1、Construction&DesignForProject工程建设与设计1 引言乌玛哈特岛酒店桩基项目位处沙特西部红海沿岸，隶属由沙特王室主导的红海开发项目（Red Sea Project）。作为沙特重大再生旅游项目，红海开发项目计划将红海沿岸50座岛屿、休眠火山等区域打造成类似马尔代夫的超级观光度假区，预计将提振沙特旅游业产值年增40亿美元，是旨在降低对石油依赖的沙特“愿景2030”经济转型计划的一部分。沙特西海岸属于沉积区地质条件，其上层主要由沙土、粉沙土及砾石层组成，下层则广泛分布着珊瑚礁灰岩1。预应力高强混凝土管桩（Prestressed High-intensity Con-cret
2、e，PHC管桩），不仅具有强度高，耐打性好，穿透力强，施工速度快等优点，而且还有承载力高的特点2。故PHC管桩适用性非常广，不仅适用于一般性土层，而且可打入密实的砂层和强风化岩层3。PHC管桩在沙特区域首次使用，在珊瑚礁灰岩地质区域的PHC管桩施工案例较少。然而，PHC管桩相比其他桩型来说，其价格较低，施工效率高，且对环境破坏较少，更为经济环保，在沙特未来的工程建设中有着广阔的应用前景。2 工程概况2.1基本情况乌玛哈特岛分为9-3岛、9-4岛及9-5岛，酒店桩基项目主要包括水上栈桥桩基工程和水上别墅桩基工程，共设计PHC管桩3 300根。单桩最大设计竖向抗压承载能力700 kN,单桩最大竖向
3、抗拔承载能力250 kN。2.2地层情况1）表层土。松散细砂层：非常松散（地表层）至中等密度，随深度而变密，带有珊瑚和贝壳碎片的细粗砂层。地层厚度一般为2.017.0 m，平均厚度8.6 m。中密细砂层：非常松散【作者简介】董川（1988），男，重庆人，工程师，从事市政工程研究。沙特西海岸珊瑚礁岩地质 PHC 管桩施工技术PHC Pipe Pile Construction Technology in Coral Reef Rock Geology,West Coast of Saudi Arabia董川（中交四航局第二工程有限公司，广州 510230）DONG Chuan(The China
4、 Second Engineering Company of CCCC Fourth Harbor Engineering Co.Ltd.,Guangzhou 510230,China)【摘要】沙特红海开发项目拥有众多珊瑚岛礁，乌玛哈特岛水上建筑物采用了 PHC 桩基础。论文介绍了珊瑚礁岩地质条件下运用液压冲击锤进行 PHC 管桩沉桩的施工技术，解决了该项目施工中遇到的特殊问题，积累了特殊地层条件下 PHC 管桩施工的经验，为后续 PHC 管桩在沙特地区的推广应用提供参考。【Abstract】The Saudi Red Sea development project has numerous
5、coral reefs,and the water structure of Ummahat Island has adopted PHCpile foundation.This paper introduces the construction technology of PHC pipe pile driving with hydraulic impact hammer under coral reefrock geological conditions,solves the special problems encountered in the construction of the p
6、roject,accumulates the experience of PHCpipe pile construction under special stratum conditions,and provides reference for the subsequent promotion and application of PHC pipepile in Saudi Arabia.【关键词】液压冲击锤；PHC 管桩；施工技术；珊瑚礁岩【Keywords】hydraulic hammer;PHC pipe pile;construction technology;coral reef r
