镇新岭近岸海域，地理位置优越。与在建的公共执法码头工程和已建成的北海石化码头形成紧密的港口网络，将有助于加强港口功能，提升货物运输效率。工程规模庞大，共计四个泊位，包括不同吨级的多用途泊位和通用泊位，充分满足了不同货物种类和船只吨位的装卸需求。设计的年吞吐量和通过能力显示了该项目在未来将发挥巨大的运输潜力，有望成为重要的物流枢纽。整个工程的设计长度达到746米，足够容纳多艘船只同时停靠。

3.沉桩施工

3.1 施工准备

（1）打桩施工之前，技术人员对现场进行水深尺寸测量，计算出高潮、低潮部位的水位深度，以确保现场施工顺利进行。

（2）临岸一侧需要埋设地垄，在码头后部的沿岸上间隔50m布置一个地垄，其具体位置选择应确保现场系缆顺利进行。

（3）现场设置测量控制点，并加强复核检测工作，应用GPS作为工具检测，仪器作为复核使用，确定合适测量方案，确保坐标转换、记录更加顺利。

（4）制定合理的沉桩方案，做好安全技术交底，确保船机运行安全性。

（5）根据需要进行现场安全标志的布置[2]。

3.2 管桩装船及运输施工

图1 驳船装桩示意图

（1）P H C 管桩装运：本次沉桩PHC-1000AB管桩553根、PHC-1200B管桩280根，共计833根，整根桩体在厂家内预制完成，合格后运输到施工现场。通过使用吊机将桩体吊装到驳船上，采取封仓运输的方式，装载数量不超过3层。

（2）驳船装桩时：船舶下部设置垫楞，底部应用方木作为支垫结构应用，如果需要应用多条支垫结构，表面处于同一平面，并应用铁片、木楔等找平处理，使其达到平整性标准。桩身两侧布置楔形木块进行固定，应用钢钉连接成为成体，间隔2m布置。各个结构层布置的垫木应达到上下对齐的效果，每层使用的材料为相同材质。顶层应用钢丝绳、紧张器等连接，和沉桩作业保持相反顺序。装驳运输之前，安监部门进行现场检查，满足长途运输的要求。

3.3 吊桩方式

现场施工的环节，桩驳停靠在打桩船两侧，移动到前部进行吊桩作业。

吊点的设计与布置完全按照设计标准进行，本次方案应用四点吊装方式。PHC管桩采用“四点吊”，吊点布置如图2所示。

图2 管桩吊点位置示意图

PHC桩的单根桩体结构重量比较大，长度较长，从动测的要求出发，长度最长可以达到56m，最终在40.32t左右。在施工过程中为使得现场吊装中不会发生开裂的问题，采取四点吊装的方式，执行规范要求进行绑扎、吊装作业，在管桩0.13L、0.23L、0.31L、0.28L、0.05L处应用油漆进行现场标记，如果存在缺陷、损坏、裂纹等问题，及时修复处理。桩架前倾到吊钩，对正管桩中心，下放吊钩，主钩进行管桩临近顶部两点部位，副钩吊起临近桩尖两点，钢绳与吊钩连接中，防止在打桩船中钢绳不会拖动管桩，并应用橡皮管辅助钢绳包裹处理，从而防止管桩发生损坏的问题，且要轻微敲击处理，不会因为滑动而产生位置变化。在吊装达到紧固标准后，锁紧装置连接，分散作业人员开始起吊作业，缓慢、均匀地向上提升，主副吊钩同时提升，使得管桩移动到规定高度，水平移动离开装驳的部位，松开锚缆，根据GPS系统进行定位，将桩船移动到规定部位，调平船进行立桩作业，副钩缓慢下放，主钩逐步上升，直到达到垂直状态，缓慢进入到笼口。

3.4 沉桩施工方法

（1）立桩。主吊钩上升，副吊钩下降，将桩体下入到笼口内，不断下降之后将吊钩解除，保持桩体达到垂直的状态。桩架保持后倾的状态，使得管桩与桩架滑道达到平行的状态。桩体结构顶部设置桩垫，沿着桩架移动，套住桩顶[3]。

（2）定位测量。本次工程项目中应用GPS系统进行定位，码头后部岸线设置测量点，并应用全站仪复核检测，达到数据精度标准。

GPS定位系统运行中，提高沉桩安装精度，其主要是应用GPS-RTK模式、免棱镜测距仪、测倾仪等实现准确定位。在定位测量阶段需要确保桩身位置、顶部标高达到要求，各项定位的数据以图像、数字的形式显示出来，反应在计算机屏幕中，快速确定打桩的坐标、桩顶标高、平面倾斜、坡度以及实时位置，避免出现严重的偏差问题，确保安装精度的要求。在施工中方便人员对照比较，及时调节船位，达到定位精度要求[4]。

（3）管桩施工控制。在打桩作业开始之前，对于打桩的设备进行全面检测，确保其可以正常地运行。现场施工人员落实打桩现场标记工作，做好数字准确记录。桩体结构起吊的环节，插入到地面之后，垂直度误差在0.5%以内，并应用水准尺、测量仪器等调节，以满足现场施工作业精度，以免给其他结构施工造成负面影响。

