灌注樁在港口工程中的應(yīng)用分析

李艷磊

摘 要：沖孔灌注樁在水運(yùn)港口工程中有著廣泛的應(yīng)用。文章以具體沿海港口工程為實(shí)例，介紹了該工程的概況，詳細(xì)地分析了在該項(xiàng)港口工程中沖孔灌注樁的施工工藝方法，對(duì)施工中所遇到的具體問(wèn)題及防治措施進(jìn)行探究，為同類(lèi)工程提供一些參考。

關(guān)鍵詞：港口工程 沖孔灌注樁 護(hù)筒

1.工程概述

本工程位于廣東省東部沿海，建設(shè)規(guī)模為2個(gè)10萬(wàn)噸級(jí)和1個(gè)1萬(wàn)噸級(jí)集裝箱泊位及相應(yīng)配套設(shè)施，碼頭泊位總長(zhǎng)度為1016m，年設(shè)計(jì)通過(guò)能力125萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)箱；1個(gè)工作船泊位，長(zhǎng)度為78m。

本工程灌注樁為后軌道梁樁基礎(chǔ)，施工方式為陸上施工（施工區(qū)域：沉箱棱體后方），共400根，其中包括A1-A312，B1-B88，樁徑為1100mm，樁頂標(biāo)高+2.5m，為端承樁，樁底需入中風(fēng)化巖層，樁長(zhǎng)27.5～50.0m不等；灌注砼為C35，工程量為13739.31m3。本次典型施工的樁軸線號(hào)為A125、A122、A119、A116，首件完成的為A125，樁底標(biāo)高為-31.5m，樁長(zhǎng)為34m，砼強(qiáng)度等級(jí)為C35，砼工程量39m3，鋼筋4073.48kg。

本項(xiàng)工程采取的主要施工方法為：鋼筋籠在鋼筋加工廠場(chǎng)內(nèi)加工制作完成，現(xiàn)場(chǎng)吊車(chē)配合安裝。砼采用集中拌合，罐車(chē)運(yùn)輸，垂直導(dǎo)管法水下混凝土灌注。水工結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖1。

2.施工工藝

2.1施工準(zhǔn)備

（1）首先進(jìn)行鉆機(jī)施工機(jī)具的選擇，本項(xiàng)目選擇了CK1200型沖孔式打樁機(jī)進(jìn)行施工。（2）保證場(chǎng)地布置平整，施工前保證“四通一平”：①“四通”：施工現(xiàn)場(chǎng)用水、用電、交通道路、通訊要先部署通暢；②“一平”：施工現(xiàn)場(chǎng)要平整。（3）進(jìn)行測(cè)量放樣。由測(cè)量人員采用全站儀對(duì)樁位采用坐標(biāo)法進(jìn)行實(shí)地放樣，用水準(zhǔn)儀對(duì)護(hù)筒標(biāo)高測(cè)定。（4）埋設(shè)鉆孔樁護(hù)筒。采用雙護(hù)筒方法進(jìn)行護(hù)壁。（5）制備泥漿。泥漿由高塑性粘土或膨潤(rùn)土加水拌和而成，調(diào)制泥漿宜使用淡水。泥漿的密度應(yīng)>水的密度。

2.2鉆進(jìn)成孔

（1）安放樁機(jī)：安裝放置好機(jī)架和起吊系統(tǒng)，將鉆頭吊起，慢速放入護(hù)筒內(nèi)。沖擊鉆需與護(hù)筒中心對(duì)準(zhǔn)，偏差≤±20mm。

（2）開(kāi)孔：開(kāi)始鉆孔前在孔內(nèi)加注泥漿，若孔內(nèi)有水，則直接加粘土，用鉆頭小沖程沖擊造漿，在開(kāi)孔后的沖孔過(guò)程中，需控制孔內(nèi)水位高度，應(yīng)高于地下水位1.5～2.0m，為防止泥漿溢出，需比護(hù)筒頂面低0.3m。開(kāi)孔階段沖孔進(jìn)度一般進(jìn)尺在1m/h以?xún)?nèi)，此階段采用小沖程、多沖擊，以較小的沖擊力，擠壓孔壁逐步密實(shí)。

