水運(yùn)工程施工中的灌注樁設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用

王文博

摘要：灌注樁設(shè)計(jì)技術(shù)由于經(jīng)濟(jì)性好而且承載力高并且施工工藝已經(jīng)逐漸成熟開始廣泛應(yīng)用于水運(yùn)工程建設(shè)施工。本文基于對(duì)這門技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)的分析，闡述了水運(yùn)工程施工中應(yīng)用灌注樁技術(shù)的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)和難點(diǎn)所在，并提出了應(yīng)對(duì)策略和施工過程中的注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：水運(yùn)工程；灌注樁設(shè)計(jì)；灌注樁技術(shù)

中圖分類號(hào)：U658.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-7973（2016）03-0070-02

我國的地理環(huán)境比較復(fù)雜，而水運(yùn)工程項(xiàng)目通常需要在更為復(fù)雜的水環(huán)境之上施工，因此很容易受到各種自然客觀條件的影響限制。再加之水運(yùn)工程的建設(shè)往往涉及多工種交叉施工作業(yè)，因此更容易出現(xiàn)設(shè)計(jì)施工方面的技術(shù)難題，例如應(yīng)用灌注樁設(shè)計(jì)施工方面就存在著不少質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)和施工難題。

1灌注樁設(shè)計(jì)技術(shù)的分類和優(yōu)缺點(diǎn)分析

依照成孔方式可以對(duì)灌注樁進(jìn)行分類，從使用廣泛度的角度劃分，基本上可以分為鉆孔灌注樁和嵌巖灌注樁兩種，通常使用較多的一種是嵌巖灌注樁，適用于各種工程之中?？紤]到嵌巖灌注樁是一種新型技術(shù)，可以在各種復(fù)雜的地質(zhì)條件下使用。此技術(shù)擁有如下優(yōu)點(diǎn)，首先借助于基礎(chǔ)巖石自身特有的承載性，嵌巖灌注樁可以將嵌巖部分作用于其上，獲得滿意的側(cè)阻力以及樁端阻力；其次，嵌巖灌注樁在基巖部分具有沉降小且壓縮性小的特點(diǎn)，所以在形成了群樁之后，柱子本身的承載力不會(huì)因此下降；最后，嵌巖灌注樁擁有較好的抗震性，主要因?yàn)榇思夹g(shù)作為建筑物基礎(chǔ)部分可以在抗震中達(dá)到減震效果。當(dāng)然，要想獲得較好的效果需保證群樁中每一根嵌巖灌注樁都必須合格，絕對(duì)不能過出現(xiàn)任何的紕漏，由此也會(huì)導(dǎo)致工期整體時(shí)間變長，成本變高，施工難度更大，可以說基本上樁柱越深則成本越高。

2水運(yùn)工程施工中應(yīng)用灌注樁技術(shù)存在的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)

2.1灌注樁鉆孔的縮頸現(xiàn)象

在嵌巖灌注樁成樁的過程之中容易出現(xiàn)所謂縮頸的現(xiàn)象，其原因在于在柱子施工過程之中受到了地質(zhì)原因影響。細(xì)致分析縮頸現(xiàn)象的地質(zhì)原因就是在于施工之中灌注樁鉆孔沒有得到有效清理，同時(shí)灌注人內(nèi)的混凝土灌注速度太快，導(dǎo)致了鉆孔周圍壓力過大，最終使得孔洞周圍的雜物跑進(jìn)了孔洞之中，從而使得縮頸現(xiàn)象發(fā)生。

2.2導(dǎo)管連接出現(xiàn)漏水現(xiàn)象

導(dǎo)管連接出現(xiàn)漏水出現(xiàn)的原因，大致上可以說是因?yàn)閷?dǎo)管連接不嚴(yán)所致，最終導(dǎo)致了導(dǎo)管上升速度不斷變快。杜絕此類導(dǎo)管連接出現(xiàn)漏水現(xiàn)象的發(fā)生，需要施工人員將連接處綁好，才能夠確保導(dǎo)管深入地插入混凝土，不會(huì)出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。

2.3施工完成后灌注樁斷裂

灌注樁斷裂的主要原因是是因?yàn)橘|(zhì)量不合格，如果在施工過程之中沒有注意到導(dǎo)管插入的深度不夠，同時(shí)灌注的時(shí)候，混凝土無法有效凝結(jié)，那么就會(huì)柱體斷裂的現(xiàn)象。除此之外有時(shí)因灌注的時(shí)間過長，也可能是過慢，均容易出現(xiàn)水在孔洞之中阻止混凝土凝結(jié)或把混凝土稀釋。

要想有效且高效地解決水利工程中鉆孔灌注樁技術(shù)的質(zhì)量問題，必須做到以下三個(gè)方面：首先是使用符合規(guī)格以及質(zhì)量要求的施工原材料；其次對(duì)施工人員進(jìn)行崗前培訓(xùn)，讓施工人員熟悉掌握施工技巧，擁有責(zé)任心；最后在整個(gè)施工之中務(wù)必要嚴(yán)格要求，建立嚴(yán)格的體系，從時(shí)間到工藝全方位進(jìn)行把控。

