珊瑚礁砾砂岩地质老港改造项目PHC桩沉桩施工工法

摘要

本发明公开了珊瑚礁砾砂岩地质老港改造项目PHC桩沉桩施工工法，具体包括如下步骤：珊瑚礁砾砂岩土工试验→试桩→珊瑚礁砾砂岩地质PHC桩侧阻力试验→沉桩→清除桩垫残渣。本发明以珊瑚礁砾砂岩地质300‑1400mm直径PHC桩终锤标准，均以设计标高为主、贯入度为辅的收锤标准，大直径PHC桩的贯入度值应比小直径贯入度稍宽松；在相同的地质条件下，外突十字桩尖的PHC桩的穿透性能最强，内嵌十字桩尖钢桩靴PHC桩穿透性能次之，纯钢护筒桩靴的PHC桩穿透能力最弱；在相同的地质条件下，带斜角坡板能减少基桩沉桩过程的土阻力，PHC桩贯入度较大，穿透性能较强。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑设计技术领域，具体为珊瑚礁砾砂岩地质老港改造项目PHC桩沉桩施工工法。

背景技术

在PHC桩沉桩过程中，对重力式老码头方块进行深层位移监控，提出了先进行沉桩作业、后进行重力式老码头方块下方珊瑚礁石垫层疏浚的施工工艺有利于老码头稳定。

中国专利公开(公告)号：CN210887201U公开了一种PHC管桩桩靴，包括圆管状的桩靴主体、桩头端板和两块横向肋板，桩靴主体的后端通过桩头端板与PHC管桩连接，其外侧壁上均匀设有若干纵向肋板，纵向肋板的后端与桩头端板连接，两块横向肋板相互垂直呈十字型，任一横向肋板的左右两端分别设置在桩靴主体前端的内侧壁上，且其前端与桩靴主体的前端平齐。本实用新型刚度大、穿透力强，可以避免全截面封闭，减少沉桩过程中桩身应力值，易穿越硬夹层和到达强度较大的土层。

中国专利公开(公告)号：CN210887202U一种带突出桩尖板的PHC管桩桩靴，包括圆管状的桩靴主体、桩头端板和两块桩尖板，桩靴主体的后端通过桩头端板与PHC管桩连接，其外侧壁上均匀设有若干纵向肋板，纵向肋板的后端与桩头端板连接，两块桩尖板相互垂直呈十字型，任一桩尖板包括第一矩形段和等腰梯形段，第一矩形段的左右两端分别设置在桩靴主体前端的内侧壁上，等腰梯形段位于桩靴主体外侧位置且其下底与第一矩形段的前端连接。本实用新型刚度大、强度高、穿透力强，适用于具有硬夹层、持力层为风化岩层、护面块石层的老码头改造项目。

中国专利公开(公告)号：CN210887215U一种快速清除桩锤沉桩后卡嵌桩垫残渣的装置，包括用于顶起桩锤内部替打与锤芯的上部面板和三个支撑杆，上部面板中部开设有圆形通孔，三个支撑杆的长度相同，其上端分别焊接在上部面板的下表面，下端向外撇开呈斜向支撑，在两两相邻的支撑杆的下部之间焊接有第一连接杆，上部之间焊接有第二连接杆，第一连接杆之间与第二连接杆之间分别构成等边三角形，且等边三角形所在平面均与上部面板平行。本实用新型操作简易，提高清除桩锤内桩垫残渣的施工效率，并保证作业工人的安全性。

瑚礁砾砂岩埋藏深度较浅，由于珊瑚礁砾砂岩横向分布及竖向软硬交替不均，该地质条件下的PHC桩沉桩施工并无成功的案例可以参考。

发明内容

本发明的目的在于提供珊瑚礁砾砂岩地质老港改造项目PHC桩沉桩施工工法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

珊瑚礁砾砂岩地质老港改造项目PHC桩沉桩施工工法，具体包括如下步骤：珊瑚礁砾砂岩土工试验→试桩→珊瑚礁砾砂岩地质PHC桩侧阻力试验→沉桩→清除桩垫残渣，珊瑚礁砾砂岩地质PHC桩侧阻力试验采用非工程桩作为试验桩，且试验的位置在非设计沉桩区域，试验完毕后，试验桩和锚桩采用水下切割。

