碼頭基礎(chǔ)改造工程中的升漿加固施工技術(shù)

李子昂 渤海石油航務(wù)建筑工程有限責(zé)任公司

基于升漿加固施工技術(shù)可被有效利用于港工建筑物水下施工作業(yè)，是當(dāng)前行業(yè)內(nèi)較為可行的一種方法，對于港工建筑物破損而言更具適用性，在保障工程質(zhì)量的同時發(fā)揮出優(yōu)良成本效益。

1.工程概況

本文針對某碼頭基礎(chǔ)改造工程展開探討。在當(dāng)前海油工程持續(xù)發(fā)展背景下，既有的滑道無法滿足實際需求，為保障產(chǎn)品加工效率，提升場地加工能力，計劃在4#、5#兩滑道之間增設(shè)裝船出海口，以達(dá)到對碼頭改造的效果。整個改造區(qū)域面積為1200m2，主要將原有的胸墻拆除，并對碼頭基礎(chǔ)部分實行升漿加固措施。

2.現(xiàn)場漿液選擇試驗

在項目改造過程中，要對大量拋石棱體實行壓力滲透灌漿施工，考慮到該結(jié)構(gòu)孔隙偏小的特性，經(jīng)分析后初步選定為水泥凈漿與水泥砂漿兩種。項目所在區(qū)域較為復(fù)雜，經(jīng)較長一個階段后容易出現(xiàn)沉降密實現(xiàn)象，無法準(zhǔn)確分析拋石基礎(chǔ)孔隙率實際情況，為進(jìn)一步探討漿液的使用性，實行了鉆孔注漿試驗，以便展開對比分析。

2.1 水泥凈漿試驗

在項目升漿區(qū)設(shè)置兩個孔位，以便展開旋噴水泥漿試驗，通過現(xiàn)場配置的方式得到漿液（遵循水灰比1：1原則），基于高噴臺車展開施工作業(yè)。

在旋噴管底部增設(shè)了2個φ2mm噴嘴，進(jìn)入到注漿環(huán)節(jié)時保持漿壓力36MPa不變，同時風(fēng)壓力以0.6MPa為宜，將設(shè)備的旋噴管置入孔底以便展開施工作業(yè)。就理論層面而言，經(jīng)施工后若形成了旋噴樁，此時各旋噴孔壁都會達(dá)到封閉狀態(tài)，通過壓力作用泥漿會持續(xù)向上擴(kuò)散，在短時間內(nèi)返升到孔頂，到達(dá)此狀態(tài)后便出現(xiàn)了孔口返漿現(xiàn)象。而經(jīng)試驗分析后得知：經(jīng)過20h的持續(xù)注漿后，所使用的水泥漿總量達(dá)到80余立方米，但并未發(fā)現(xiàn)孔口有任何返漿現(xiàn)象。經(jīng)分析后得知，基床中各塊石有較大孔隙，直接與周邊的海水聯(lián)通，受高壓的影響漿液懸浮于海水之中，出現(xiàn)泥漿流失現(xiàn)象，難以有效附著在拋石塊體上。因此，水泥漿液對于此類地質(zhì)而言不具適用性。

2.2 水泥砂漿試驗

與上述試驗相類似的是，依然選取2個孔位，適配有砂漿泵設(shè)備，在后續(xù)注漿中可提供高達(dá)5MPa的壓力。將配制好的水泥砂漿運(yùn)輸至現(xiàn)場，經(jīng)由濾網(wǎng)過濾處理后轉(zhuǎn)至儲漿罐中（設(shè)置有低速攪拌機(jī)，以起到避免砂漿沉淀的效果），在儲漿罐下方連接一個砂漿泵，經(jīng)由軟管將漿液轉(zhuǎn)移至注漿管內(nèi)。在展開升壓注漿作業(yè)時，要利用浮子測錘做進(jìn)一步的觀測，準(zhǔn)確掌握漿面高度情況，同時分析砂漿泵運(yùn)行壓力，以確定注漿管的埋深情況。伴隨漿液的提升，會帶來注漿管隨之上浮現(xiàn)象，每完成一次提升后，都保證注漿管埋深在0.6m以上，經(jīng)長達(dá)10h的持續(xù)升壓后，實際單孔注漿量達(dá)到20m3，觀察孔口出現(xiàn)了返漿現(xiàn)象，意味著整個升漿作業(yè)完成，試驗成功。綜合上述分析，最終將水泥砂漿作為基礎(chǔ)加固的主要材料。

3.漿液配制

3.1 對制漿材料的要求

具體選用的是M20水泥砂漿，并摻入PC42.5復(fù)合水泥與適量細(xì)砂?？紤]到砂漿流動性要求，在配制過程中還要得到粉煤灰與高效減水劑的支持。關(guān)于原材料的使用，若水泥受潮且出現(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)象，堅決不允許投入使用；細(xì)砂粒徑最大值為2.5mm，同時將細(xì)度模數(shù)控制在1.8～2.2；要使用專用水工混凝土水，同時各類外加劑的用量要足夠合理。

