淺析沉管灌注樁在港口土建工程中的應(yīng)用

于明亮

摘 要：隨著沉管灌注樁施工技術(shù)的大力推廣，沉管灌注樁施工技術(shù)發(fā)展問題不斷的在港口土建工程施工技術(shù)中出現(xiàn)，而在這種新形勢下沉管灌注樁在港口土建工程發(fā)展的效果，是直接關(guān)系到沉管灌注樁在港口土建工程中的應(yīng)用的最后效果的關(guān)鍵因素之一。因此，本文主要就沉管灌注樁在港口土建工程中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：沉管灌注樁；港口；土建工程

1沉管灌注樁在港口工程的應(yīng)用現(xiàn)狀

灌注樁在建筑、水利、橋梁、道路等工程中均有廣泛應(yīng)用，尤其是橋梁工程，大部分基礎(chǔ)均采用灌注樁；但是在港口工程中灌注樁的應(yīng)用較少。對比其他行業(yè)，港口工程有其特點(diǎn)，施工條件較差，承受水平荷載和垂直荷載較大，施工工期短等，因此，水工結(jié)構(gòu)選型中即使采用樁基，也大多選擇鋼管樁或預(yù)制樁，且對總造價的影響也不會很大，有其合理性。但是灌注樁有其自己的特點(diǎn)，相對于其他樁型最大的優(yōu)勢是樁徑大、承載力高，相對于鋼管樁則還有節(jié)省鋼材和造價方面的優(yōu)勢。

當(dāng)前，灌注樁在港口工程中的應(yīng)用主要有：在重力式沉箱碼頭的后軌道梁中的應(yīng)用。后軌道梁主要承受垂直荷載，運(yùn)用鋼管樁造價較高，而鋼筋混凝土預(yù)制樁施工受地質(zhì)條件限制較大，灌注樁既便宜又實(shí)用，因此在集裝箱碼頭中被廣泛選用。港口碼頭后方陸域臨近水邊，大部分地質(zhì)條件較差，存在軟弱地層，為了滿足承載力要求及避免沉降，建筑物基礎(chǔ)一般采用樁基，而灌注樁因?yàn)樵靸r低、適用范圍廣而被廣泛采用；在棧橋中的應(yīng)用，灌注樁主要應(yīng)用于一些小的棧橋式碼頭。

2 施工工藝

2.1施工準(zhǔn)備

（1）水泥：水泥進(jìn)場應(yīng)有出廠合格證明，施工單位應(yīng)根據(jù)進(jìn)場水泥品種、批號進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)；（2）中粗砂：采用級配良好、質(zhì)地堅硬、顆粒潔凈的河砂，其含泥量不大于3%；（3）石子：采用堅硬的碎石或卵石，最大粒徑不宜大于40毫米，且不宜大于鋼筋最小凈距的1/3，其針片狀顆粒不超過25%，含泥量不大于2%；（4）鋼筋：鋼筋進(jìn)場時應(yīng)有出廠質(zhì)量合格證明書，并進(jìn)行抗壓、抗彎、焊接試驗(yàn)；（5）樁尖：一般采用鋼筋混凝土樁尖，強(qiáng)度等級不低于C30，，也可用鋼樁尖。

2.2作業(yè)條件

施工前應(yīng)做好場地查勘及平整工作，應(yīng)具備相應(yīng)的工程地質(zhì)資料、經(jīng)會審確定的施工圖紙、施工組織設(shè)計（或方案）、各種原材料及預(yù)制樁尖等的出廠合格證及其抽檢試驗(yàn)報告、混凝土配合比設(shè)計報告及其有關(guān)資料。

打樁機(jī)性能必須滿足成樁的設(shè)計要求，并按圖紙要求的位置埋設(shè)好樁尖，埋設(shè)樁尖前，樁尖允許偏差值：單樁為10毫米，群樁為20毫米。

應(yīng)會同設(shè)計單位選定1-2根樁進(jìn)行打樁工藝試驗(yàn)（即試樁）以核對場地地質(zhì)情況及樁基設(shè)備、施工工藝等是否符合設(shè)計圖紙要求。

2.3操作工藝

沉管灌注樁宜按流水順序，依次向后退打。對群樁基礎(chǔ)及中心距小于 3.5倍樁徑的樁，應(yīng)采用不影響鄰樁質(zhì)量的技術(shù)措施。

樁機(jī)就位時，樁架底座應(yīng)呈水平狀態(tài)及穩(wěn)固定位，樁架垂直度允許偏差不大于0.5%。施打開始時應(yīng)低錘慢擊，施打過程若發(fā)現(xiàn)樁管有偏斜時，應(yīng)采取措施糾正。如偏斜過大無法糾正時，應(yīng)及時會同施工負(fù)責(zé)人及技術(shù)、設(shè)計部門研究解決。

沉樁過程中，應(yīng)經(jīng)常使用測錘檢查管內(nèi)情況及樁尖有否損壞，若發(fā)現(xiàn)樁尖損壞或水泥進(jìn)入，應(yīng)拔出樁管，回填樁孔，重新設(shè)置樁尖進(jìn)行施打。沉管深度應(yīng)以設(shè)計要求及經(jīng)試樁確定的樁端持力層和貫入度來控制，輔以樁管入土深度作參考。沉管結(jié)束經(jīng)檢查管內(nèi)無進(jìn)水后，應(yīng)及時灌注混凝土。