作为优选，所述珊瑚礁砾砂岩土工试验具体包括如下步骤：

S10：通过人工开挖的方式，取出强风化珊瑚礁砾砂岩块；

S11：碾碎研磨成砂砾状，通过筛分仪保留颗粒粒径小于2mm的部分，共制备3组试样；

S12：将制备好的试样置于剪切盒内，分别选择50kPa，100kPa和200kPa的竖向应力作用于剪切盒，并以0.8mm/min的剪切速度进行这三组试件的饱和排水剪切试验；

S13：试验采用环剪仪，在连续位移条件下进行定界面的大变形剪切，准确评估打桩后的桩-土界面剪切特性；

S14：分别画出200kPa、100kPa和50kPa的剪切应力与位移曲线，比较三组试件的剪切应力的峰值与残余值之差，测试颗粒在低压条件下和高压条件下的颗粒破碎现象；

S15：PHC桩-土界面摩擦角f由以下公式计算得到，τf表示桩-土试件剪切面所受到的剪应力，σf表示试验中施加于PHC桩-土剪切面的竖向应力，得出PHC桩-土界面峰值摩擦角和参与摩擦角，计算公式为：τf＝σftanδf。

作为优选，所述试桩具体包括如下步骤：

S20：试桩前应进行地质钻探，确定土层的变化，包括各种土层的厚度、标贯击数值、下卧层特性，珊瑚礁砾砂岩的分布，全风化、强风化和中风化等各种风化岩层的连续性硬夹层分布规律；

S21：地质钻探后，进行可打性分析，可打性分析和数值模拟用于确认在按照设计要求的承载力，沉桩至要求的持力层和设计标高，其基桩总锤击数值、贯入度变化、桩身应力值和能量传递等各种参数，包括强风化珊瑚礁砾砂岩持力层的选择，进入持力层的深度以及其穿透性能；

S22：试桩位置的决定，具有代表性，特别是对于珊瑚礁砾砂岩地质，找出硬夹层，试桩的位置结合有硬夹层的钻孔进行，判断现有桩型的桩锤系统作用下，硬夹层的穿透性能以及其贯入度的变化；

S23：桩型的选择优化设计，对于珊瑚礁砾砂岩地质，由于其强风化珊瑚礁砾砂岩层分布比较连续，其标贯值较高，若选用PHC桩作为桩基础，在桩段焊接钢桩靴，桩靴的长度和桩靴内的十字肋形式应结合试桩综合考虑；

S24：试桩桩长的确定，基于打桩船的吃水深度、疏浚面的标高、桩船卷扬机的起重能力方面综合考虑，试桩时，结合桩锤的打击能力，沉桩至贯入度小的情况；

S25：试桩对于持力层的选择，因珊瑚礁砾砂岩地质的持力层可以为标贯击数大于35击的硬粘土或者强风化珊瑚礁砾砂岩地层，因此PHC桩试桩的桩尖标高按照上述两种持力层均进行试桩，桩尖标高进入持力层以3倍桩径或者连续三阵其贯入度平均值小于1mm/击；

S26：试桩的检测手段，基于每个项目的特殊性，试桩应结合高应变检测、静载荷试验等进行，并用非工程桩作为试验桩，静载荷试验时，可做到破坏，测试单桩极限承载力是否满足设计要求；

S27：试桩采用多种锤型进行沉桩施工，并记录每一种锤型的锤芯跳高、锤芯重量、每一种土层的贯入度变化，特别是对于锤型是否能沉桩至设计标高、是否能达到设计持力层及进入持力层深度、观察在地质钻孔中的硬夹层穿透过程中的贯入度和锤击数变化。

