重力式碼頭工程超長(zhǎng)灌注樁施工質(zhì)量控制

丁峰

摘 要：結(jié)合平潭金井作業(yè)區(qū)4#～5#泊位工程建設(shè)情況，碼頭主體后沿軌道梁采用灌注樁基礎(chǔ)，通過超長(zhǎng)沖孔灌注樁（樁長(zhǎng)51m～80m）穿過不同地質(zhì)層所出現(xiàn)的問題，尋求行之有效的解決辦法，使得灌注樁施工質(zhì)量進(jìn)行有效控制。

關(guān)鍵詞：碼頭；超長(zhǎng)樁；施工；質(zhì)量控制

中圖分類號(hào)：TU223 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著施工技術(shù)的發(fā)展，超長(zhǎng)（灌注）樁不僅用于橋梁基礎(chǔ)工程，也用于碼頭主體工程基礎(chǔ)，尤其是對(duì)沉降有較高要求的碼頭軌道梁基礎(chǔ)。本文結(jié)合碼頭主體工程軌道梁基礎(chǔ)灌注樁施工過程中的所出現(xiàn)的典型問題，以及對(duì)問題的有效解決，為今后遇到類似的超長(zhǎng)灌注樁提供施工經(jīng)驗(yàn)。

1.工程概況

平潭金井作業(yè)區(qū)4#、5#泊位建設(shè)岸線長(zhǎng)度730m（含預(yù)留延伸段68.53m）；形成陸域總面積75萬㎡，南側(cè)駁岸長(zhǎng)度550m，北側(cè)駁岸（含東、西兩段）長(zhǎng)度991m；臨時(shí)圍堤長(zhǎng)度937m；碼頭面高程+9.5m，碼頭前沿設(shè)計(jì)底高程-15.4m。碼頭平臺(tái)采用連片式沉箱結(jié)構(gòu)，墻后回填中粗砂。碼頭基礎(chǔ)為10kg～500kg拋石基床。碼頭基礎(chǔ)持力層是采用III4中粗砂混黏性土、III2粉質(zhì)黏土、IV殘積砂質(zhì)黏性土、V全風(fēng)化花崗巖或VI砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖等土層。基床頂高程為-15.4m，沉箱長(zhǎng)×寬×高=19.13m×16.8m×18.2m，前后趾寬各1.5m，單個(gè)沉箱重2968t。沉箱間采用對(duì)接式，空腔內(nèi)設(shè)置倒濾層，變形縫處鋪設(shè)土工布一層。沉箱上現(xiàn)澆C35砼胸墻，胸墻高6.7m，并嵌入沉箱頂40cm，胸墻頂高程為9.5m。沉箱后側(cè)拋石基床頂面鋪設(shè)5mm～80mm混合倒濾層和土工布，其上回填中粗砂。前軌軌道型號(hào)為QU120，門機(jī)軌道型號(hào)為QU80，前軌設(shè)在現(xiàn)澆砼胸墻上，后軌采用軌枕道渣結(jié)構(gòu)，軌距10.5m。由于本泊位結(jié)構(gòu)按10萬噸集裝箱泊位設(shè)計(jì)，因此預(yù)留集裝箱裝卸橋后軌采用鉆孔灌注樁結(jié)構(gòu)，軌距30m。為便于6#泊位后續(xù)施工并滿足與南側(cè)駁岸銜接的需要，3#～5#泊位建設(shè)預(yù)留延伸段長(zhǎng)68.53m。預(yù)留延伸段沉箱尺寸同主體部分，沉箱頂部海側(cè)為現(xiàn)澆C35胸墻，陸側(cè)采用C25現(xiàn)澆塊石砼擋墻，其頂部為現(xiàn)澆C30鋼筋砼擋浪墻，箱頂回填塊石。碼頭后方陸域區(qū)回填砂采用內(nèi)摩擦角≥28°的海砂，為減少碼頭面的沉降，采用振沖加固處理。詳見4#、5#碼頭結(jié)構(gòu)斷面圖，如圖1所示。

2.灌注樁總體情況介紹

本工程后軌道梁基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，灌注樁施工軸線和3#～5#泊位碼頭前沿線平行，距碼頭前沿線35m，共需施工124根灌注樁，具體規(guī)格如下：