现场施工环节，桩帽、桩身的中心线达到重合的状态，如果经过检测发现桩身倾斜度在0.8%以上，应及时分析原因，并采取纠正处理措施。在桩尖进入到硬土层之后，禁止移动桩架等方式强行移动。

（4）桩尖焊接。桩尖焊接施工阶段，严格按照工艺规范进行要求，针对桩尖结构主要采用钢板制作，也可以在厂家内预制生产，桩尖结构表面达到清洁度标准。在桩尖焊接中，确保焊接质量，没有气孔、夹渣等缺陷。

（5）沉桩锤击。锤击工作开始前，将桩身、桩锤、替代处于同一条轴线。初期打桩作业中采取轻压或者轻击的方式，减小落距，避免人为偏差影响施工效果。

此外，在施工阶段当施工位置即将达到沉桩标高时，通过动测进行档位锤击，从而使得桩体承载力达到设计标准，停锤贯入度应符合承载力参数，并保持连续锤击施工，防止土壤恢复而造成沉桩的阻力过大[5]。

沉桩作业中，需要进行连续性观测，随时掌握贯入度数据，如果发现数据异常、桩身突然下降、倾斜度超标、偏移等，立即停止沉桩作业，向监理工程师、设计人员上报。

施打Φ1000、1200mmPHC桩时，落实桩头保护性措施，确保整体质量合格。

沉桩作业环节，锤击振动、挤土等要保护岸坡结构，避免发生失稳的问题，针对稳定性不足的部位，加强打桩速度的控制，通过使用削坡、间隔跳打等方式施工；岸坡出现位移、沉降等问题，及时观察与记录，超出规定时立即停止作业，并采取合理应对措施。

4.港口码头PHC桩沉桩施工质量控制

4.1 施工前准备阶段控制

在进行港口码头PHC桩沉桩施工之前，充分的准备工作是确保工程顺利进行的基础。首先，对工程地质和水文环境进行详细地调查和分析是必不可少的。了解地基的物理性质、地质构造、地下水位等信息，有助于确定施工方案，预测可能的风险和问题。此外，制定详细的施工方案也是关键，包括桩的布置、长度、直径、间距等参数的确定，以及施工过程中所需的设备、材料等的准备工作。

4.2 材料质量控制

在港口码头PHC桩沉桩施工中，施工材料的质量控制是确保工程稳定性的关键。首先，需要严格遵循国家和行业相关标准，选择合格的施工材料供应商。在采购前，要对供应商进行充分评估，了解其信誉、生产能力、质量管理体系等情况，确保供应商能够提供高质量的施工材料。其次，对于不同类型的施工材料，制定详细的质量检测标准和方法，对每批次施工材料进行抽样检测，包括材料的强度、耐久性、外观等方面。此外，监控施工材料的生产过程也至关重要。与供应商保持密切的沟通合作，定期进行现场检查和质量抽查，确保生产过程中严格按照质量要求进行操作。特别是对于混凝土等需要现场制作的材料，要确保配料比例、搅拌时间等操作步骤的准确性，以保证材料的一致性和稳定性。最后在材料运输过程中，要防止材料受潮、碰撞等造成损坏，特别是对于易碎材料需要特别注意。在存储过程中，要选择干燥、通风的场所进行存放，避免材料受到恶劣环境影响。

4.3 桩基施工过程控制

在桩基施工过程中，要严格控制沉桩的角度、深度和位置，确保桩的垂直度和水平度符合设计要求。使用专业的沉桩设备和监测仪器，及时调整和修正施工参数，以保证沉桩的准确性。

4.4 桩的预应力张拉和锚固控制

预应力高强混凝土桩是一种重要的结构元素，其负责承担工程荷载，为了增强桩体的承载能力，预应力钢丝起着至关重要的作用。在制作预应力高强混凝土桩时，预应力钢丝经历了张拉和锚固的过程。在张拉过程中，预应力钢丝会通过专用设备施加一定的拉力，使其紧密固定在混凝土内部，可以有效地抵消桩在使用过程中的受力，提高桩体的抗弯和抗压能力。同时，在锚固过程中，预应力钢丝的锚固效果也必须得到严格控制，确保预应力的传递稳定可靠，不会因为锚固不当而导致预应力的损失。为了实现预应力高强混凝土桩的设计要求，工程中需要考虑多个因素，如预应力钢丝的张拉力度、锚固效果、锚具的质量和性能等。采用精确的工艺控制和先进的设备，确保预应力钢丝在桩体内部的分布均匀、张拉力度适当，并在锚固过程中保持稳定的状态。

4.5 桩的质量检验和监测

在施工过程中，需要进行桩的质量检验和监测。通过无损检测技术、超声波探测仪等设备，对桩体进行全面的检测，发现任何可能的缺陷或问题。同时，还需要对沉桩过程中的力、位移等进行实时监测，确保桩的安全施工。

5.结语

PHC桩作为一种关键的基础支撑形式，在港口码头工程中具有不可替代的地位。沉桩施工技术在确保码头工程安全和稳定方面发挥着重要作用，通过合理的设计和施工，可以提高PHC桩的承载能力和抗震性能，为港口码头的可持续发展提供坚实的基础保障。随着技术的不断创新和发展，相信PHC桩沉桩施工技术将在未来的港口码头工程中发挥更大的作用，为港口建设贡献更多的智慧和力量。