（3）沖孔：經(jīng)小沖程、低沖擊力開(kāi)孔后，后續(xù)開(kāi)始正常沖進(jìn)階段。此階段可提高沖程，增加沖擊力，加快成孔進(jìn)度，同時(shí)要結(jié)合地質(zhì)情況適時(shí)調(diào)整沖程，確保成孔質(zhì)量。當(dāng)發(fā)現(xiàn)地質(zhì)構(gòu)造情況與設(shè)計(jì)不符合時(shí)，及時(shí)報(bào)告，取得業(yè)主同意后，確定切實(shí)可行的沖孔方案。開(kāi)孔后將采用三班制，24h不間斷作業(yè)，認(rèn)真做好每天的沖孔記錄。

沖孔過(guò)程中要及時(shí)檢查泥漿性能指標(biāo)是否符合規(guī)范要求，確保成孔質(zhì)量，避免擴(kuò)孔、塌孔等意外事故的發(fā)生。沖孔過(guò)程要控制提放樁錘的速度，避免松繩過(guò)少，沖擊不到位打空錘，使樁機(jī)機(jī)身、鋼絲繩和卷?yè)P(yáng)機(jī)等承受較大的沖擊荷載。為避免卡錘，每次在清除鉆渣后或其他原因停止沖進(jìn)后再次開(kāi)始沖進(jìn)時(shí)，沖程應(yīng)由低逐步提高到正常沖程。

2.3清孔

當(dāng)鉆孔孔底標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求時(shí)，提升鉆頭進(jìn)行清孔，清孔后由監(jiān)理工程師進(jìn)行孔徑、孔深和垂直度等檢查驗(yàn)收。

樁孔排除沉渣的方式為反循環(huán)泥漿排渣法，采用換漿法進(jìn)行清孔，清孔后孔底沉渣厚度、泥漿含砂率、比重、粘度等指標(biāo)應(yīng)檢查符合要求。為避免施工間歇過(guò)長(zhǎng)造成沉渣等沉淀物沉積厚度增大，要盡快進(jìn)行清孔，鋼筋籠骨架的安裝和樁身混凝土澆筑工作需在清孔完成后立刻實(shí)施。

在鋼筋籠起吊放入樁孔安裝好后，澆筑樁身混凝土前，對(duì)樁孔內(nèi)的沉渣厚度和泥漿的指標(biāo)性能進(jìn)行檢查，如超過(guò)規(guī)定指標(biāo)要求，需第二次清孔，符合規(guī)定要求后才能進(jìn)行水下混凝土灌注。

2.4鋼筋籠制作、安裝

（1）制作鋼筋籠：本工程鋼筋籠采用現(xiàn)場(chǎng)制作加工。制作步驟如下：①首先根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸制作加強(qiáng)箍筋，標(biāo)識(shí)出主筋的位置。把工作平臺(tái)上擺放好主筋，標(biāo)識(shí)加強(qiáng)筋的相應(yīng)位置，安放固定好位置后點(diǎn)焊。②在第一根主筋上將全部加強(qiáng)筋焊好，后人工或用機(jī)具轉(zhuǎn)動(dòng)骨架，將其余主筋照以上方法逐根焊好。③安放盤(pán)筋，按設(shè)計(jì)要求安放好螺旋筋并與主筋綁扎上，焊接牢固。

（2）鋼筋籠吊放安裝：鋼筋籠制作完成后，采用汽車(chē)吊進(jìn)行吊裝，要采取合理的吊點(diǎn)和吊裝方法以防止鋼筋籠發(fā)生變形。對(duì)于長(zhǎng)骨架，起吊前可在骨架內(nèi)部采取臨時(shí)加強(qiáng)措施以加強(qiáng)其剛度。

吊裝時(shí)應(yīng)與孔位對(duì)準(zhǔn)，控制垂直度，徐徐放入孔中。若下放受阻不暢，應(yīng)查明原因并予處理，禁止采用高提猛落的方式強(qiáng)制下入。鋼筋籠下放安裝完畢，立即將其固定在護(hù)筒上，以避免在后續(xù)混凝土澆筑時(shí)鋼筋籠上浮。

2.5灌注水下混凝土

混凝土需通過(guò)試驗(yàn)確定配合比，控制在180～220㎜范圍的塌落度?；炷林苽溥x用的水泥應(yīng)性能良好，碎石骨料粒徑合適，以保證混凝土和易性符合要求，為延長(zhǎng)初凝、終凝時(shí)間，提高混凝土的和易性、流動(dòng)性，可摻入適當(dāng)?shù)耐饧觿够炷列阅軡M足水下砼澆搗工藝的要求。

樁身混凝土采用導(dǎo)管澆筑，導(dǎo)管直徑為30cm，采用無(wú)縫鋼管加工，頂端設(shè)置外形為喇叭形的漏斗，導(dǎo)管連接采用密封圈密封，防止漏水、漏氣，使其具有良好的密封性。