φ1200mm灌注樁共76根，樁長(zhǎng)范圍51m～77.5m，φ1400mm灌注樁共48根，樁長(zhǎng)范圍52m～80m，屬超長(zhǎng)樁。本工程設(shè)計(jì)樁基持力層為中風(fēng)化花崗巖，樁端進(jìn)入中風(fēng)化花崗巖深度：φ1200不小于1.2m，φ1400不小于1.5m。樁底沉渣厚度≦30mm。樁身混凝土采用C35水下混凝土，樁底高程采用雙控，即樁底設(shè)計(jì)高程和進(jìn)入中風(fēng)化巖深度的雙控制，詳見樁位布置圖及軌道梁立面圖，如圖2所示。

3.超長(zhǎng)灌注樁現(xiàn)場(chǎng)施工難點(diǎn)及質(zhì)量控制

3.1 灌注樁施工工藝

沖孔灌注樁施工工藝流程圖如圖3所示。

3.2 主要施工難點(diǎn)及解決方法

3.2.1 工程施工難點(diǎn)

（1）沖孔進(jìn)入砂層的施工難點(diǎn)

該處有約25m的砂層，砂層的特點(diǎn)是松散，膠結(jié)性差，且孔壁易坍塌。由于本工程設(shè)計(jì)高水位+6.83，設(shè)計(jì)低水位-0.56，碼頭面高程+9.56，樁基受潮水影響，潮漲潮落，對(duì)孔內(nèi)護(hù)壁進(jìn)行著滲透和反滲透，因此，沖孔進(jìn)入該層時(shí)對(duì)泥漿護(hù)壁的要求較高。

（2）沖孔進(jìn)入拋石層的施工難點(diǎn)

該處拋石層厚（約18m～25m），拋填不規(guī)則，塊石長(zhǎng)短大小不一，堆積絮亂，樁基位置范圍內(nèi)各個(gè)角落的強(qiáng)度各異，極不利沖孔進(jìn)尺，易造成孔底傾斜、卡錘等施工問題。拋石地質(zhì)中鋼護(hù)筒無法一次安裝到位，需在沖孔穿越拋石層的過程，將鋼護(hù)筒實(shí)時(shí)跟進(jìn)，如此極易造成漏漿，這就對(duì)保證鋼護(hù)筒垂直度和保證不漏漿的施工措施提出了更高的要求。

（3）沖孔進(jìn)入強(qiáng)、中、微風(fēng)化巖層的施工難點(diǎn)

這類硬巖的特點(diǎn)是硬度大（尤其是中、微風(fēng)化）、研磨性高，鉆進(jìn)時(shí)，每次沖擊破碎深度很小，鉆頭易迅速消耗，且隨著嵌巖深度的增加，巖石強(qiáng)度和完整性均不斷提高，施工難度成倍增加。

3.2.2 解決方法

（1）泥漿護(hù)壁的質(zhì)量保證

嚴(yán)格控制泥漿性能，采用大比重、低失水量的泥漿護(hù)壁，保持孔內(nèi)水頭高度，不斷向孔內(nèi)補(bǔ)充泥漿，防止因潮汐導(dǎo)致漏失過量，孔內(nèi)水頭高度不足而垮孔。泥漿性能指標(biāo)見表1。

沖擊鉆進(jìn)過程中，應(yīng)根據(jù)不同地質(zhì)條件，隨時(shí)檢查泥漿性能指標(biāo)。

（2）采用雙護(hù)筒工藝

為了最大程度地保證在施工過程不漏漿（尤其是在拋石層上），保證灌注混凝土期間混凝土不外泄或鋼護(hù)筒底位置的混凝土不受海水的沖刷，本工程采取雙護(hù)筒的保障措施，Φ1400mm的樁徑外護(hù)筒內(nèi)徑為Φ1700mm（若是Φ1200mm樁徑，外護(hù)筒內(nèi)徑采用Φ1500mm），內(nèi)護(hù)筒內(nèi)徑Φ1500mm（若是Φ1200mm樁徑，外護(hù)筒內(nèi)徑采用Φ1300mm），外護(hù)筒安裝定位后，先將直徑Φ1400mm（或Φ1200mm）的樁錘加焊合金塊到Φ1450mm（或Φ1250mm），讓外護(hù)筒隨沖孔施工不斷下沉跟進(jìn)。直到外護(hù)筒進(jìn)入巖面約500mm后安裝內(nèi)護(hù)筒，改用正常Φ1400mm（或Φ1200mm）的錘徑?jīng)_孔，并不斷跟進(jìn)內(nèi)護(hù)筒至無法跟進(jìn)。實(shí)踐證明，雙護(hù)筒工藝在特殊地質(zhì)條件下能發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，基本上可以做到杜絕漏漿。