7、ock【中图分类号】TU753【文献标志码】B【文章编号】1007-9467（2023）01-0158-03【DOI】10.13616/ki.gcjsysj.2023.01.251158（地表层）至中等密度，随深度而变密，带有珊瑚和贝壳碎片的细粗砂层。地层厚度一般为3.017.0 m，平均厚度10.6 m。1B层：中等至非常致密的，砂质至粗钙质粉砂质的珊瑚砾石层。地层主要延伸至松散细砂层/中密细砂层以下至岩层（厚度在15 m）4。2）岩层。强风化珊瑚岩层：细粒到粗粒珊瑚状石灰岩。强风化到轻微风化，极度至轻微破裂。基岩面位 于海床 下6.018.0 m。标准贯入试验，得到的试验击数通常为50击或
8、过早拒蚀，表明地层中存在致密到非常致密的物质，这些可能代表地层中强风化/弱风化带。3PHC 管桩的供应3.1PHC 管桩的生产与运输1）沙特当地无PHC管桩生产厂家，只能通过其他国家的供应商采购。经过运输距离、生产能力、发运船期等对比，最终选择了马来西亚分公司（Industrial Concrete Products Sdn Bhd,ICP）生产的管桩。本项目管桩直径分别为450 mm、500 mm及600 mm，管桩长度分别为6 m、9 m及12 m，强度等级为80等级，管桩类别为C类。2）PHC管桩运输距离长，转运次数多，产品保护难度较大，在运输过程中采用专项措施进行成品保护。3.2PHC
9、 管桩的质量检验PHC管桩经过长距离的运输到达沙特延布港，卸船时必须进行质量检查。管桩成品桩质量检验项目为：强度检验、外观检验、桩径检验、桩长检验、厚度检验、保护层厚度检验、端板平整度检验、桩体弯曲检验。经逐根检查合格后方可接收，不合格的管桩做好记录并标记。4锤击 PHC 管桩施工锤击PHC管桩的施工工艺流程如图1所示。图 1锤击 PHC 管桩的施工工艺流程4.1试桩试验及设备选用选择具有代表性的区段进行试桩试验，其中9-3岛试验数量为5根，9-4岛及9-5岛试验数量为6根，并根据试桩结果确定了工程桩设计5。管桩施工采用HHP14型液压打桩锤，锤重14 t，锤体总质量21 t。该设备操作简单、
10、打击力强劲、自动化程度高、污染小、噪声低，适用于不同土质、不同作业环境的打桩基础作业。4.2施工场地条件乌玛哈特岛打桩作业区域为水深较浅，海床面标高大多为-2.0-0.5 m，局部地区为-4.0 m，当地平均海水平面为0.6m，绝大部分水深约为1.5m。经过方案对比验证，决定采用疏浚材料珊瑚礁砂回填形成施工平台及临时道路，顶面标高为1.0 m，待完成打桩施工后再进行反挖，恢复海床原貌。值得注意的是，回填过程中需要将大的珊瑚礁石剔除，防止其在PHC管桩下沉过程中造成桩位及垂直度出现较大偏差。4.3打桩机就位依据桩位图及测量控制点，由专业测量技术人员采用全站仪测放桩位。沉桩前复核桩位，沉桩过程中进
11、行桩位监测，沉桩完成后进行桩位复测。桩位偏差允许值为75 mm，桩身垂直度偏差允许值为桩长的1/75。打桩机桩架必须垂直，可通过液压系统调节垂直度，采用全站仪检查。4.4桩靴焊接针对珊瑚礁岩地质，配备了不同规格的桩靴，长度分别为300 mm、500 mm、1 000 mm、1 500 mm。针对珊瑚礁岩层穿难以穿透的问题，采用破岩桩靴，增强破岩能力，使管桩顺利穿透珊瑚礁岩层，以满足设计桩长要求。4.5管桩的起吊管桩就位后，现场技术员采用红色油漆在桩身划出刻度线，以整数米为刻度标记，按桩端至桩顶的顺序标注。以便观察管桩入土深度及每米锤击数。PHC管桩提前摆放于打桩点50 m范围以内，再由吊车使用
