福建LNG接收站5#、6#儲(chǔ)罐樁基施工難點(diǎn)及解決方案

柴潔　許杰　張佳駿

摘要：針對(duì)福建LNG接收站5#、6#儲(chǔ)罐工程樁基工程不同階段出現(xiàn)的孤石、斜巖、淤泥區(qū)等施工難點(diǎn)，EPC項(xiàng)目組通過(guò)調(diào)整施工方案和制定應(yīng)對(duì)措施，有效提高了鉆孔灌注樁成孔效率，縮短了樁基施工時(shí)間，保證了項(xiàng)目正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁；樁基施工；解決方案

一、工程概況

福建LNG站線項(xiàng)目秀嶼接收站5#、6#儲(chǔ)罐工程，是中國(guó)海油首個(gè)自主技術(shù)、自主設(shè)計(jì)、自主建設(shè)、自主管理的16萬(wàn)方全容儲(chǔ)罐項(xiàng)目，也是2016年油氣領(lǐng)域國(guó)家重大工程的建設(shè)項(xiàng)目。

該項(xiàng)目樁基工程主要包括5#、6#儲(chǔ)罐的鉆孔灌注樁施工，其中5#、6#儲(chǔ)罐各布置直徑1.2m鉆沖孔灌注樁376根，共752根。單罐施工區(qū)域總面積5600m2，樁基截面總面積約700 m2，樁位布置密度高，作業(yè)面狹小，現(xiàn)場(chǎng)采用沖孔與旋挖作業(yè)兩種施工工藝，單臺(tái)設(shè)備施工通常采用間隔跳打，以確保相鄰施工的樁不產(chǎn)生相互影響，同時(shí)，據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，單根樁基滿足入巖至中風(fēng)化持力層1-3m，項(xiàng)目總工程量浩大，要求進(jìn)度控制科學(xué)化，組織設(shè)計(jì)、施工方案、工序銜接、樁基檢測(cè)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化管理，推動(dòng)項(xiàng)目順利實(shí)施。

該工程5#儲(chǔ)罐自2016年4月17日樁基施工開(kāi)始，實(shí)施3個(gè)月后，共累計(jì)完成86根，日均0.945根；6#儲(chǔ)罐在南區(qū)和北區(qū)試打期間進(jìn)度維持在日均0.5根，成樁效率低，根本無(wú)法保障5#、6#儲(chǔ)罐樁基正常工期要求，并對(duì)項(xiàng)目總工期構(gòu)成嚴(yán)重滯后風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)帶來(lái)潛在的工期違約或巨額經(jīng)濟(jì)索賠糾紛。項(xiàng)目施工區(qū)地域極為復(fù)雜，涉及填海造陸、拋石、巖土開(kāi)挖等多種情況，如何有效面對(duì)樁基工程不同階段出現(xiàn)的施工難點(diǎn)，攻堅(jiān)克難，成為參建各方共同專注的課題。

二、樁基施工難點(diǎn)與問(wèn)題

（一） 5#儲(chǔ)罐存在大角度的斜巖面

據(jù)施工區(qū)域巖土工程詳細(xì)勘察報(bào)分析：場(chǎng)地下覆7～40m范圍內(nèi)為花崗巖層，花崗巖在與大氣、水及生物接觸過(guò)程中發(fā)生的一系列綜合作用，導(dǎo)致巖體風(fēng)化，其風(fēng)化具有典型特征—球狀風(fēng)化，使地層具有廣泛的不均勻性、離散性、差異性、突變性。場(chǎng)地內(nèi)巖層層面起伏較大，局部巖層層面坡度達(dá)60℃以上，等高線密，巖面傾斜較大，同時(shí)場(chǎng)地內(nèi)巖層風(fēng)化程度及各類風(fēng)化層厚度變化很大。

在施工過(guò)程中，沖擊鉆機(jī)的沖錘在接觸到基巖面時(shí)，沖錘就會(huì)沿斜面滑向一側(cè)，偏孔概率在40%～60%之間。偏孔發(fā)生后，導(dǎo)致填石反復(fù)糾偏，偏孔糾正需1周～3周，而正常單樁成孔3～5天，偏孔糾偏占用了大量的人力機(jī)具，嚴(yán)重影響了成孔效率，從而影響項(xiàng)目總體工期?，F(xiàn)場(chǎng)采取了填石糾偏、增加施工人員、增加施工機(jī)械等多種措施，但成孔效率依舊偏低，個(gè)別樁基持續(xù)施工20多天都難以成孔，樁孔內(nèi)的基巖面有傾斜、不全斷面的現(xiàn)象較為嚴(yán)重。