3 應(yīng)用過程中存在的主要質(zhì)量問題

3.1樁孔出現(xiàn)平面位置和垂直度偏差過大

在鉆孔過程中，若施工平臺穩(wěn)定性差，鉆機(jī)安裝就位穩(wěn)定性差，導(dǎo)致鉆機(jī)工作不穩(wěn)，則可能造成鉆孔位置與垂直度偏差較大。此外，若地層軟硬不均勻或者其內(nèi)部分布有阻礙鉆頭的障礙物（例如較大的孤石或其他硬物等），這些都會使樁孔平面位置和垂直度出現(xiàn)偏差。

3.2孔壁坍陷

土質(zhì)松散、泥漿護(hù)壁不好、護(hù)筒周圍未用粘土緊密填封等都可能導(dǎo)致鉆孔過程中排出的泥漿中不斷出現(xiàn)氣泡，或泥漿突然漏失，這些都是孔壁坍塌的表現(xiàn)。此外，鉆孔作業(yè)過快、成孔后沒有及時進(jìn)行混凝土澆筑等也可能引起孔壁坍塌。

3.3斷樁

導(dǎo)管埋深過小，出現(xiàn)拔脫提漏現(xiàn)象易形成夾層斷樁，而導(dǎo)管埋深過大時會加長灌注時間，導(dǎo)致已灌混凝土流動性降低，從而可能引發(fā)斷樁。另外，導(dǎo)管漏水、卡管、機(jī)械故障和停電造成施工不能連續(xù)進(jìn)行等因素都可能造成斷樁。

3.4成孔后的孔徑小于設(shè)計孔徑

縮頸主要是由塑性土膨脹引起的，防治方法主要包括以下幾點(diǎn)：采用優(yōu)質(zhì)的泥漿；采用上下反復(fù)掃孔的方式擴(kuò)大出現(xiàn)縮孔現(xiàn)象的孔徑。

3.5孔底沉渣厚度過大

清孔不干凈或清孔后沒有及時進(jìn)行混凝土澆筑，都可能會產(chǎn)生泥漿沉積。此外，混凝土注入量未達(dá)到要求而使沉渣沒有浮起，或者鋼筋籠安裝過程中碰撞孔壁使泥土坍落孔底，都可能造成孔底沉渣厚度過大。

3.6 鋼筋籠上浮

鋼筋籠放置的初始位置過高或?qū)Ч茉诨炷林新裰蒙疃冗^大，都可能被澆筑過程中混凝土產(chǎn)生的沖擊力推動其上浮。

3.7混凝土流失

若孔底遭遇地下暗流，混凝土灌注下去后被地下水沖走，則可能使灌注過程中使用的混凝土量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過計算所需方量，甚至無法成樁。

4 質(zhì)量通病及預(yù)防措施

4.1斷樁

斷樁一般常見于地面以下1～3米的不同軟硬層交接處。主要原因：樁距過小，擠壓產(chǎn)生水平橫向推力和隆起上拔力；軟硬土層間傳遞水平力大小不同，對樁產(chǎn)生剪應(yīng)力；樁身混凝土終凝不久，強(qiáng)度弱，承受不了外力的影響。預(yù)防措施：樁的中心距宜大于3.5倍樁徑；合理安排打樁順序以及樁機(jī)行走路線，減少對新打樁的影響；采用跳打法或控制時間法減少對臨樁的影響；采用引孔減小擠土效應(yīng)。

4.2縮頸

主要原因：土體中含水量豐富，土體受到強(qiáng)烈擾動和擠壓下，產(chǎn)生很高的孔隙水壓力，樁管拔出后，水壓力便作用到新灌注的混凝土樁上；拔管過快，混凝土量少，或者和易性差，混凝土出管時擴(kuò)散性差。預(yù)防和處理措施：采取降低地下水位減小水壓力，嚴(yán)格控制拔管速度，嚴(yán)格控制混凝土坍落度，一旦發(fā)生縮頸現(xiàn)象可采用復(fù)打法處理。

4.3吊腳樁

常發(fā)生在地下水位較高或飽和淤泥或粉砂土層中。主要原因：樁尖和套管銜接不嚴(yán)密或樁尖變形，水或泥沙等進(jìn)入套管。預(yù)防措施：提前在套管內(nèi)灌入0.5m厚的水泥砂漿封底，再灌入1m高的混凝土增壓，然后再沉管。

4.4孔底沉渣厚度過大

成孔后保持鉆頭慢速空轉(zhuǎn)一段時間以進(jìn)行清孔；采用優(yōu)質(zhì)泥漿；鋼筋籠在吊、安裝時要對準(zhǔn)孔位，防止碰撞孔壁；鋼筋籠就位后，檢查沉渣量，若沉渣量未達(dá)標(biāo)，則要進(jìn)行二次清孔；混凝土的儲備量要足夠，進(jìn)而利用混凝土的巨大沖擊力濺除孔底沉渣。

5 結(jié)束語

綜上所述，本文所提到的沉管灌注樁在港口土建工程中的應(yīng)用的研究工作，希望可以對沉管灌注樁在港口土建工程中的應(yīng)用的發(fā)展提供參考價值。隨著沉管灌注樁在港口土建工程中的應(yīng)用不斷開展，對沉管灌注樁的研究工作也將成為保障在港口土建工程中的重要工作。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：天津市瑪利布魯海洋工程技術(shù)服務(wù)有限公司）