作为优选，珊瑚礁砾砂岩地质PHC桩侧阻力试验的侧阻力试验桩的数量为2根，且根据不同桩径或者不同设计持力层进行选择。

作为优选，珊瑚礁砾砂岩地质PHC桩侧阻力试验结合静载荷试验进行，且采用锚桩法，进行桩基静载试验过程中采用锚索计进行千斤顶输出力的测试和油压表的压力值反推的输出力进行对比，其两者的偏差不超过5％。

作为优选，所述沉桩中珊瑚礁砾砂岩地质800mm和1000mm径PHC桩终锤标准，均以设计标高为主、贯入度为辅的收锤标准，1000mm径PHC桩的贯入度值比800mm径贯入度宽松,且对于标贯击数较高硬夹层或强风化岩层满深较浅时，PHC桩难以沉桩至设计标高，做高应变承载力测试，承载力及基桩入土深度满足设计值，直接进行停锤并施打下一根基桩。

作为优选，珊瑚礁砾砂岩地质PHC桩沉桩施工，0.8m径和1.0m径2种基桩进入强风化珊瑚礁砾砂岩深度均值分别为2.81m和4.97m，相当于3.5倍桩径和5.0倍桩径，1000mm径基桩进入强风化岩层深度均值深2.16m。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本珊瑚礁砾砂岩地质老港改造项目PHC桩沉桩施工工法提出了通过对珊瑚礁砾砂岩地质800mm径和1000mm径PHC桩各200根桩尖标高、贯入度、承载力分析，提出并优化了该地质条件下上述两种桩径的收锤标准。在800mm和1000mm径PHC桩制桩过程中，桩内埋设光纤光栅传感器，结合破坏性的静载荷试验进行桩侧阻力测试，量化了珊瑚礁砾砂岩地质的PHC桩侧摩阻力值；适用于珊瑚礁砾砂岩地质PHC桩桩基设计、沉桩施工，包括珊瑚礁砾砂岩岩性分析、基桩持力层选择、沉桩桩锤选择、设计承载力优化、终锤标准、桩靴选择、不同桩靴PHC桩穿透性能选择等；适用于老港改造项目沉桩施工对原有重力式码头稳定性影响以及坡脚石疏浚作业和沉桩的施工工艺顺序、带既有护岸结构老码头沉桩施工对于护岸结构稳定性影响。

2、本发明的珊瑚礁砾砂岩地质老港改造项目PHC桩沉桩施工工法中，以珊瑚礁砾砂岩地质300-1400mm直径PHC桩终锤标准，均以设计标高为主、贯入度为辅的收锤标准，大直径PHC桩的贯入度值应比小直径贯入度稍宽松；在相同的地质条件下，外突十字桩尖的PHC桩的穿透性能最强，内嵌十字桩尖钢桩靴PHC桩穿透性能次之，纯钢护筒桩靴的PHC桩穿透能力最弱；在相同的地质条件下，带斜角坡板能减少基桩沉桩过程的土阻力，PHC桩贯入度较大，穿透性能较强。

附图说明

图1为本发明施工工法工艺流程图；

图2为本发明桩土界面环剪仪示意图；

图3为本发明试验桩1光纤光栅传感器布置图；

图4为本发明试验桩2光纤光栅传感器布置图；

图5为本发明拉桩试验示意图；

图6为本发明压桩试验示意图；

图7为本发明临时码头区域PHC桩上、下驳作业立面图；

图8为本发明桩位平面布置图；

图9为本发明0.8m径基桩入风化岩深度统计图；

图10为本发明1.0m径基桩入风化岩深度统计图；

图11为本发明0.8m直径桩总锤击数统计图；

图12为本发明1.0m直径桩总锤击数统计图；

图13为本发明0.8m直径桩实际桩尖标高和设计标高对比图；

图14为本发明1.0m直径桩实际桩尖标高和设计标高对比图。

图中各个标号的含义为：

1、载荷板；2、扭转驱动电机；3、竖向调节器；4、竖向压力伺服机；5、剪切盒；6、气缸；7、拉杆；8、次梁；9、插销；10、锚桩；11、压力传感器；12、观测梁；13、千斤顶；14、十字架；15、试验桩；16、钢轨；17、工字钢；18、贝雷片；19、双拼工字钢；20、钢管桩；21、吊钩；22、木尖；23、钢护筒；24、围栏；25、龙门吊；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

