港口工程鉆孔灌注樁施工技術(shù)的幾點(diǎn)探討

張宇海

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港口工程鉆孔灌注樁施工技術(shù)的幾點(diǎn)探討

張宇海

（海防工程設(shè)計(jì)研究所，北京 100070）

我國(guó)對(duì)外貿(mào)易的迅猛發(fā)展，推動(dòng)了港口工程建設(shè)的不斷升級(jí)。在港口工程建設(shè)中，因?yàn)椴僮骱?jiǎn)單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，鉆孔灌注樁施工技術(shù)一直被廣泛應(yīng)用。提高鉆孔灌注樁施工技術(shù)水平，可以提高港口工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益。結(jié)合工程實(shí)際，對(duì)港口工程建設(shè)中鉆孔灌注施工技術(shù)相關(guān)問題進(jìn)行了分析，可為其他工程建設(shè)提供參考。

港口工程；鉆孔灌柱樁；施工技術(shù)；鉆孔坍塌

近幾年，我國(guó)對(duì)外貿(mào)易的需求不斷走高，推動(dòng)了港口建設(shè)的升級(jí)，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。在港口工程建設(shè)中，因?yàn)槭┕きh(huán)境比較復(fù)雜，成本很高，所以需要我們采用科學(xué)的建設(shè)方法來(lái)提高工程質(zhì)量。鉆孔灌注樁施工技術(shù)是我們經(jīng)常采用的施工技術(shù)之一，具備諸多優(yōu)點(diǎn)，例如穩(wěn)定傳遞上部結(jié)構(gòu)荷載至深層土層中，工期較短、施工便捷、成本合理及較強(qiáng)的適應(yīng)性等，在以往新建、擴(kuò)建和改造項(xiàng)目中被大量應(yīng)用，并取得了很好的效益。

1 港口工程中鉆孔灌注樁施工技術(shù)研究

水下鉆孔灌注樁施工是隱蔽工程，施工時(shí)因?yàn)榄h(huán)境復(fù)雜，質(zhì)量易受多方因素影響，所以在開展施工之前，應(yīng)該對(duì)設(shè)備和場(chǎng)地進(jìn)行細(xì)致檢查，熟悉現(xiàn)場(chǎng)水文與氣象環(huán)境等施工要素，做好施工組織設(shè)計(jì)，確保施工質(zhì)量。

鉆孔灌注樁是指通過(guò)機(jī)械鉆孔在水下地基土中形成樁孔，達(dá)到強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)后把鋼筋籠（鋼筋骨架）放置在樁孔中。鉆孔灌注樁在承載力、適應(yīng)性等方面都具有較大優(yōu)勢(shì)。

2 港口工程中鉆孔灌注樁施工技術(shù)分析

鉆孔施工技術(shù)包括正循環(huán)施工技術(shù)和反循環(huán)施工技術(shù)。正循環(huán)鉆孔施工的工作原理是利用回轉(zhuǎn)裝置的帶動(dòng)作用，帶動(dòng)鉆桿與鉆頭切削破碎的巖石，通過(guò)泥漿泵把泥漿輸入到鉆桿內(nèi)腔之后噴入孔底，之后帶著殘?jiān)仙娇卓谶M(jìn)入沉淀池，經(jīng)過(guò)凈化后再次投放使用。

反循環(huán)鉆孔施工的工作原理是在樁頂設(shè)置護(hù)筒，泥漿由泥漿池流入鉆孔內(nèi)，同鉆渣混合。在真空泵抽吸力作用下，混合物進(jìn)入鉆頭的進(jìn)渣口，經(jīng)過(guò)鉆桿內(nèi)腔，泥石泵和出漿控制筏排泄到沉淀池中凈化，供再使用。

2.1 設(shè)置施工平臺(tái)

施工平臺(tái)是鉆孔灌注樁施工作業(yè)的基本場(chǎng)地，其性能關(guān)系到工程能否順利開展、按時(shí)完成。水上施工平臺(tái)由于影響因素多，要求高，所以更應(yīng)高度重視。平臺(tái)設(shè)置要綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)、水文條件和施工環(huán)境，滿足施工水位、潮位、波浪、平臺(tái)受力和鉆孔工藝，以及便于后期拆除等使用要求。平臺(tái)的位移、傾斜和沉降要滿足安全使用要求。