3水運(yùn)工程施工中應(yīng)用灌注樁技術(shù)存在的難點(diǎn)所在

3.1船塢吹填區(qū)軟地基灌注施工難點(diǎn)

一般情況下船塢的吹填區(qū)主要在地質(zhì)較軟的區(qū)域內(nèi)完成，所以導(dǎo)致了施工擁有難度。施工難點(diǎn)主要分為兩個(gè)方面，分別是鉆孔設(shè)備因地基區(qū)域的承載力太差無法準(zhǔn)確有效駐位使用；由于地基太軟所以樁孔無法保證正確有效的形狀，同時(shí)地基太軟還可能導(dǎo)致鉆孔設(shè)備因自身的震動(dòng)出現(xiàn)樁孔移位。

3.2碼頭拋石棱體上灌注樁施工難點(diǎn)

在碼頭拋石棱體上灌注樁施工并非易事，為了表述清楚，下以某碼頭工程為例說明。此碼頭建有一個(gè)萬噸級(jí)造船的平臺(tái)滑道板位于自身碼頭后方。為了建設(shè)該碼頭，必須進(jìn)行安裝沉箱以及墻后回填，從而實(shí)現(xiàn)基本的陸域施工條件。在經(jīng)過了沉箱安全和回填之后，可以在陸地區(qū)域進(jìn)行灌注樁施工。由于拋石棱體直接連著基床，海水可以在縫體之中自由流動(dòng)導(dǎo)致了灌注樁護(hù)壁泥漿遭受著嚴(yán)重侵蝕，所以成孔相當(dāng)不易。此時(shí)應(yīng)利用泥漿護(hù)壁自身特點(diǎn)原理，采用鉆孔內(nèi)放入粘土的方式減少施工中孔壁塌落量，確保樁孔形狀得以順利形成。由于在形成陸域的施工之中采用了大體積石塊回填以減少沉箱后方壓力，可是沉箱本身也是石塊，所以在沉箱后方進(jìn)行成樁便無法采用上述的裝漿方法，泥漿會(huì)從石塊中流出，而石箱無法保護(hù)孔洞內(nèi)壁，所以無法成孔。

4水運(yùn)工程應(yīng)用灌注樁設(shè)計(jì)施工的具體方法

4.1采取水上灌注樁施工方式

水上灌注樁施工方式由于存在著經(jīng)濟(jì)和可行性的缺點(diǎn)，所以在使用時(shí)應(yīng)該格外注意。此方式的缺點(diǎn)如下：第一，成本較高，由于在水上作業(yè)必須埋設(shè)鋼護(hù)筒，還需施工船配合，所以成本較高；第二，在成孔之后需跑拋填的后續(xù)棱體，但是棱體拋填難度會(huì)逐漸變大，并且還需要保護(hù)樁身，風(fēng)險(xiǎn)高。第三，如果打樁成功，但是樁身回填之前埋的太淺則會(huì)導(dǎo)致樁身的倒坍。第四，將護(hù)筒底部埋設(shè)于沉箱拋石的石基床上存在著較大的難度。上述四個(gè)缺點(diǎn)導(dǎo)致了一般情況之下水上灌注樁施工相比于其他方式而言更加需要謹(jǐn)慎而為。

4.2優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的方法

漏水情況在施工之中較為常見，但是在灌注樁施工出現(xiàn)了漏水現(xiàn)象，僅僅是從施工工藝上進(jìn)行改進(jìn)，效果不大。需要指出回填大石塊的施工條件下，要想利用改進(jìn)工藝來實(shí)現(xiàn)防止漏水，缺少可行性。

要想獲得較好的施工方案，應(yīng)該從加厚沉箱厚壁的角度出發(fā)，既在沉箱厚壁上直接安裝滑道板。這種施工工藝不僅可以方便水上作業(yè)，同時(shí)操作也比較簡單，但是需要注意，在實(shí)施此方法的時(shí)候，應(yīng)確保施工前的沉箱的厚度足夠。

4.3采用石灰攪拌淤泥的方法

傳統(tǒng)的施工工藝之中，主要采用的是石灰和表層淤泥進(jìn)行一起攪拌的方式，這樣的方法有著較大的缺點(diǎn)，既施工過程結(jié)束之后，淤泥與石灰攪拌會(huì)形成硬度硬殼。

所以在施工之中應(yīng)該考慮到施工當(dāng)?shù)赜倌嗟膶?shí)際情況，依據(jù)此情況再進(jìn)一步確定石灰摻加量，進(jìn)行增減，一般而言定石灰摻加量無論何種情況都不應(yīng)超過10%。事實(shí)上，水泥攪拌樁與石灰攪拌淤泥原理一致，兩者首先都需要水分的參與，石灰或者水泥在攪拌之中都需要水。其次，兩者凝結(jié)之后都會(huì)形成有一定強(qiáng)度的固體。時(shí)間上，以大連碼頭建筑的經(jīng)驗(yàn)來看，夏季有四五天時(shí)間即可，強(qiáng)度足夠施工需要。

