第16卷 第10期 中 国 水 运 Vol.16 No.10 2016年 10月 China Water Transport October 2016
收稿日期：2016-07-18
作者简介：王宝石（1981-），男，中诚国际海洋工程勘察设计有限公司，工程师，从事港口与航道工程设计。
王宝石，蔡洪滨，付新钰，孙洪涛
（中诚国际海洋工程勘察设计有限公司，山东 青岛 266000）
摘 要：文中通过研究，形成了先张法预应力管桩桩头破损修补技术的可靠、可行方案，解决了PHC 管桩沉桩施工因管桩桩头破损而导致管桩报废或重新进行补桩等难题。及时应对施工过程中出现的管桩桩头破损的情况，保证施工质量，降低施工成本，加快施工进度，确保施工安全。 关键词：先张法；管桩；桩头；修补 中图分类号：TU473.1 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2016）10-0236-02
一、国内外现状
自上世纪60年代末，我国开始发展先张法预应力管桩（PHC 管桩），经过50余年的应用，预应力混凝土管桩以其质量的可靠性、造价的合理性得到迅速发展，特别是随着近几年国家大力推行绿环保、产业部品化等理念及相关PHC 管桩理论研究与实际应用结合，国内学者积极参与并大力推动了PHC 管桩在超高层建筑、大型综合体等重大、复杂工程中的应用，同时扩大了管桩用于冻土、液化土、膨胀土、腐蚀土、石灰岩等各类复杂地质环境中的应用，PHC 管桩行业发展迅速。根据中国项目咨询网调查资料显示，在国家相关部门发布的相应行业“十二五”规划中，仅在房地产建设、公路建设及铁路建设三个应用领域，2011-2015年PHC 管桩行业年均需求增长率约为11.9%。根据PHC 管桩行业在未来五年的平均增长率，预计2016年PHC 管桩的需求量将达到5.98亿m 左右的规模。
中国糖酒招商网
在PHC 管桩预制过程中，因PHC 管桩的产品质量问题如端头板微凹成盆碟状、端头板与桩身不垂直、墩头凹出端板面、钢套箍与桩身结合处漏浆、桩头内部有空洞或蜂窝等极易造成在沉桩过程中应力集中，导致PHC 管桩桩头或桩接头破碎。在PHC 管桩实际沉桩过程中，因桩身及桩位倾斜率超过规范要求、桩锤锤击力过大或者锤击速度过快等也易造成桩头打碎或者接头开裂，另外在某些特殊地质(如在石灰岩地区或“上软下硬，软硬突变”的地层) 条件下采用锤击法沉桩时，桩的破损率也非常高。因PHC 管桩桩头或桩接头破碎导致无法继续沉桩作业，达不到设计单桩承载力要求。在工程施工中遇到PHC 管桩桩头或桩接头破碎通常做法是破损管桩直接报废，然后通过设计变更进行补桩或者因
无合适桩位补桩而改变工程结构或施工工艺等，导致工程成本增加、工期延长、工程使用功能降低，同时也留下一定的安全隐患。
民法杨立新
二、工程实例
某作业区码头三期工程（1#、2#泊位）拟建1个2万吨级通用泊位和1个1万吨级煤炭专用泊位（水工结构按5万吨级设计）。码头利用岸线长度合计420m。码头采用高桩
梁板结构形式，前方作业平台连片式布置，通过3座引桥与后方陆域衔接，码头平台尺寸为420×30m。码头平台结构段排架间距为8m，每个结构段共8榀排架，共有7个结构段。桩基为长52m 直径1m 的PHC-B 型管桩，每榀排架设4根直桩和2对5:1叉桩，桩端进入③-6粉细砂层。
本工程桩基持力层为③-6粉细砂层，此层埋深较深、层厚较大、地质情况复杂，同时施工区域潮差及涌流较大，桩基施工有一定的难度，沉桩过程中易造成桩头破损，无法达到设计沉桩要求。
三、主要研究内容
现场桩基施工过程中出现PHC 管桩桩顶破碎、劈角或桩身局部出现裂纹，在不影响设计桩位和正常沉桩施工的情况下，对PHC 管桩桩顶部位、PHC 管桩接桩部位或PHC 管桩桩身局部裂纹进行现场修补，最终沉桩结果满足设计技术要求。
四、技术创新点
采用高分子化学材料（环氧树脂、固化剂），按一定比例进行混和，结合使用玻璃纤维以及水泥、砂（干燥）、石（干燥）等填料对破损PHC 管桩桩顶部位、PHC 管桩接桩部位或PHC 管桩桩身局部裂纹进行现场修补后，可以正常进行沉桩施工，最终沉桩结果满足设计技术要求。