珊瑚礁砾砂岩地质老港改造项目PHC桩沉桩施工工法，如图1所示，具体包括如下步骤：珊瑚礁砾砂岩土工试验→试桩→珊瑚礁砾砂岩地质PHC桩侧阻力试验→沉桩→清除桩垫残渣。

本实施例中，珊瑚礁砾砂岩土工试验具体包括如下步骤：

S10：通过人工开挖的方式，取出强风化珊瑚礁砾砂岩块；

S11：碾碎研磨成砂砾状，通过筛分仪保留颗粒粒径小于2mm的部分，共制备3组试样；

S12：将制备好的试样置于剪切盒5内，分别选择50kPa，100kPa和200kPa的竖向应力作用于剪切盒5，并以0.8mm/min的剪切速度进行这三组试件的饱和排水剪切试验；

S13：试验采用环剪仪，在连续位移条件下进行定界面的大变形剪切，准确评估打桩后的桩-土界面剪切特性；

S14：分别画出200kPa、100kPa和50kPa的剪切应力与位移曲线，比较三组试件的剪切应力的峰值与残余值之差，测试颗粒在低压条件下和高压条件下的颗粒破碎现象；

S15：PHC桩-土界面摩擦角f由以下公式计算得到，τf表示桩-土试件剪切面所受到的剪应力，σf表示试验中施加于PHC桩-土剪切面的竖向应力，得出PHC桩-土界面峰值摩擦角和参与摩擦角，计算公式为：τf＝σftanδf。

试验采用的环剪仪可以采用国内外广泛使用Bishop环剪仪进行升级改造后而得，能在连续位移条件下进行定界面的大变形剪切，准确评估打桩后的桩-土界面剪切特性，环剪仪结构图如图2所示，包括载荷板1、扭转驱动电机2、竖向调节器3、竖向压力伺服机4、剪切盒5和气缸6，此为现有技术，在此不做赘述。

进一步的，试桩具体包括如下步骤：

S20：试桩前应进行地质钻探，确定土层的变化，包括各种土层的厚度、标贯击数值、下卧层特性，珊瑚礁砾砂岩的分布，全风化、强风化和中风化等各种风化岩层的连续性硬夹层分布规律；

S21：地质钻探后，进行可打性分析，可打性分析和数值模拟用于确认在按照设计要求的承载力，沉桩至要求的持力层和设计标高，其基桩总锤击数值、贯入度变化、桩身应力值和能量传递等各种参数，包括强风化珊瑚礁砾砂岩持力层的选择，进入持力层的深度以及其穿透性能；

S22：试桩位置的决定，具有代表性，特别是对于珊瑚礁砾砂岩地质，找出硬夹层，试桩的位置结合有硬夹层的钻孔进行，判断现有桩型的桩锤系统作用下，硬夹层的穿透性能以及其贯入度的变化；

S23：桩型的选择优化设计，对于珊瑚礁砾砂岩地质，由于其强风化珊瑚礁砾砂岩层分布比较连续，其标贯值较高，若选用PHC桩作为桩基础，在桩段焊接钢桩靴，桩靴的长度和桩靴内的十字肋形式应结合试桩综合考虑；

S24：试桩桩长的确定，基于打桩船的吃水深度、疏浚面的标高、桩船卷扬机的起重能力方面综合考虑，试桩时，结合桩锤的打击能力，沉桩至贯入度小的情况；

S25：试桩对于持力层的选择，因珊瑚礁砾砂岩地质的持力层可以为标贯击数大于35击的硬粘土或者强风化珊瑚礁砾砂岩地层，因此PHC桩试桩的桩尖标高按照上述两种持力层均进行试桩，桩尖标高进入持力层以3倍桩径或者连续三阵其贯入度平均值小于1mm/击；

S26：试桩的检测手段，基于每个项目的特殊性，试桩应结合高应变检测、静载荷试验等进行，并用非工程桩作为试验桩15，静载荷试验时，可做到破坏，测试单桩极限承载力是否满足设计要求；

