港口工程水下鉆孔灌注樁施工分析

黎遠(yuǎn)征

摘要：在港口的工程建設(shè)當(dāng)中，水下鉆孔灌注樁是我們常會見到的技術(shù)工藝之一。這種施工方法的適應(yīng)能力比較強，而且成本投入不高、工期短，還具備較強的抗震能力，發(fā)生沉降的可能性也低，因此被廣泛運用于港口建設(shè)當(dāng)中。本文主要分析探討了鉆孔灌注樁的施工工藝以及施工時的注意事項，希望能為廣大港口建設(shè)者帶來一定的參考。

關(guān)鍵詞：港口工程 水下鉆孔灌注樁 施工

1.前言

隨著我國經(jīng)濟建設(shè)步伐的加快，我國的港口建設(shè)也得到了很大的發(fā)展空間，而在港口工程的建設(shè)當(dāng)中，因為其施工環(huán)境比較復(fù)雜，成本也高，因此更需要我們采取實用而且科學(xué)的建設(shè)方法來提高工程的質(zhì)量。水下鉆孔灌注樁就因為其施工簡便、承載能力強等優(yōu)勢而被大量應(yīng)用于港口建設(shè)中。為確保整個工程的質(zhì)量，在灌注樁的鉆孔、清孔以及混凝土灌注三大施工步驟中我們都需要注意保證其施工質(zhì)量。

2.鉆孔施工分析

2.1 正循環(huán)鉆孔施工

正循環(huán)施工方式指的是，在鉆機轉(zhuǎn)動的時候會帶動鉆頭以及鉆桿一起運作，繼而使其能夠破碎巖土，鉆孔時我們可以通過泥漿來達到保護孔壁的同時將孔里面的一些殘渣帶走的目的，而整個泥漿運動的循環(huán)過程，其構(gòu)成包括鉆桿、鉆孔、泥漿池以及泥漿泵，這個過程就是正循環(huán)施工方式。如圖1所示，當(dāng)泥漿流經(jīng)泥漿泵然后到達鉆桿里之后會經(jīng)過鉆頭而噴出來，繼而使得碎渣會跟著鉆桿與孔之間的縫隙而流出孔外，再流到設(shè)定好的泥漿池里邊，泥漿沉淀之后還能繼續(xù)用于下一次的施工。

2.2 反循環(huán)鉆孔施工

反循環(huán)回轉(zhuǎn)施工方式指的是，在樁頂?shù)牡胤窖b置一個護筒，注意護筒的直徑必須較之樁徑還要高出15%左右，同時護筒里的水位也要比自然地下水位高于2米，以此保證孔壁里的每一個地方都能夠有超過0.02MPa之上的靜水壓力，這樣才不會使孔壁出現(xiàn)坍塌的情況。所以在鉆挖的時候不需要使用套管，在鉆機進行施工作業(yè)的時候，其旋轉(zhuǎn)盤會將鉆桿頭部的鉆頭自然帶動起來鉆挖內(nèi)土。

3.清孔施工

3.1 清孔的作用

做清孔工作主要有以下幾大作用：首先，它可以讓孔里面的泥漿不停的進行替換，以此來減少泥漿的相對密度以及粘度等等相關(guān)指標(biāo)，同時孔底里沉淀下來的渣土數(shù)量就能夠大大降低，以防樁孔因為泥漿的沉淀而出現(xiàn)倒塌和下陷。其次，當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展很快，工程施工的技術(shù)和工藝都有了很大的改進，讓大直徑的鉆孔樁得到了大規(guī)模的應(yīng)用，這樣一來，徹底清理干凈孔底余留下來的殘渣能夠更有效的通過樁底部存在的原來的土層來進行支撐，以加大直徑較大樁自身的承受力。第三，在做混凝土的水下灌注作業(yè)以前，將孔內(nèi)的殘留的物質(zhì)清除干凈還可以讓施工人員在測量和灌注的時候更精確更順利，以此來確保混凝土的質(zhì)量，從而最大程度的避免因為混凝土質(zhì)量不過關(guān)而發(fā)生斷樁等事故。

3.2 清孔的標(biāo)準(zhǔn)要求

清孔的時候必需要保證正確的施工順序和施工方法，以確保其質(zhì)量有所保證，一般我們要求清孔時必須達到以下三個標(biāo)準(zhǔn)：首先，清孔工作完成以后，其孔底里余留的沉渣的高度和端承樁之間的比例必需要小于50毫米，和摩擦樁之間的比例要小于300毫米。另外，端承摩擦樁與摩擦端承之間的比要小于100毫米。第二，當(dāng)清孔作業(yè)完成之后，在灌注之前要確保灌注的混凝土要符合以下標(biāo)準(zhǔn)：孔底500毫米以內(nèi)全部泥漿的比重都需要小于1.25，其含砂率則應(yīng)小于8%，粘度要確保小于28s。最后，在孔口做完檢查之后就應(yīng)該立刻對其進行清孔作業(yè)，若是間隔時間越長，則沉淀下來的泥漿和鉆渣等物質(zhì)就會越多，這樣一來就會讓清孔作業(yè)變得比較困難，甚至?xí)虼硕霈F(xiàn)坍塌的情況。當(dāng)清孔工作完成以后還須盡快做好混凝土的灌注工作，以此確?；炷恋馁|(zhì)量。