4.4振動(dòng)錘埋設(shè)鋼護(hù)筒的方法

在水運(yùn)工程之中，如果遭遇淤泥較厚的情況，需要采用振動(dòng)錘幫助埋設(shè)鋼護(hù)筒。采用振動(dòng)錘幫助埋設(shè)鋼護(hù)筒將不需要再擔(dān)心孔壁塌陷帶來的影響。如果孔壁內(nèi)淤泥不會(huì)塌陷，則柱孔的變形意味問題也將得到解決。震動(dòng)錘埋設(shè)方式主要采用鉆機(jī)埋設(shè)鋼護(hù)筒的方法，首先將護(hù)筒放在樁孔上方，然后再將鋼板放在護(hù)筒上方，利用重錘反復(fù)捶打鋼板，從而實(shí)現(xiàn)護(hù)筒埋設(shè)到位。此方法適用于淤泥較少的情況。

5水運(yùn)工程應(yīng)用灌注樁設(shè)計(jì)施工需注意的問題

在水運(yùn)工程之中由于土層之中持力層發(fā)生變化等原因，在灌注樁施工過程中需要注意漏水、漏漿情況。一旦出現(xiàn)了上述情況，緊隨其后便是孔壁坍塌等嚴(yán)重的質(zhì)量事故。因此如果在施工過程之中有泥漿出現(xiàn)了氣泡或者是泥漿漏失，一定要引起注意，因?yàn)榇爽F(xiàn)象為孔壁坍陷的征兆。導(dǎo)致此類事故出現(xiàn)的原因，大體可以歸結(jié)為以下幾個(gè)方面：第一，護(hù)筒形狀不符合或者出現(xiàn)變形，護(hù)筒整體長度也不夠；第二，施工過程之中水頭壓力出現(xiàn)了不足；第三，較高承壓力的地下水位導(dǎo)致漏水、漏漿；第四，如孔中有水出現(xiàn)則為礫石層等處有滲水；第五，濃度不足的泥漿活容重不足；第六，孔壁無法呈現(xiàn)泥膜可能是因?yàn)槌煽姿俣冗^快引起；第七，造孔機(jī)器擾動(dòng)了護(hù)筒底部的土壤；第八，沉放鋼筋破壞孔壁，使得泥膜及孔壁出現(xiàn)了破損。

上述八種情況，可以采取下列幾種措施進(jìn)行解決：選擇坑底或四周含水量最佳的粘土進(jìn)行夯實(shí)，然后在此基礎(chǔ)上完成灌注樁護(hù)筒埋設(shè)施工，在施工過程之中保持護(hù)筒垂直，在1.0-1.5m水頭高度進(jìn)行開孔，最大限度維持最佳高度。如果在施工過程之中在礫石層等土層中出現(xiàn)了大量漏漿現(xiàn)象，則應(yīng)及時(shí)停止施工，選用其他方式。成孔施工過程一旦中止，需密切關(guān)注漏水、跑漿情況。如需反循環(huán)鉆孔作業(yè)，則應(yīng)考慮鉆孔速度不宜太快，否則會(huì)使得孔壁因沒有形成有效泥漿膜從而引發(fā)塌方事故。成孔速度的確定應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況來確定，如在淤泥質(zhì)等較軟的地質(zhì)上成孔速度過快則會(huì)造成孔的樁孔。如若在砂礫等土層上成孔速度過快則會(huì)讓樁徑向擺動(dòng)導(dǎo)致塌方。還需注意，孑L中水的向下流動(dòng)速度最高限速在12m/min，否則極易出現(xiàn)因負(fù)壓導(dǎo)致的坍塌現(xiàn)象。因此嚴(yán)格施工是杜絕上述事件發(fā)生的重要手段，及時(shí)有效地理解設(shè)計(jì)意圖，是確保施工成功的關(guān)鍵。最后需注意，一旦塌方出現(xiàn)，要及時(shí)將孔洞回填至狀態(tài)穩(wěn)定的情況，同時(shí)施工暫停三到五天，然后再繼續(xù)施工。

6結(jié)語

綜上所述，水運(yùn)工程的復(fù)雜性和特殊性導(dǎo)致應(yīng)用灌注樁施工具有一定質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)和施工難點(diǎn)，為了在確保施工進(jìn)度和經(jīng)濟(jì)性的前提下減小施工難度，應(yīng)該從設(shè)計(jì)審查階段就針對(duì)灌注樁設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用多方審查論證以及合理優(yōu)化。對(duì)于應(yīng)用灌注樁設(shè)計(jì)技術(shù)的水運(yùn)工程施工方案制定也應(yīng)該充分考慮有可能出現(xiàn)的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)和施工難點(diǎn)因地制宜提前防控，最后才考慮施工工藝的改進(jìn)創(chuàng)新。