S27：试桩采用多种锤型进行沉桩施工，并记录每一种锤型的锤芯跳高、锤芯重量、每一种土层的贯入度变化，特别是对于锤型是否能沉桩至设计标高、是否能达到设计持力层及进入持力层深度、观察在地质钻孔中的硬夹层穿透过程中的贯入度和锤击数变化。

具体的，珊瑚礁砾砂岩地质PHC桩侧阻力试验采用非工程桩作为试验桩15，且试验的位置在非设计沉桩区域，试验完毕后，试验桩15和锚桩10采用水下切割，其切割标高为泥面标高，防止过往船舶触底，而对于观测用的辅助桩，因其入土深度要求较小，采用振动锤施工，而试验完毕后，采用振动锤拔除，另作他用。

值得说明的是，珊瑚礁砾砂岩地质PHC桩侧阻力试验的侧阻力试验桩15的数量为2根，且根据不同桩径或者不同设计持力层进行选择。

在制桩过程中，非预应力钢筋上埋设光纤光栅传感器，可将传感器的引线从PHC桩的排水孔引出，试验桩15的排水孔可以开设至8cm直径，其制桩过程、沉桩过程、试验过程应对传感器进行保护，可用角钢或者小号槽钢覆盖引线。传感器对称分布在桩两侧，在竖向平面上应分布在土层交界面，而对于单层厚度较大的土层应按照每2m增加一个传感器断面。传感器沿着试验桩15桩身的分布布置见图3和图4所示。

此外，珊瑚礁砾砂岩地质PHC桩侧阻力试验结合静载荷试验进行，可以采用锚桩法，应加载至破坏荷载，测试其每一级荷载试验过程中，桩身轴力，结合应力应变关系，反推土层的极限侧阻力值，为设计承载力提供参考，桩基静载荷试验应进行压桩试验和拔桩试验两种，包括拉杆7、次梁8、插销9、锚桩10、压力传感器11、观测梁12、千斤顶13、十字架14和试验桩15，其试验结构见图5和图6所示。

进行桩基静载试验过程中采用锚索计进行千斤顶13输出力的测试和油压表的压力值反推的输出力进行对比，其两者的偏差不超过5％。

沉桩时应注意：

(1)珊瑚礁砾砂岩地质800mm和1000mm径PHC桩终锤标准，均以设计标高为主、贯入度为辅的收锤标准，1000mm径PHC桩的贯入度值应比800mm径贯入度稍宽松,并且对于标贯击数较高硬夹层或者强风化岩层满深较浅时，PHC桩难以沉桩至设计标高，可以做高应变承载力测试，承载力及基桩入土深度满足设计值，可以直接进行停锤并施打下一根基桩。

(2)纯钢护筒桩靴基桩、内嵌十字桩尖基桩、外突十字桩尖基桩的沉桩贯入度依次增加，桩身拉、压应力一次减少，而能量并无显著差异，因此上述三种桩尖形式的基桩穿透能力依次增强。

(3)珊瑚礁砾砂岩地质，同一个地质钻孔套件下的不同桩径沉桩对比，800mm径基桩的总锤击数较1000mm基桩多47.1％。

(4)在PHC桩段和钢桩靴的法兰盘连接处，焊接斜坡板，和桩轴线的夹角为30°左右，每两根钢桩靴的纵向肋板之间焊接一块斜坡板，能有效减少沉桩过程中土阻力值，增加基桩穿透性能、减少桩身应力值、增加基桩贯入度，提高沉桩质量。

(5)重力式老码头老港改造项目，其码头前沿PHC桩沉桩施工，基桩可以采用外突十字桩尖的钢桩靴能有利于增加基桩穿透性能，并减少原有重力式码头的水平位移，保持码头稳定性；而带既有护岸结构老港改造项目PHC桩沉桩施工，可以采用内嵌式十字桩尖，技能增加基桩的破岩能力、又能减少基桩的桩位偏差，减少基桩沉桩过程中应力值。