水下混凝土灌注工藝要求：第一批混凝土灌注后即刻測(cè)量導(dǎo)管埋深，確保導(dǎo)管在封底混凝土中埋深>1.0m。后續(xù)混凝土灌注應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，導(dǎo)管在混凝土中的埋深，控制在2～6m之間。為防止鋼筋籠骨架上浮，應(yīng)控制不同階段的灌注速度。

為了保證樁身混凝土的強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)性能指標(biāo)，在樁身混凝土澆筑時(shí)，澆筑頂面應(yīng)較設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高高出0.5～1.0m。

3.施工中所遇到的問(wèn)題及防治措施

（1）樁位偏差、樁身傾斜

為保證樁位準(zhǔn)確，樁位測(cè)放完畢后，應(yīng)進(jìn)行復(fù)測(cè)和檢查。松軟場(chǎng)地施工前場(chǎng)地平整壓實(shí)，樁機(jī)安裝就位時(shí)應(yīng)確保平整，如遇地下障礙物應(yīng)予清除以保障樁身垂直。

（2）鋼筋籠上浮

鋼筋籠在護(hù)筒上固定不牢固時(shí)，在澆筑混凝土提升導(dǎo)管過(guò)程中可能會(huì)帶起鋼筋籠，另外，澆筑樁身混凝土?xí)r如果速度過(guò)快，混凝土在孔內(nèi)上翻會(huì)產(chǎn)生較大的上沖力，鋼筋籠也會(huì)上浮。應(yīng)采取以下措施防治：①鋼筋籠在護(hù)筒上進(jìn)行點(diǎn)焊或采取其他綁扎加固措施；②在孔底混凝土澆筑階段，應(yīng)采取慢速澆筑混凝土的方式，等孔底混凝土將鋼筋籠底部覆蓋后，再采用正常的速度灌注混凝土。

（3）塌孔

孔內(nèi)泥漿的相對(duì)密度過(guò)小、樁孔內(nèi)的水頭壓力較小或者在樁孔內(nèi)有承壓水、埋設(shè)護(hù)筒深度不夠、在土質(zhì)較為松散的砂層中鉆進(jìn)過(guò)快護(hù)壁不及時(shí)或停在一處空轉(zhuǎn)時(shí)間太長(zhǎng)、轉(zhuǎn)速太快、沖擊錘撞擊孔壁等情況都可能造成塌孔。應(yīng)采取以下措施防治塌孔：①鉆進(jìn)時(shí)遇到松散砂土土層，應(yīng)對(duì)進(jìn)尺控制，選用較大相對(duì)密度、膠體率、黏度的性能較好的泥漿；②如遇地下水位有較快的變化，可采用提升護(hù)筒高度、提高水頭壓力、使用接虹吸管等措施。

（4）斷樁

混凝土灌注時(shí)，導(dǎo)管提升量過(guò)大、清孔時(shí)未將沉渣沖凈即開(kāi)始混凝土灌注、混凝土灌注時(shí)因故中斷、灌注混凝土的質(zhì)量較差、遇到堵管時(shí)沒(méi)有及時(shí)地排查解決等是造成斷樁的主要原因。因此在施工中應(yīng)采取如下措施：①控制導(dǎo)管始終在混凝土內(nèi)；②按清孔等檢查指標(biāo)要求嚴(yán)格檢查沉渣的厚度，在清孔后及時(shí)澆筑混凝土；③澆筑樁身混凝土前做好各個(gè)施工環(huán)節(jié)和崗位檢查，采取預(yù)防措施，確?；炷凉嘧⑹┕ぷ鳂I(yè)過(guò)程連續(xù)；④對(duì)混凝土質(zhì)量加強(qiáng)管理，控制拌制的混凝土性能符合要求；⑤混凝土初凝前接樁方法可采用沖刷法、沉管法等；若遇初凝后接樁可以采用嵌入式或沖刷法。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，沿海港口項(xiàng)目中的鉆孔灌注樁施工工況復(fù)雜，對(duì)施工工藝技術(shù)要求較高，如施工工藝及質(zhì)量控制措施不當(dāng)，可能會(huì)對(duì)工程質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生較大影響。因此在施工中應(yīng)科學(xué)制定施工方案，嚴(yán)格控制施工工藝，落實(shí)質(zhì)量控制措施，這樣才能保障工程質(zhì)量。

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