12、专用吊钩以两头勾吊法依次将管桩送至打桩机前，用由桩机起重吊钩将管桩单点起吊并喂入桩帽，吊点设在桩顶向下1/3桩长处。4.6打桩施工1）桩位对中：将管桩对准桩位中心，用桩锤自重将管桩压入土层，稳定桩身，调正桩身、桩锤、桩帽，中心线重合、竖直。采用2 m靠尺检查管桩各方向垂直度，确保桩身垂直度偏Construction Technology工程施工技术159Construction&DesignForProject工程建设与设计差1/75。并在管桩两个正交方向上做距离1 m的护桩，以便随时检查桩身偏位。2）稳定桩身：第一节桩开始打入时，控制好桩锤起落高度，采用手动控制液压锤，以20 cm跳高将管桩
13、慢慢送入土层中，并随时观察管桩中心位置及垂直度，确定满足要求后，再转入液压锤自动控制模式，正常施打。如有必要，将管桩拔出重新对桩，直至满足要求。3）锤击沉桩：根据液压锤的锤击能量及PHC管桩承载的最大轴力，桩锤跳高控制在40 cm以内。4）终桩停锤：根据本工程的特殊地质条件，施工中以贯入度控制为主，以设计标高控制为辅。根据现场施工经验，贯入度小于7 mm/击时，表明桩端进入到珊瑚岩层，若还未达到设计标高，则继续锤击3阵，按每阵10击，贯入度30 mm/10击为收锤标准。收锤后进行高应变检测，以确认该桩承载力满足设计要求。4.7接桩及防腐处理PHC管桩配置2节以上的需进行接桩，采用焊接连接。管桩
14、端板焊缝坡口高度、宽度为15 mm，焊缝高度要求比成品管桩高1 mm，采用二氧化碳气体保护焊进行管桩接口焊接。管桩焊接前，将连接板粘带沙土及防腐涂层清理干净；管桩对接时，保证上、下管节的中心线及边线对齐，焊接时由2个焊工同时进行对称焊接，焊接层数2层，焊接完成后应进行外观检查；管桩接口焊接完成后，保证不少于5 min的冷却时间；管桩焊接接口采用专用防腐涂料，焊口冷却后进行涂刷，涂刷2遍。5 存在问题的处理本项目施工中遇到了不少问题。PHC管桩实际打入桩长与设计桩长存在较大偏差，有正偏差，也有负偏差。对于负偏差，在施工中采用更换破岩桩靴、辅助引孔、加厚桩垫等方法进行沉桩；对于部分区域地层软弱，桩
15、尖达到设计高程后贯入度仍较大，则调整桩型配置，增加桩长，打至沉桩贯入度满足设计要求。珊瑚礁岩地质情况复杂，有10根PHC管桩在沉桩过程中触及较硬珊瑚礁石直接爆裂，这10根桩不能使用。对于损坏的PHC管桩，采用引孔设备将其拔出，重新沉桩。PHC管桩沉桩过程中桩身偏斜，垂直度偏差超过规范允许值。对于入土较浅的PHC管桩，采取拔出重打的方法进行纠正；对于已经打入较大深度，不能直接拔出的PHC管桩，请设计技术人员进行分析，验算桩基能否满足设计要求。PHC管桩经过长距离运输损坏数量较大。对于已经损坏的桩，在进场验收时做好标记，拒绝使用；要求管桩承运单位采取严格的装卸、装运控制措施，减少运输过程中的桩损；
16、对每一批次PHC管桩购买运输保险，签订保险合同，减小运输损失。6检测结果对PHC管桩试桩进行竖向抗压静载试验、竖向抗拔静载试验、高应变检测、低应变检测。对PHC管桩工作桩进行高应变检测，频率取总桩数的5%；低应变检测，全数检测。竖向抗压静载试验数量8根，平均总沉降量5 mm，单桩竖向承载力特征值350 kN。竖向抗拔静载试验数量5根，平均抗拔量为2 mm，单桩竖向抗拔承载力不小于250 kN。高应变检测数量为180根，管桩总承载能力均大于设计要求。低应变检测数量为3 300根，全部为类桩。7结语PHC管桩具有强度高、耐打性好、穿透力强、施工速度快、承载力高等特点，并且其经济性、环保性与灌注桩相比优势明显。由于缺少PHC管桩供应商及相关工程应用实例，PHC管桩并未在沙特地区投入使用。红海北部地区的乌玛哈特岛酒店项目是PHC管桩在沙特地区的首次工程实践，本项目证明了PHC管桩用于珊瑚礁岩地质的可行性，为后续PHC管桩在沙特地区的应用提供了借鉴。随着相关技术的应用示范及后续推广，能为我国建筑企业在国外的工程建设提供更为强力的技术支持，继而产生更大的社会效益和经济效益。【参考文献】1刘志伟，杨