3.3 清孔新工藝

應(yīng)用空壓機式吹砂管的反循環(huán)來進行清孔作業(yè)的工作原理是：通過利用軟風(fēng)管將空氣吹到管底里面，借此讓泥漿化成密度比較低的泥漿空氣混合物，然后在水壓力的作用之下順著吹砂管而流出來，在這個過程當(dāng)中，泥漿的流動速度非?？?，它會帶動樁孔內(nèi)的沉渣一起流到孔外。而已經(jīng)沉積下來的泥漿會出現(xiàn)循環(huán)流動，再次流入樁孔內(nèi)，這樣一來就能夠確?？桌锩娴乃槐３植蛔?，直到將沉渣清理干凈并滿足相關(guān)規(guī)定和施工設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的要求才能停止作業(yè)。這種方式也被稱之為氣舉法，因為它是利用氣體進行上舉的作用來達到清理樁孔沉渣的目的。

該方法在清孔方面的優(yōu)勢主要是清孔花費的時間比較短，能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的清孔作業(yè)，在樁孔比較深的情況下作業(yè)一樣能夠達到比較高的工作效率。而且因為花費的時間比較短，因而它還能夠大大減少塌孔以及直徑被縮小的情況發(fā)生。

相對的，這種清孔方法也有其缺陷：首先，它所需要使用到的機器設(shè)備比較多，作業(yè)的工序也比較繁雜，正是因為這一原因而導(dǎo)致在作業(yè)過程中經(jīng)常出現(xiàn)施工差錯，致使一些不必要的問題和麻煩出現(xiàn)。第二，要是吹砂管連接頭用法蘭連接的話則很容易出現(xiàn)接管和拆管的時間都比較長的情況，但如果連接時用的是管卡，卻又很容易出現(xiàn)掉管的情況，一旦出現(xiàn)掉管就會很容易發(fā)生事故而帶來嚴(yán)重的后果。最后，因為吹砂管的直徑比較小，因此在孔底殘留下來的粗渣清理方面，該方法并沒有突出的長處。

4.水下混凝土的灌注

水下鉆孔灌注樁的施工作業(yè)當(dāng)中，其最重要的一個施工步驟之一便是混凝土的灌注。其施工質(zhì)量對于整個樁基以及工程的質(zhì)量有著直接的影響。所以，施工作業(yè)人員更需要規(guī)范施工方法，并應(yīng)用科學(xué)有效的混凝土灌注工藝進行作業(yè)。

（1）第一批混凝土的灌注

在灌注的時候，需要遵循以下原則，孔徑如果比較大，則第一次灌注進去的混凝土數(shù)量則愈多，但因為混凝土需要的量比較多，因而所需要攪拌的時間會更長，因而混凝土發(fā)生離析的可能性更大。因為第一批混凝土在下落的時候，其和易性會降低，所受的阻力加強，因此導(dǎo)管內(nèi)部充滿混凝土、漏斗里面殘存混凝土的情況時有發(fā)生，這個時候的解決辦法就是提高機器設(shè)施的起重能力，使得混凝土能夠在短時間內(nèi)加到漏斗里，接著輕輕動—下導(dǎo)管即可。

（2）混凝土灌注的后期工作

在灌注的時候，如果出現(xiàn)混凝土下落不順利，出現(xiàn)一段時間內(nèi)的停留則說明其流動性不佳，繼而致使阻力加強，泥漿的流動性也會隨之變差，最終致使骨料都附在了導(dǎo)管壁上，摩擦力也會隨之加強而導(dǎo)致了混凝土不能下落，讓樁出現(xiàn)斷裂的清孔。與此同時，骨料里的縫隙并不少，要是在這種情況下接著注入混凝土，那么就會出現(xiàn)高壓氣囊，把管節(jié)之間那些有密封作用的膠墊給擠破，最終出現(xiàn)管節(jié)漏水，混凝土呈蜂窩狀，則灌注樁的質(zhì)量就會受到嚴(yán)重影響。

（3）灌注混凝土需要注意的問題

在水下進行混凝土的灌注工作一定要快，以防速度慢而讓泥漿出現(xiàn)大量的沉積致使塌孔。一般來說，每一根灌注樁在灌注混凝土的時間都應(yīng)保持在8小時之內(nèi)。為確保上面一層混凝土的流動性保持不變，施工人員還要注意提升導(dǎo)管的時候不能超出10米。

本工程為高樁梁板式結(jié)構(gòu)，碼頭平臺長30On，寬3m，共設(shè)34個排架，間距9m；引橋長63.4m，寬15m，設(shè)6個排架，間距10m。碼頭樁基共有嵌巖灌注樁328根。其中碼頭平臺Φ1200mm的樁284根，Φ1600mm的樁20根；引橋Φ10OOmm的樁12根，Φ120Omm的樁12根。最大樁長59.41m，最小樁長5.21m。樁嵌入中風(fēng)化巖深度分3.5m、4m和4.5m三種。

5.結(jié)語

在港口工程的建設(shè)當(dāng)中，鉆孔灌注樁是最常用到的施工技術(shù)，而這一施工技術(shù)多為水下作業(yè)，所以不僅作業(yè)的過程很難進行質(zhì)量監(jiān)督，在灌注完成之后也不會開挖來驗收其質(zhì)量。所以，在整個施工過程當(dāng)中，施工人員更需要注意按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和工程的施工方案要求來進行作業(yè)，確保每一道工序都符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，以此保證工程的質(zhì)量。endprint