（二） 5#儲(chǔ)罐存在大量孤石

LNG接收站位于秀嶼半島，站外巖石峭立，臨近海域存在多處小型孤島。5#儲(chǔ)罐靠近青峰巖山體，施工區(qū)域溝壑陡坎發(fā)育，亂石叢生。大量孤石的存在為判巖工作造成極大困難，極易造成誤判，一旦誤判將會(huì)對(duì)整個(gè)基礎(chǔ)工程帶來(lái)安全隱患。在判定巖性時(shí)，業(yè)主、總包、施工三方往往存有爭(zhēng)議。樁基施工初期主要由沖擊鉆機(jī)進(jìn)行入巖施工，孤石的強(qiáng)度與基巖的強(qiáng)度是相同的，進(jìn)尺速度很慢，入巖量的增加也加大了對(duì)沖錘的磨損，修補(bǔ)后沖錘卡錘的幾率增加，既增加了成孔時(shí)間又增加了成孔難度。

（三） 6#儲(chǔ)罐存在大量拋石及淤泥

根據(jù)項(xiàng)目一期基礎(chǔ)資料提示，6#儲(chǔ)罐北區(qū)為拋石回填區(qū)，拋石區(qū)工程樁占總樁數(shù)的26.6%，約100顆。拋石厚度在11-14米左右，拋石直徑在0.3-1m左右，導(dǎo)致該區(qū)域成孔難度加大，同時(shí)拋石區(qū)地下水與海水相通，多次發(fā)生漏漿、塌孔、卡錘等問(wèn)題，實(shí)際樁徑與設(shè)計(jì)樁基產(chǎn)出波動(dòng)性變化。

6#儲(chǔ)罐南區(qū)為淤泥區(qū)，占總樁數(shù)的8%，約30顆。淤泥層處于流塑狀態(tài)，厚度在4-17m之間，流動(dòng)性較強(qiáng)，導(dǎo)致成孔過(guò)程中出現(xiàn)縮孔、擴(kuò)孔等問(wèn)題，充盈系數(shù)不斷擴(kuò)大，南區(qū)淤泥內(nèi)，充盈系數(shù)最大值最大達(dá)到3.5，同時(shí)淤泥層影響距離達(dá)12米，造成施工進(jìn)度持續(xù)緩慢。

（四）原有消防管線、海水管線的影響

5#儲(chǔ)罐東側(cè)、南側(cè)靠近海水管線和消防管線，海水管線和消防管線為生產(chǎn)運(yùn)行區(qū)管線，工程施工過(guò)程中產(chǎn)生的震動(dòng)可能會(huì)對(duì)上述造成一定影響，存在一定的安全、質(zhì)量隱患。根據(jù)技術(shù)及運(yùn)行人員核算，影響海水管線、消防管線的工程樁為30根，因此造成該區(qū)域無(wú)法采用沖孔鉆機(jī)成孔，對(duì)施工進(jìn)度及作業(yè)順序安排造成一定的影響。

三、樁基施工應(yīng)對(duì)措施

（一）消除孤石影響的處理措施

本項(xiàng)目所采用基樁為摩擦端承樁，樁端持力層的確定對(duì)工程質(zhì)量至關(guān)重要。如誤將孤石（球狀風(fēng)化體）作為樁基持力層，可能造成樁基強(qiáng)度不夠、建筑物產(chǎn)生不均勻沉降或樁基失穩(wěn)等工程問(wèn)題，給工程帶來(lái)極大危害；若施工中巖面判定過(guò)于保守，則會(huì)大大增加樁基工程量，延誤工程進(jìn)度，造成極大經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)。故準(zhǔn)確確定持力層的埋深，對(duì)于整個(gè)樁基的質(zhì)量和進(jìn)度保證非常重要。

超前鉆為施工勘察的一種手段，是用來(lái)探知樁基地質(zhì)情況、確定樁底標(biāo)高的一種技術(shù)措施，在地質(zhì)情況復(fù)雜的狀況下，引入超前鉆可以給工程帶來(lái)施工質(zhì)量保證、施工進(jìn)度加快的優(yōu)勢(shì)。EPC項(xiàng)目組決定引入超前鉆施工，對(duì)5#罐現(xiàn)場(chǎng)剩余樁位均進(jìn)行超前鉆施工勘察，以提前確定孤石情況，最大程度排除孤石做樁端持力層的可能性，從而準(zhǔn)確定樁長(zhǎng)及樁的入巖量。