五、关键技术
三维度
按比例调制环氧树脂加固化剂溶剂，掺入一定比例的砂、石、水泥搅拌成环氧树脂混凝土，倒入制模后破损PHC 管桩桩顶内，同时结合使用调制环氧树脂加固化剂的溶剂涂刷桩顶1m 段，包裹玻璃纤维，包裹厚度必须达到5mm，凝固后其桩顶的抗锤击、抗外膨胀的技术性能大大高于其PHC 管桩自身的技术性能，从而确保修复的PHC 管桩可以正常沉桩。
六、研究方法及成果
（1）组织专业施工人员携带补桩材料和补桩工具进入施工现场，首先了解PHC 管桩破损情况、施工地段的地质、水文状况、施工地段沉桩的平均锤击数、船机参数、锤体型号，然后确定修补方案。
第10期 王宝石等：先张法预应力管桩桩头破损修补技术研究 237
（2）组织施工人员搭建临时施工平台。
（3）针对桩身出现局部裂纹的修补，根据现场施工水位，补桩人员对有裂缝的桩采用玻璃纤维包裹桩身并涂刷环氧树
脂补强，见下图。
图1 桩身裂纹的修补
（4）如PHC 管桩桩顶损坏，将损坏的管桩顶用切割机沿确定的桩顶平面进行切割，平面进刀要求与桩身垂直，损坏段切断后用钢丝绳捆牢吊走人工将钢筋凿出主筋（见图二、图三），用纤维板对切割处桩顶进行外模板和内模板支护，在模板里面放入钢筋，结合使用玻璃纤维以及水泥、砂（干燥）、石（干燥）等填料，按比例调制环氧树脂加固化剂的溶剂掺入一定比例的砂、石、水泥搅拌成环氧树脂混凝土，倒入制模（制模材料：三夹板、纤维板（厚度3～5mm）、白铁皮（厚度1～2mm）、压浆板（九夹板）等）后的桩顶内，同时结合使用调制环氧树脂加固化剂的溶剂涂刷桩顶1m 段，包裹玻璃纤维，包裹厚度必须达到5mm，凝固后其桩顶的抗锤击、抗外膨胀的技术性能要高于其PHC 管桩自身的技术性能，从而确保修复的PHC 管桩可以正常沉桩。拌合环氧树脂混凝土采用高分子化学材料E—44（6101#）环氧树脂为主剂、乙二胺（593#或T31#）为固化剂，按一定比例进行混和后，以42.5普通硅酸盐水泥、干燥洁净的中粗砂以及（5～20mm）粒径碎石为填充料，同时根据修补的时间长短，按比例添加固化剂的量，以不影响施工为主。
在用纤维板、三夹板或者白铁皮等容易弯曲的直线平面材料包裹桩身，对桩身进行包裹时，首先应观察并确定桩顶修补平面位置，包裹时要求接口不能错牙，以保证桩顶平面
位置与桩身垂直。
图2 切除损坏的桩顶 图3 凿出主筋
活性炭滤池（5）对管桩桩顶加固。根据修补桩的地质状况、贯入度、标高位置、锤击数等情况确定两种不同的管桩桩顶加固方案。
1）地质状况尚可、贯入度大于3mm 以上、继续沉桩锤击数少于700锤的桩修补时，将桩顶损坏段用切割机切除后，先在桩顶涂刷经过配制的环氧树脂溶剂，然后用玻璃纤维压顶及包裹，一油两层，要求压顶厚度达到5mm 以上（要求压顶时要保证桩顶平整），桩身1m 段涂刷环氧树脂溶剂，包裹玻璃纤维，要求包裹厚度达到5mm（包裹桩身时玻璃纤维要拉紧，不能起皱）。
2）砂性土层很厚、贯入度在2～3mm、继续沉桩锤击数超过700锤以上的桩修补时，在确定修桩平面后，制作好内外模，顶段剥出主筋长20cm，见图三，缠上箍筋，间距3～4cm，制作好内外模，然后浇注环氧树脂混凝土（斜桩制模时内外模必须保证同在一个平面上，见图四，并且确保桩顶平面与桩身垂直，压浆板必须平整），等环氧树脂混凝土凝固后拆除外模，然后在桩顶1m 段涂刷经过配制的环氧树脂
溶剂，包裹玻璃纤维，同样一油两层，包裹厚度5mm（包裹桩身时玻璃纤维要拉紧，不能起皱）。修补好后的管桩见
图五。
图
4 支模板及浇筑环氧混凝土
图5 修补好的管桩
七、结语皮皮鲁总动员在线阅读
误判率
通过研究，形成了先张法预应力管桩桩头破损修补技术的可靠、可行方案，解决了PHC 管桩沉桩施工因管桩桩头破损而导致管桩报废或重新进行补桩等难题。及时应对施工过程中出现的管桩桩头破损的情况，保证施工质量，降低施工成本，加快施工进度，确保施工安全，在不影响设计桩位和
正常沉桩施工的情况下，最终沉桩结果满足设计技术要求。
参考文献
[1] 陈万佳．港口水工建筑物[M]．北京：人民交通出版社，
1989．