（3）高強(qiáng)度基巖沖孔

由于該硬巖層（尤其是中、微風(fēng)化）研磨性高，鉆進(jìn)時(shí)，每次沖擊破碎深度很小，鉆頭易迅速消耗，進(jìn)尺相當(dāng)緩慢。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)仔細(xì)分析研究后，采用十字形重型沖擊鉆頭，以大沖程沖擊鉆進(jìn)。因其與巖石的接觸面積小，尤其適用于硬基巖鉆進(jìn)。錘鉆頭受損后應(yīng)及時(shí)補(bǔ)焊，最好補(bǔ)鑲合金鋼、彈簧鋼等優(yōu)質(zhì)鋼板。補(bǔ)焊后的鉆頭下入孔內(nèi)后，先宜用小沖程修孔，切不可一下入孔內(nèi)就沖，以免造成夾錘等嚴(yán)重的孔內(nèi)事故。經(jīng)實(shí)踐證明，采用重型十字形沖擊鉆頭，鉆損后及時(shí)補(bǔ)鑲合金鋼、彈簧鋼等優(yōu)質(zhì)鋼板可以有效解決高強(qiáng)度基巖進(jìn)尺緩慢問題，保證了施工進(jìn)度和成孔質(zhì)量。

（4）成孔垂直度控制

除了沖孔進(jìn)入不同地質(zhì)層的難點(diǎn)需謹(jǐn)慎處理外，超長(zhǎng)樁成孔過程的垂直度控制也是一大關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它將直接影響到后續(xù)的鋼筋籠安裝及水下混凝土澆筑。沖孔樁成孔是利用自由落錘沖擊，一般地層不易孔斜，但本工程墻后回填層中有拋石滾石、中粗砂，并且殘積土以下地層難免有大孤石、中微風(fēng)化巖面高差較大等情況都極易造成孔斜，影響成孔質(zhì)量。在本項(xiàng)目施工中，防止孔斜的措施主要是采用低錘密擊緩慢沖擊，原則上沖程不得超過1m。在沖孔過程中一旦發(fā)現(xiàn)孔斜，立即停擊沖擊鉆進(jìn)，采用回填塊（片）石、或碎石至斜面以上0.5m后，再緩慢沖擊。如果上述辦法不能一次達(dá)到糾斜目的，應(yīng)反復(fù)多次糾斜，直至垂直度符合規(guī)范要求后方可繼續(xù)沖擊鉆進(jìn)。下入鋼筋籠前要用6m長(zhǎng)的同徑探孔器探孔，發(fā)現(xiàn)斜孔，要應(yīng)用以上方法糾斜。

結(jié)語

平潭金井4#～5#泊位的樁基超長(zhǎng)灌注樁施工難度大，地質(zhì)較特殊，施工條件復(fù)雜，沒有成功案例可循。我們通過不斷探索和嘗試，采取大比重、低失水量的泥漿護(hù)壁、雙護(hù)筒跟進(jìn)、錘型改造等技術(shù)措施，成功解決了超長(zhǎng)沖孔灌注樁的施工難題，加快了施工進(jìn)度，施工節(jié)點(diǎn)工期得以有效控制和保障。所有樁基經(jīng)過超聲波檢測(cè)，樁身混凝土完整性良好，經(jīng)取芯抽檢，樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)標(biāo)，質(zhì)量均滿足設(shè)計(jì)要求，其中Ⅰ類樁占95.9%，效果顯著。

參考文獻(xiàn)

[1]徐維鈞.粧基施工手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社，2007.

[2] JTS167-4-2012，港口工程樁基規(guī)范[S].

[3] JTJ248-2001，港口工程灌注樁設(shè)計(jì)與施工規(guī)程[S].