超前鉆施工，按每根樁布置1個(gè)鉆探孔的原則布孔，孔位布設(shè)于樁位中心一側(cè)200mm處或樁心位置。因工程樁是以中風(fēng)化花崗巖位樁端持力層，鉆孔深度鉆入中風(fēng)化花崗巖（或微風(fēng)化花崗巖）不宜小于5米且不小于原預(yù)估樁長(zhǎng)。若鉆進(jìn)過(guò)程中遇到孤石，則應(yīng)鉆穿該孤石后繼續(xù)鉆至中風(fēng)化花崗巖（或微風(fēng)化花崗巖）不小于5米。對(duì)每個(gè)鉆孔取出的巖芯，經(jīng)判巖工程師現(xiàn)場(chǎng)判定為中等—微風(fēng)化巖且符合終孔要求即可終孔，并留取巖芯照片。

引入超前鉆后，每個(gè)樁的孤石情況都得到了確認(rèn)，共完成勘探點(diǎn)285個(gè)，其中183個(gè)勘探點(diǎn)存在一個(gè)至多個(gè)孤石，單個(gè)孤石最厚可達(dá)7.6米，孤石率達(dá)64.2%。球狀風(fēng)化體多為強(qiáng)度高、硬度大多為中-微風(fēng)化花崗巖，解決了判巖爭(zhēng)議問(wèn)題，為進(jìn)一步確定施工組織方案提供了可靠依據(jù)。

（二）鉆孔偏斜的處理措施

由于基巖面傾斜較大，項(xiàng)目初期采用沖擊鉆成孔時(shí)，沖錘會(huì)沿斜面滑向一側(cè)，導(dǎo)致樁的中心偏位較多，難以成孔。故對(duì)沖擊鉆孔時(shí)采取了一系列措施，防止偏孔現(xiàn)象。具體有：①保證沖擊鉆機(jī)平臺(tái)的堅(jiān)實(shí)、平整；②當(dāng)沖擊鉆沖進(jìn)至土石交界面或軟硬巖交界面時(shí)，減少?zèng)_程，采用低垂密擊的方式進(jìn)行沖進(jìn)，以減少?zèng)_擊偏向作用；③及時(shí)清理沉渣，確保每次沖擊都能作用在新鮮的巖面上；④及時(shí)更換或加焊剛度較大的錘牙，確保沖進(jìn)效果；⑤當(dāng)發(fā)生孔位偏移時(shí)，不斷地向孔內(nèi)填石（片石或塊石）使之與巖層的強(qiáng)度和硬度相近，保證進(jìn)尺平穩(wěn)、不偏孔，強(qiáng)行地將偏孔段糾正過(guò)來(lái)；⑥向孔內(nèi)灌注混凝土，高度控制到樁中心不偏位的高度，待10天左右時(shí)，再用沖擊鉆機(jī)進(jìn)行沖擊成孔。

雖然采取了一系列措施，但由于沖擊鉆成孔工藝固有的特點(diǎn)，鉆頭必須沖擊到基巖面上，而5#罐地質(zhì)條件又極其復(fù)雜，偏孔現(xiàn)象仍時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重耽誤了施工進(jìn)程。EPC項(xiàng)目組決定在5#罐退出10臺(tái)沖擊鉆機(jī)，引入4臺(tái)旋挖鉆機(jī)，采用旋挖鉆成孔工藝，對(duì)基巖部分直接旋挖鉆進(jìn)成孔，從源頭上解決偏孔問(wèn)題。

旋挖鉆成孔是利用帶有斗式鉆頭的轉(zhuǎn)桿旋轉(zhuǎn)及自身的自重，將切削的土及巖石削刮入斗筒內(nèi)，提升斗筒至孔外，借助斗筒的特殊機(jī)構(gòu)棄土，重復(fù)上述過(guò)程即可形成樁孔。引用大旋挖施工工藝后，鉆孔偏斜的狀況得到解決，斗筒取土及棄土都比較容易，與沖擊鉆成孔相比，垂直度、孔徑、標(biāo)高等均能較好控制，對(duì)確保工程工期和質(zhì)量非常有利。

