高海涛， 梁　捷， 张文喜

(1.中国石化集团胜利石油管理局海上石油工程技术检验中心， 山东 东营　257000；

2.上海宏波工程咨询管理有限公司， 上海　200232)

浅海海域大直径PHC管桩施工裂缝分析及处理方法

高海涛1， 梁捷2， 张文喜1

(1.中国石化集团胜利石油管理局海上石油工程技术检验中心， 山东 东营257000；

2.上海宏波工程咨询管理有限公司， 上海200232)

【摘要】在浅海PHC管桩施工中，经常造成管桩裂缝缺陷，由于处于海域环境，会给工程造成危害并留有隐患。本文结合渤海浅海海域某工程大直径PHC管桩打桩施工过程，分析了大直径PHC管桩出现竖向裂缝的机理，提出了整改建议，并给出了修补裂缝的措施。

【关键词】PHC管桩； 浅海； 打桩； 裂缝； 修补

在大直径PHC管桩打桩施工过程中，管桩竖向裂缝是影响工程质量的主要原因，而这一问题在浅海海域PHC管桩打桩施工中更为突出。该工程桩基采用直径1.2m的PHC预应力高强钢筋混凝土管桩，工法采用先张法,混凝土强度等级为C80。施工过程中，部分管桩出现纵向裂缝，管桩出现的裂缝基本与桩轴线平行，有的为表面裂缝，有的为贯穿性裂缝，裂缝长度一般在2m以下，个别超过2m，基本上裂缝均位于低潮位以上，另外有少部分裂缝位于水面以下。

1大直径PHC管桩裂缝形成的主要原因

管桩本身存在的微裂纹缺陷和打桩过程中造成的应力过度集中，是产生裂缝的主要诱因。

a.管桩进场把关不严格。在管桩进场后，对表面裂缝检验不细致，导致存在裂纹缺陷的管桩用于工程。

b.施工措施针对性差。主要是打桩船要适应浅海海域的施工环境，在一般海域插打直径1.0m以上PHC管桩的作业，应由吃水均在4m以上的专业打桩船完成，浅海海域水深不足4m时，吃水深的大型专业打桩船无法进入，只能吃水浅的打桩船改造替代进行管桩的沉桩，而吃水浅的打桩船船体稳定性差，受风浪影响严重，会造成较大的偏差。

c.打桩锤激振力选择不合理。打桩锤激振力选择过小，无法满足沉桩要求；而打桩锤激振力过大，会对桩身造成一定程度的破坏，从而形成裂纹。

d.桩帽处理不当。桩帽为桩头与打桩锤的连接部分，桩帽与桩头未完全接触，造成受力不均衡，容易导致裂纹的产生。

e.锤击偏心。在管桩自沉入土后，如果不能保证管桩的垂直度，则会造成锤击偏心，使管桩不均匀而产生裂纹。

f.未采取溜桩处理措施。在沉桩过程中，经常遇见软弱地层，出现溜桩现象，导致管桩倾斜，锤击力偏离，单侧受力，造成桩头出现裂缝。

2大直径PHC管桩裂缝的主要防范措施

针对以上管桩裂缝形成的主要成因，采取的防范措施有：

a.管桩进场后，对管桩内壁及外壁、桩头位置严格检查，必须符合设计要求。由于管桩表面的细小裂缝不容易被发现，现场洒水在管桩表面，检验其裂缝。如出现裂缝密集、贯通缝，不得采用。

b.对打桩船等设备进行针对性改装，以适应浅海海域的施工环境。采用增加打桩船地锚重量和数量的方法，避免其受风浪及附近航行影响而造成的走锚，有效控制船体稳定性。同时，在风浪超过6级及附近有大型船只航行时，要求暂停施工。

c.通过实验，确定桩锤的选型和打桩锤激振力，并及时判断底层硬度，调整桩锤激振力档位，采取“轻打多打”方式沉桩，控制落锤高度，减小桩锤产生的激振力，有效控制管桩开裂。

d.打桩前确认桩帽与桩头已完全接触，对龙口内的钢丝绳更换，使其均匀分布，选择加厚硬质纸垫作为桩垫，以减小桩帽与桩头之间的冲击力。

e.立桩过程中，首先检查桩锤中心是否在龙口中心位置，在管桩套入龙口自沉入土后，利用测斜仪测定垂直度，进行调整。经检查确认垂直度达到要求后，开始打桩施工。

f.在遇见溜桩情况时，应立即停止锤击，静压桩入土，至稳定后，再启动打桩锤沉桩，避免造成桩头受力不均匀现象。

3裂缝造成的影响

由于管桩内设计有混凝土，使得完工后的管桩变为一个实心结构的圆柱桩，纵向裂缝对管桩的轴向承载能力及抗水平力的影响比较小。随着时间的推移，裂缝处的箍筋会逐渐锈断，以致影响到裂缝附近的管壁，使得管桩的耐久性降低，可能成为造成管桩失效的诱因。

4大直径PHC管桩裂缝的修补措施

水位变动区及以上部分裂缝的存在对桩的影响比较大，泥面以下基本没有不良影响，水下区的影响较小。该工程采用了复层矿脂包覆防腐技术对裂缝进行了处理。

复层矿脂包覆防腐技术是指利用紧密相连的四层保护层组合达到防腐效果，四层保护层即矿脂防蚀膏、矿脂防蚀带、密封缓冲层和防蚀保护罩。其中，矿脂防蚀膏、矿脂防蚀带是复层矿脂包覆防腐技术的核心部分，含有优良的缓蚀成分，能够有效地阻止腐蚀性介质对钢结构的侵蚀，并可带水施工。密封缓冲层和防蚀保护罩具有良好的耐冲击性能，不但能够隔绝海水，还能够抵御机械损伤对钢结构的破坏。