(6)珊瑚礁砾砂岩地质PHC桩沉桩，其制桩时候PHC装应添加钢桩靴，其钢桩靴长度可以3.5m-5.0m，超过5.0m，其基桩穿透性能作用不大。

(7)珊瑚礁砾砂岩地质PHC桩沉桩施工，0.8m径和1.0m径2种基桩进入强风化珊瑚礁砾砂岩深度均值分别为2.81m和4.97m，相当于3.5倍桩径和5.0倍桩径，1000mm径基桩进入强风化岩层深度均值深2.16m。

本实施例采用的主要材料为PHC桩整桩、纸质桩垫30cm厚/个/单桩，沉桩设备如下表所示：

割桩、夹桩、静载、侧阻力试验设备如下表所示：

质量控制

1、对于远洋运输PHC桩，应做好纸垫和捆绑工作，尽量使PHC桩段在同一水平线，并且在吊起、运输过程中不得碰撞运输船身，容易对桩身造成伤害，在临时码头上吊PHC桩至驳船上，应采用两台龙门吊25抬吊，并设置不得少于4个吊点，可用布吊带，PHC桩在临时码头上、下驳作业立面见图7所示，包括钢轨16、工字钢17、贝雷片18、双拼工字钢19、钢管桩20、吊钩21、木尖22、钢护筒23、围栏24和龙门吊25。

2、远洋运输至项目上的PHC桩，在沉桩施工前，可以采用桩身浇水的方式检查桩身是否存在裂缝，对于桩身已经开裂的PHC桩，应不得进行沉桩施工。

3、保证液压桩锤处于良好的状态。采用高应变检测，测试沉桩过程桩身最大能量，符合能量传递系数，YC-40液压锤的能量传递系数为55％-75％，若小于该值，应作桩锤维修，确保打桩锤能量充足，有利于沉桩至设计标高。

4、桩侧锚揽的抛锚长度至少保证在150米以上，并且采用交叉锚揽的方式，能保证桩身沉桩过程中的稳定性，抵抗风浪力。

5、风浪较大的时间，特别是风力为6级及以上，应暂停沉桩作业。

6、珊瑚礁砾砂岩地质设计作业前，应进行试桩，应对所选择的桩型、沉桩设备、锤芯跳高、地质情况、设计桩尖标高情况进行匹配，并且进行珊瑚礁砾砂岩的侧阻力试验和基桩静载荷试验，检出其岩性是否适合进行大规模PHC桩沉桩施工、沉桩是否会无法满足最小入土深度的要求，试打桩能检验设计标高、设计持力层、设计承载力、收锤标准、桩锤能量等参数是否均能达到预期。

7、珊瑚礁砾砂岩地质可以选择强风化岩岩层或者标贯击数值大于35击的硬粘土作为持力层。

8、强风化珊瑚礁砾砂岩地质的风化岩地层分布起伏较大，且硬夹层存在层数多、分布较为集中、标贯击数大的特点，沉桩过程中容易出现贯入度迅速减少甚至拒锤的情况，穿透过程中尽量采用较低锤芯跳高的，采用低跳高穿透硬夹层后方可采用大能量级别进行沉桩，较高的锤芯跳高容易使桩身裂缝出现。

9、对于雨天，应将桩垫进行防雨防潮，湿润的桩垫不得用于沉桩作业，须进行翻晒，干燥的桩垫方能起缓冲作用。

10、对于强风化珊瑚礁砾砂岩层埋深较浅的地质钻孔，其沉桩至设计标高，需要桩尖进入较深的风化岩层内，可以选择桩靴长度7-8m，而PHC桩段相对短的基桩，更容易达到桩尖设计标高。

11、因珊瑚礁砾砂岩地质PHC桩沉桩终锤标准采用桩尖设计标高为主、贯入度为辅的收锤标准，对于沉桩过程中，对于总锤击数超过3000锤，而距离设计标高超过3m，且连续三阵的贯入度均小于1mm/击的基桩，应进行桩内孔灌水，观测侧壁是否有渗水现象，并请求进行设计校核，设计按照最小入土深度、基桩压向承载力、基桩水平抗力等参数进行符合，对于设计参数不满足要求的基桩应进行补桩，校核结果满足要求的基桩可以停锤进行下一根桩沉桩施工。