（三）拋石區(qū)的樁基施工處理措施

6#罐自防浪堤向南近30米范圍內(nèi)為拋石回填區(qū)，由于拋石之間縫隙較大，當(dāng)施工至拋石區(qū)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)漏漿情況，容易造成塌孔現(xiàn)象。在充分進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及總結(jié)，現(xiàn)場(chǎng)決定在拋石區(qū)施工時(shí)先回填塊石，封堵比較大的空隙，若還出現(xiàn)漏漿，再采用回填紅土封堵較小空隙，沖擊鉆對(duì)回填的塊石及紅土進(jìn)行沖擊反復(fù)成孔。當(dāng)一定深度的空隙完全封堵后，需要繼續(xù)沖擊成孔，有可能會(huì)繼續(xù)出現(xiàn)漏漿情況，繼續(xù)回填塊石、紅土進(jìn)行封堵，沖擊鉆機(jī)繼續(xù)反復(fù)成孔。

在漲潮時(shí)由于拋石區(qū)的空隙會(huì)和海水相通，造成嚴(yán)重漏漿。根據(jù)潮汐表安排沖孔時(shí)間段、間歇時(shí)間和灌注時(shí)間，在落潮時(shí)進(jìn)行沖擊成孔和混凝土灌注，在漲潮時(shí)暫時(shí)性停止施工，避免因?yàn)闆_擊對(duì)拋石造成擾動(dòng)而造成的漏漿情況加重。

（四）淤泥區(qū)的樁基施工處理措施

6#儲(chǔ)罐南區(qū)為淤泥區(qū)，淤泥層處于流塑狀態(tài)，流動(dòng)性較強(qiáng)，導(dǎo)致成孔過(guò)程中出現(xiàn)縮孔、擴(kuò)孔等問(wèn)題。在施工時(shí)發(fā)現(xiàn)，淤泥區(qū)施工最大影響距離達(dá)12米，間隔跳打方案成為首選方案，①現(xiàn)場(chǎng)重新布置2臺(tái)大型旋挖機(jī)，由之前的間隔一根樁進(jìn)行施工，調(diào)整至間隔三根樁進(jìn)行施工，最大程度上減少了對(duì)淤泥層的擾動(dòng)。②確保在樁混凝土灌注完成之后，待混凝土初凝之后進(jìn)行相鄰樁的施工作業(yè)，避免因混凝土沒(méi)有進(jìn)行初凝，就在相鄰樁進(jìn)行作業(yè)造成混凝土流動(dòng)，影響成樁質(zhì)量。③在混凝土灌注過(guò)程中，通過(guò)增加導(dǎo)管的插拔，增加淤泥段混凝土灌注充盈系數(shù)，避免因混凝土灌注完畢后，淤泥進(jìn)行回流，造成樁的樁徑小于設(shè)計(jì)樁徑，保證施工質(zhì)量。

（五）原有海水管線的防護(hù)措施

為重點(diǎn)防護(hù)原有海水管線，現(xiàn)場(chǎng)采用多項(xiàng)措施，保證了現(xiàn)場(chǎng)安全、合理施工。由專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)對(duì)開(kāi)展埋地海水管道止推墩結(jié)構(gòu)荷載復(fù)核并出具相關(guān)報(bào)告。同時(shí)，在海水管線過(guò)路口增設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，當(dāng)有重載車(chē)輛通過(guò)后，專業(yè)測(cè)量工程師定期測(cè)量沉降情況，隨時(shí)關(guān)注對(duì)海水管線的影響；對(duì)罐區(qū)域消防管線可能受重載情況，開(kāi)展管線受力計(jì)算，復(fù)核管線在上部重載作用下，管線的受力和變形情況。對(duì)距離海水管線20m、距離消防管線10m范圍內(nèi)樁（共計(jì)30顆），采用大功率旋挖機(jī)施工，替代錘擊鉆孔的方式，減小對(duì)管線的擾動(dòng)，以保護(hù)海水和消防管線。

四、結(jié)語(yǔ)

該項(xiàng)目樁基施工階段遭遇了多種典型樁基施工困難，多次出現(xiàn)孤石、偏孔、漏漿、塌孔等不利因素，面對(duì)異常復(fù)雜的地質(zhì)條件，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整施工方案、合理優(yōu)化分析、制定應(yīng)對(duì)措施，使單根樁成孔耗時(shí)由最初的144.3h，縮減為31.5h，成孔效率提高了4.58倍，大大縮短剩余樁基工期，保障了項(xiàng)目總體工期。綜上所述，在樁基工程實(shí)施階段，建議參建各方應(yīng)盡早研讀地質(zhì)勘查資料，確立合理高效的施工工藝，提高技術(shù)水平，有效保障項(xiàng)目進(jìn)展，減小不必要的工期和損失。

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