4.1PHC桩表面处理

用铲刀铲除PHC桩裂缝处内部及溢出的水泥砂浆浸泡物，用砂纸、电动钢刷打磨PHC桩表面，清除附着的海生物、油污等。

4.2安装支撑卡箍

根据PHC桩的裂缝长度和位置以及包覆长度，用螺栓紧固好卡箍，来支撑玻璃钢外壳。

4.3涂抹矿脂防蚀膏

低温作业时，矿脂防蚀膏使用前需进行加热，再用塑料刮板涂抹；常温作业时，可直接使用，每次取少量矿脂防蚀膏，将其在PHC桩表面均匀分布。对于裂缝处和有空隙的部分一定用矿脂防蚀膏将裂缝和空隙填满抹平。矿脂防蚀膏用量为：光滑表面约300g/m2，特别粗糙的表面约400～500g/m2。

4.4缠绕矿脂防蚀带

由桩底部向上螺旋状包裹，至桩顶部时，用矿脂防蚀带完整地缠绕一圈，用力将矿脂防蚀带拉紧铺平，将里面的空气压出。包裹时必须保持有50%以上的矿脂防蚀带重叠；每卷矿脂防蚀带交接处的头尾重叠要求有150mm的宽度。

4.5安装防护罩

防护罩提前预制，在包裹矿脂防蚀带后，即可安装防护罩，防护罩由底向上安装。在安装防护罩时，对准螺丝洞口的位置，检查位置正确后，锁紧螺栓，螺栓要隔天用专用扳手锁紧，共紧3遍。注意螺丝锁紧的顺序及扭力矩大小，推荐的最大扭力矩为28N·M。在接缝处安装挡板，挡板也要涂上矿脂防蚀膏，挡板与防护罩材料相同，以防止安装防护罩时刮破矿脂防蚀带。

4.6端部密封

在防护罩下端部安装支撑卡箍，防止玻璃钢外壳下滑，并在其缝隙处使用水中固化型环氧树脂密封；防护罩上端部用水中固化型环氧树脂密封。水中固化型环氧树脂的使用方法为：环氧树脂和固化剂的比为1∶1，固化时间为0.5～1h。

4.7挂片实验

在PHC管桩环境下，放置保护试片和未保护试片，对其腐蚀速度进行比对试验，确定该方法对管桩保护的有效性。通过3个月的试验，表明复层矿脂包覆防腐技术对PHC管桩的防腐保护作用达到了预期效果。

5结语

为消除裂缝，对浅海海域大直径PHC管桩采用复层矿脂包覆防腐技术是一种行之有效的方法。复层矿脂包覆防腐技术具有长效经济的防腐蚀效果，作为浅海海域的钢结构和钢筋混凝土设施的反腐技术(如：跨海大桥、钻采平台和港口码头腐等)具有广泛的适用性。

水利部： 继续推进六方面水利改革

从日前在京召开的水利部全国水利厅局长会议上获悉，今年水利部将以水行政审批制度、水资源管理体制、国家水权制度建设、水价、创新水利投融资机制、水利工程建设和管理体制等六方面为重点继续深化水利改革。

今年水利部将在水行政审批制度改革方面，以简化审批手续、提高审批效率为重点，推进项目前置审批事项分类合并实施；在水资源管理体制改革方面，以落实最严格水资源管理制度为重点，强化用水需求管理，加快建立规划水资源论证制度和水资源督察制度；在国家水权制度建设方面，坚持顶层设计和基层探索相结合，积极稳妥推进水权制度改革，制定出台水资源确权登记办法、健全水权交易制度、建立水资源用途管制制度；在水价改革方面，深入推进农业水价综合改革，建立科学合理的水价形成机制，抓好试点，完善政策措施，强化用水计量；在创新水利投融资机制方面，坚持政府和市场两手发力，着力完善公共财政投入政策、落实金融支持政策、鼓励社会资本参与水利建设；在水利工程建设和管理体制方面，创新水利公共服务提供方式，推进水利工程建设与管理的专业化、市场化和社会化。

据悉，去年水利部大力推行简政放权，水行政审批事项由48项减至22项，对取消事项加强监管和服务；水利投融资体制改革得到深化，2014年水利建设投资达到4881亿元，较2013年增长11%。

来源：光明日报 中国水力发电工程学会网2015年1月13日

http://www.hydropower.org.cn/showNewsDetail.asp?nsId=15371

中图分类号：TU473.1

文献标志码：A

文章编号：1005-4774(2015)02-0016-03

Analysis and Treatment Method of Shallow Sea Large-diameter PHC
Pipe Pile Construction Crack

GAO Hai-tao1, LIANG Jie2, ZHANG Wen-xi1

(1.SinopecShengliPetroleumAdministrationOffshoreOilEngineeringTechnicalInspectionCenter,

Dongying257000,China;

2.ShanghaiHongboEngineeringConsultingManagementCo.,Ltd.,Shanghai200232,China)

Abstract：Pipe pile crack defects can be frequently caused in shallow sea PHC pipe pile construction. The project can suffer from danger and hidden danger can be left since the project is located in marine environment. In the paper, large-diameter PHC pipe pile driving construction process in one project of Bohai shallow sea waters is combined for analyzing mechanism of vertical cracks on large-diameter PHC pipe piles, corrective recommendations are proposed, and measures to repair cracks are given.

Keywords：PHC pipe pile; shallow sea; pile driving; crack; repair