12、沉桩后应及时进行夹桩，防止海浪及后续的抛石作业对基桩桩位造成影响。

13、重力式老码头改造工程，应先进行PHC桩沉桩施工、后进行方块的礁石垫层疏浚作业，可以较好防止沉桩作业对于老码头稳定性的影响；带既有护岸结构老码头改造工程，也应先进行PHC桩沉桩施工、后进行护岸坡脚石疏浚作业，对于既有护岸的稳定性较为有利。

14、对于重力式老码头改造工程，PHC桩可以采用外凸十字桩尖的钢桩靴，其基桩穿透能力较强，破岩层能力较强，沉桩施工对于老码头方块的水平位移控制较为有利；带既有护岸结构的老码头改造工程，PHC桩可以采用内嵌十字桩尖形式的钢桩靴，既能有利于穿透现有护岸结构，而且对于基桩的桩心偏位现象能较好的控制。

15、对于安装有光纤光栅传感器的试验桩15，传感器线条从排水孔印出来，需要进行绑扎并固定在桩体下方，并在吊起、施打过程中，应采用钢丝将线盘固定在桩体上，防止沉桩的巨大冲击力对传感器造成伤害。

16、对于重力式老码头改造项目和带既有护岸结构的老码头改造项目，应采用地质钻机进行开孔并埋设深层位移计，监控PHC桩沉桩过程中老结构的水平位移，防止桩锤振动过大而导致老结构失稳。

17、应采用锚索计和油压表双重对比，确保千斤顶13的输出力偏差小于5％。

工程实例

工程位于印度洋西海岸的坦桑尼亚达累斯萨拉姆港，共扩建8个泊位，码头岸线长度为1681.4m。采用800mm及1000mm直径PHC桩作为桩基础，共1014根，含直桩以及8：1、6：1、3：1倾角的斜桩，PHC桩钢桩靴长度为1.5m、4.0m、5.0m和7.0m。单个结构段内部平行于码头岸线方向轴之间的PHC桩间距为8m，垂直于码头岸线方向，直桩排架之间的间距为5.8m，仰俯桩之间的间距为1.8m，斜桩与直桩排架间的间距为5.6m，共7排。项目为该国近50年来首个港口工程项目、首次采用PHC桩作为桩基础，并无可供参考的工程案例。项目桩基汇总情况如下表所示，单个结构段平面布置见图8所示。

设计要求不同管径以及不同桩靴长度PHC桩均沉桩至设计标高或者达到终锤标准，不能达到设计标高以及收锤标准的基桩，采用高低应变检测的方法，检测其承载力值的大小以及桩身的完整性。

沉桩收锤标准

沉桩施工采用永安YC-30锤，锤芯重量为30吨，额定打击能力为450kN.m终锤锤芯跳高为0.3m，800mm和1000mm的PHC桩径终锤标准采用设计桩尖标高和贯入度双控的标准：

①最后三阵，每阵10击，平均贯入度≤5mm/击，且达到设计标高，可以停锤；如果达到设计标高贯入度仍大于5mm/击，应继续锤击直至贯入度小于5mm/击；

②未达到设计标高，平均贯入度≤3mm/击(最后三阵，每阵10击)，且桩尖距设计标高≤1.0m，可以停锤；

珊瑚礁砾砂岩PHC桩成桩规律统计分析

对两种不同桩径基桩持力层进行分析，其钢桩靴长度均为1.5m。800mm径和1000mm径PHC桩进入强风化珊瑚礁砾砂岩深度见图9图10所示，负值为桩尖距离强风化珊瑚礁砾砂岩层顶面距离。

图9和图10为800mm径和1000mm径基桩分别200根桩的统计，如图示，持力层为强风化珊瑚礁砾砂岩总数分别为152根和183根，分别占比为76.0％和91.5％，2种基桩进入强风化珊瑚礁砾砂岩深度均值分别为2.81m和4.97m，相当于3.5倍桩径和5.0倍桩径，1000mm径基桩进入强风化岩层深度均值深2.16m，其余的基桩持力层均为硬粘土，其标贯击数大于35击。