樁位處于深水區(qū)時(shí)，可采用樁基平臺(tái)；樁位處于淺水區(qū)且地質(zhì)較好時(shí)，可采用筑島平臺(tái)；水深、風(fēng)浪較大時(shí)，可采用導(dǎo)管架平臺(tái)。

2.2 埋設(shè)護(hù)筒

埋設(shè)護(hù)筒在港口建設(shè)中有嚴(yán)格的要求。首先護(hù)筒要堅(jiān)固耐用，建議采用鋼板焊接，具有一定的剛度和強(qiáng)度。為控制樁基上部結(jié)構(gòu)尺寸，護(hù)筒內(nèi)徑不大于樁徑300 mm。水域護(hù)筒可采用錘擊打入方式埋設(shè)，并設(shè)立定位和導(dǎo)向措施。護(hù)筒頂高程要考慮波浪影響，高于施工水位1.5～2.0 m。鉆頭在起落時(shí)要防止鉆頭和護(hù)筒之間的碰撞，如果在工作中護(hù)筒有冒水現(xiàn)象，要馬上停止鉆孔工作，防止護(hù)筒的移動(dòng)，如果移動(dòng)必須進(jìn)行再次安裝。

2.3 清孔換漿

終孔檢查后達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)立即進(jìn)行孔底清理，防止沉淀過(guò)厚降低樁基承載力，同時(shí)避免間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致泥漿沉淀，引起鉆孔坍塌。根據(jù)土層性質(zhì)、沉渣厚度要求和機(jī)具設(shè)備條件選擇清孔換漿。

清孔換漿工作需要進(jìn)行兩次才能開展下一步的混凝土澆筑工作。在各個(gè)方位活動(dòng)導(dǎo)管，利用泥漿流動(dòng)沖擊樁孔底和四周沉渣，沉渣懸浮后被泥漿黏結(jié)力帶出鉆孔。檢查泥漿性能指標(biāo)及孔底沉淀厚度，如果泥漿性能不符合要求，即使沉渣達(dá)標(biāo)也要繼續(xù)清孔換漿。

2.4 鋼筋籠的制作和安裝

鋼筋籠選用的鋼筋要經(jīng)過(guò)除銹、截?cái)嘁约皺C(jī)械連接或電焊連接等多個(gè)流程處理，并滿足《水運(yùn)工程混凝土施工規(guī)范》。根據(jù)運(yùn)輸、安裝條件和施工能力可采用整體制作方式，也可分段制作。搬運(yùn)和吊裝時(shí)，要采取施工措施防止過(guò)大變形?？梢栽阡摻罨\的內(nèi)側(cè)設(shè)置加勁箍筋，進(jìn)行預(yù)制焊接，每隔2 m焊接一個(gè)，在內(nèi)部每間隔3～4 m設(shè)置一個(gè)能自由拆卸的臨時(shí)加強(qiáng)架。在鋼筋籠的各個(gè)主筋上，間隔一定距離設(shè)置混凝土墊塊，最后用導(dǎo)向鋼管進(jìn)行固定。

對(duì)準(zhǔn)孔位安放鋼筋籠，保證鋼筋籠能豎直進(jìn)入，避免碰撞孔壁。下放困難時(shí)，要立即查找和分析原因，不得強(qiáng)行下放，否則會(huì)造成孔壁坍塌?？衫盟嗪蜕白又瞥奢喰伪Ｗo(hù)塊，中間穿鋼筋焊接于主筋外側(cè)，形成“輪子”，在鋼筋籠放入鉆孔時(shí)起到引導(dǎo)作用。斜樁鋼筋籠可采用在鋼筋籠內(nèi)部增設(shè)下放混凝土導(dǎo)管的縱向?qū)к墶?/p>