图11和图12为800mm径和1000mm径基桩总锤击数统计，2种基桩的总锤击数大部分值在800击至2500击之间，800mm径和1000mm径的总锤击数均值为2308击和1569击，800mm径基桩的总锤击数较1000mm基桩多47.1％。

图13和图14为2种桩径基桩达到收锤标准的贯入度时，其实际桩尖标高和设计标高对比图，可知，800mm实际标高均值比设计标高均值少0.8m，而1000mm径基有135根基桩实际桩尖标高比设计标高大，当桩尖大于设计值时，继续沉桩至贯入度为5mm/击，此时桩尖标高比设计值深约3.5m。如下表所示，为800mm径和1000mm径基桩终锤统计；

下表为2种桩径基桩的终锤参数统计，可知，800mm径基桩收锤标准均到达了设计标高，并且收锤标准①和终锤标准②的基桩分别为95根及106根，相差不大，而1000mm基桩采用收锤标准①进行终锤的比列为93.5％，且有135根基桩桩长比设计值大，因此对3根达到设计桩尖标高而贯入度大于5mm/击，基桩进行高应变检测。

由上表可知，达到设计桩尖标高时，其终锤贯入度值在8.6-9.7mm/击之间，均无法满足5mm/击的收锤标准，但其复打单桩承载力均满足10000kN的要求，三根基桩的速度曲线桩底反射区均位于0轴以下，力曲线和速度曲线分离明显，入岩反应强烈，优化了1000mm径基桩收锤标准，修改如下：

①最后三阵，每阵10击，平均贯入度≤10mm，且达到设计标高，可以停锤；如果达到设计标高贯入度仍大于10mm，应继续锤击直至贯入度小于10mm；

②未达到设计标高，平均贯入度≤3mm(最后三阵，每阵10击)，且桩尖距设计标高≤1.0m，可以停锤；

后续沉桩施工中，经过优化后的1000mm基桩其承载力满足要求，553根基桩是采用优化后的桩长进行预制和施工，其总设计桩长能节省1231m，为项目节省了大量的成本和提供了施工工效。

本发明的珊瑚礁砾砂岩地质老港改造项目PHC桩沉桩施工工法中，提出了通过对珊瑚礁砾砂岩地质800mm径和1000mm径PHC桩各200根桩尖标高、贯入度、承载力分析，提出并优化了该地质条件下上述两种桩径的收锤标准。在800mm和1000mm径PHC桩制桩过程中，桩内埋设光纤光栅传感器，结合破坏性的静载荷试验进行桩侧阻力测试，量化了珊瑚礁砾砂岩地质的PHC桩侧摩阻力值；适用于珊瑚礁砾砂岩地质PHC桩桩基设计、沉桩施工，包括珊瑚礁砾砂岩岩性分析、基桩持力层选择、沉桩桩锤选择、设计承载力优化、终锤标准、桩靴选择、不同桩靴PHC桩穿透性能选择等；适用于老港改造项目沉桩施工对原有重力式码头稳定性影响以及坡脚石疏浚作业和沉桩的施工工艺顺序、带既有护岸结构老码头沉桩施工对于护岸结构稳定性影响。

本发明的珊瑚礁砾砂岩地质老港改造项目PHC桩沉桩施工工法中，珊瑚礁砾砂岩地质800mm和1000mm径PHC桩终锤标准，均以设计标高为主、贯入度为辅的收锤标准，1000mm径PHC桩的贯入度值应比800mm径贯入度稍宽松；在相同的地质条件下，外突十字桩尖的PHC桩的穿透性能最强，内嵌十字桩尖钢桩靴PHC桩穿透性能次之，纯钢护筒桩靴的PHC桩穿透能力最弱；在相同的地质条件下，带斜角坡板能减少基桩沉桩过程的土阻力，PHC桩贯入度较大，穿透性能较强。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。