2.5 坍落度

混凝土配置要符合規(guī)范要求，嚴(yán)格把控坍落度。混凝土拌合物具備良好的和易性，通常情況下坍落度值控制在180～220 mm之間。水下灌注混凝土對(duì)材質(zhì)具有較高的要求。在用砂方面，要做好過(guò)篩、去除雜質(zhì)和沖洗等準(zhǔn)備工作。用水量方面，也要做到精確控制，水量小，流動(dòng)性差，坍落度低，灌注難度大；水量大，則會(huì)降低樁身的強(qiáng)度，易發(fā)生離析，甚至?xí)?dǎo)致斷樁現(xiàn)象。

2.6 導(dǎo)管的提拉

導(dǎo)管提拉主要是為了保障混凝土在灌注過(guò)程中的順暢度。導(dǎo)管外的混凝土面伴隨著導(dǎo)管的上下提拉而變化，隨著灌注時(shí)間增加，攪拌質(zhì)量下降等情況發(fā)生，澆筑過(guò)程中混凝土的流動(dòng)性是逐漸降低的，需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)提拉幅度和速度進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。防止速度過(guò)快幅度過(guò)大，空氣進(jìn)入樁身，導(dǎo)致混凝土疏松，造成蜂窩和孔洞等施工質(zhì)量問題。灌注工作開展時(shí)，提高攪拌質(zhì)量，可有效縮短連續(xù)灌注時(shí)間。

3 港口工程中鉆孔灌注樁施工常見問題以及解決措施

3.1 縮徑

縮徑產(chǎn)生原因一般為地質(zhì)土層復(fù)雜，鉆孔速度過(guò)快、成孔放置時(shí)間較長(zhǎng)、護(hù)壁泥漿性能不足等。預(yù)防措施是選用帶保徑裝置鉆頭，鉆頭直徑滿足成孔直徑要求，經(jīng)常檢查及時(shí)修復(fù)，上下反復(fù)掃孔擴(kuò)大孔徑，成孔速度控制在2 m/h以內(nèi)。

提高泥漿的黏度，合理安排工序，做到銜接有序。

3.2 卡管

卡管就是導(dǎo)管堵塞，導(dǎo)管滲水或者是出現(xiàn)裂縫導(dǎo)致卡管的情況?；炷临|(zhì)量不達(dá)標(biāo)，級(jí)配和攪拌等施工工藝不滿足設(shè)計(jì)要求，均會(huì)導(dǎo)致卡管情況。防止卡管可通過(guò)兩方面控制，一方面使用合格優(yōu)質(zhì)材料制作導(dǎo)管，導(dǎo)管平直，內(nèi)壁光滑不漏水，在焊縫時(shí)注意防止裂縫；另一方面，選擇優(yōu)質(zhì)混凝土，和易性、水灰比、坍落度及初凝時(shí)間滿足設(shè)計(jì)或規(guī)范要求。

3.3 樁底沉碴多

清孔不干凈或未進(jìn)行二次清孔，以及吊裝鋼筋籠等工作都會(huì)造成樁底沉碴的增加。充分利用鉆桿在原位進(jìn)行第一次清孔，直至孔口返漿比重持續(xù)小于1.1～1.2，孔底沉渣厚度小于50 mm時(shí)，即可放置鋼筋籠和導(dǎo)管。安防完成后，在混凝土澆筑前利用導(dǎo)管進(jìn)行第二次清孔。采用性能較好的泥漿，不要用清水進(jìn)行置換。

4 港口工程中鉆孔灌注樁施工技術(shù)需注意的問題

4.1 鉆孔傾斜

港口工程的施工條件一般都較為惡劣，受到環(huán)境影響的因素較大。施工時(shí)，由于施工場(chǎng)地條件影響鉆機(jī)安裝，導(dǎo)致鉆孔位置傾斜。此外，地基土層軟硬分布不規(guī)律，或摻雜大孤石和其他硬物等，也可能導(dǎo)致鉆孔位置的傾斜。施工前，分析施工環(huán)境，保證施工平臺(tái)平整，平穩(wěn)安裝鉆機(jī)，機(jī)架垂直減少位置偏差，并在成孔過(guò)程中定時(shí)檢查和校正。施工至堅(jiān)硬土層中，不強(qiáng)行加壓，控制鉆進(jìn)速度。對(duì)已偏斜的鉆孔，控制鉆速慢速提升下降，多次掃孔糾偏。

4.2 鉆孔坍塌

鉆孔坍塌是容易出現(xiàn)的事故。一般在鉆孔過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)排出泥漿不斷出現(xiàn)氣泡，或泥漿突然漏失，則表示有鉆孔坍塌的跡象。松軟地質(zhì)易造成鉆孔坍塌，為趕工期加快鉆孔速度或者在鉆孔形成后沒有及時(shí)澆筑混凝土，也會(huì)造成鉆孔坍塌。為了防止這一問題的發(fā)生，需采取必要的保護(hù)措施。通過(guò)泥漿護(hù)壁、護(hù)筒密封等方法進(jìn)行保護(hù)。適當(dāng)埋深護(hù)筒，使用優(yōu)質(zhì)泥漿，防止受外力影響出現(xiàn)變形。在施工中，一方面要注意鉆孔速度，另一方面還要及時(shí)進(jìn)行混凝土澆筑，避免因施工組織不當(dāng)造成鉆孔質(zhì)量問題。

對(duì)于趁潮施工的鉆孔，要做好充分的準(zhǔn)備工作，留出富裕時(shí)間，對(duì)實(shí)施過(guò)程中易出現(xiàn)的問題做好預(yù)案。在淺灘與趁潮作業(yè)時(shí)，要指派專人完成水深檢測(cè)以及報(bào)潮位的工作。

4.3 鋼筋籠上浮

施工過(guò)程中，鋼筋籠上浮現(xiàn)象發(fā)生頻率非常高。此類事故一般不能糾正，所以要了解上浮原因，在施工過(guò)程中盡量降低事故發(fā)生頻率。導(dǎo)管埋深過(guò)大可引起鋼筋籠上浮。混凝土從導(dǎo)流管流出后沖擊力很大，有一定的速度向上頂升，推動(dòng)鋼筋籠上浮。

解決方法是保證首批混凝土的埋管深度不得小于1 m，混凝土澆筑過(guò)程中，埋設(shè)深度應(yīng)該保證在2～6 m之間。導(dǎo)管提升不宜過(guò)快，防止導(dǎo)管鉤連鋼筋籠?；炷翝仓^(guò)快也可引起鋼筋籠上浮?；炷猎诳變?nèi)上升對(duì)鋼筋籠產(chǎn)生摩擦力，同時(shí)泥漿上升產(chǎn)生摩擦力，而此時(shí)鋼筋籠在導(dǎo)管底部以下混凝土埋深不夠，引起鋼筋籠上浮。解決方法是放緩混凝土澆筑速度，或可暫停10～15 min，待鋼筋籠穩(wěn)定后再繼續(xù)澆筑。

5 總結(jié)

綜上所述，港口工程建設(shè)施工難度大、周期長(zhǎng)、造價(jià)高，一旦發(fā)生事故會(huì)造成比較嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。所以在施工過(guò)程中，要盡量采用成熟的技術(shù)降低風(fēng)險(xiǎn)，控制成本。鉆孔灌注樁施工技術(shù)是港口工程建設(shè)中廣泛應(yīng)用的技術(shù)之一，雖然適應(yīng)性較強(qiáng)，成本合理，但也存在明顯的缺點(diǎn)，如在施工中無(wú)法實(shí)時(shí)觀察，對(duì)待工藝比較敏感，必須嚴(yán)格按照工藝要求開展每一道工序，任何一個(gè)環(huán)節(jié)漏洞都會(huì)造成施工事故或質(zhì)量事故。所以在日常的施工中，分析該項(xiàng)技術(shù)本身特點(diǎn)和易出現(xiàn)的問題，梳理對(duì)策和措施，合理編制施工組織方案，確保各個(gè)環(huán)節(jié)質(zhì)量，對(duì)港口工程建設(shè)具有重要的理論指導(dǎo)意義和應(yīng)用價(jià)值。

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2095－6835（2019）07－0098－02

U655.551

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10.15913/j.cnki.kjycx.2019.07.098

張宇海（1982—），男，山東昌邑人，畢業(yè)于海軍工程大學(xué)，本科學(xué)歷，工程師，研究方向?yàn)楦劭诠こ獭?/p>

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