表1 砂漿配合比

3.2 漿液的配合比

試驗中進(jìn)行了多次試配，最終確定可行材料用量，具體如表1所示。

3.3 漿液的性能指標(biāo)

合理控制砂漿流動度是保障混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵，具體以16～25s為宜；砂漿初凝12～14h；實際泌水率必須達(dá)到控制在5L以內(nèi)，強(qiáng)度為M20。

3.4 升漿鉆孔設(shè)備

本次基礎(chǔ)改造工程需使用到大量鉆孔（共計1000余個），各孔間距保持在0.8～2.0m范圍內(nèi)，基于對項目實際情況等多方面因素分析，選定為XY-2G鉆機(jī)，在滿足工程需求的同時還具備靈活性好等優(yōu)點。值得注意的是，此鉆機(jī)鉆進(jìn)功率較大，適配有多個檔位以滿足不同環(huán)節(jié)的需求，運(yùn)行狀態(tài)平穩(wěn)，鉆進(jìn)速度快且成孔質(zhì)量好，正適應(yīng)于本項目鉆孔過多的要求。

4.施工技術(shù)及控制要點

4.1 施工工藝流程

具體為：鉆機(jī)造孔→清淤→升漿施工→漿面觀測→施工結(jié)束。

4.2 鉆機(jī)造孔

從工程實際情況考慮，主要對拋石、機(jī)床塊石等展開鉆孔施工，結(jié)束造孔作業(yè)后啟動卷揚(yáng)機(jī)，通過300kg吊錘展開施打作業(yè)。合理控制錘擊鉆孔深度，要以區(qū)域內(nèi)強(qiáng)風(fēng)化巖頂面為基準(zhǔn)確定，通常情況下孔深介于18.8～22.6m。在鉆進(jìn)環(huán)節(jié)，需要嚴(yán)格控制水量、進(jìn)尺與壓力，這是保障鉆進(jìn)效率的重要條件，并安排專員做好記錄工作。

4.3 升漿前基床清淤

由于是基于老碼頭的改造工程，在過去長時間使用后，會加大基床拋石塊體間隙，大量淤泥存留在其中，嚴(yán)重制約了升漿漿液與拋石塊體的結(jié)合效果，大幅降低升漿體強(qiáng)度，因此在施工前做好淤泥清理工作至關(guān)重要。在本項目中，采用的是“預(yù)擾泵抽”的方式，結(jié)束鉆孔作業(yè)后，需要在同排增設(shè)充氣孔與吸水孔，為提升底部石頭縫隙內(nèi)漿液的流動性，要使用油氣分離機(jī)向其中持續(xù)性充氣，并且需得到泥漿泵的支持，將殘留在其中的渾濁物清理出來。施工采用的是兩排一組的方式，遵循此方法持續(xù)施工。結(jié)束上述工作后給予沉箱1～2d靜置時間，分析注漿管內(nèi)泥層是否達(dá)到深度清理狀態(tài)，否則需要再次展開上述抽泥操作。

4.4 升漿施工

從一側(cè)展開，沿著橫向持續(xù)向?qū)?cè)推進(jìn)，具體而言，需要展開第一排孔施工作業(yè)，持續(xù)作業(yè)且漿面達(dá)到特定高度后，方可展開第二排孔施工作業(yè)，基于這一方式持續(xù)施工，對于任何一個施工區(qū)域而言，都要優(yōu)先對巖面高程較低的部分展開操作。為保障沉箱升漿質(zhì)量，在此之前需要分析漿液性能并做出調(diào)整；同時試運(yùn)行注漿設(shè)備，確保各項參數(shù)切實可行；此外，注漿管起拔與試水試驗必不可少，注漿管需脫底面并為貫通狀態(tài)，要求單次起拔高度在10cm以內(nèi)。注漿遵循連續(xù)作業(yè)原則，通過拌和站集中配制，所得漿液利用罐車運(yùn)輸至指定區(qū)域。在后續(xù)注漿環(huán)節(jié)，要將砂漿進(jìn)一步轉(zhuǎn)移至儲漿罐內(nèi)，為避免砂漿沉淀現(xiàn)象，所適配的攪拌機(jī)要保持低速運(yùn)行狀態(tài)，通過灌漿管將漿液持續(xù)注入到各塊石孔隙中，形成具有足夠強(qiáng)度的固結(jié)體。

4.5 漿面觀測

要求在雙數(shù)排孔內(nèi)增設(shè)3個觀測管，浮子測錘長度為40cm，達(dá)到1.98g/cm3的密度要求，且注漿管置入漿面的深度至少要達(dá)到0.6m。

4.6 施工結(jié)束

完成上述施工后起拔注漿管，使其與沉箱底板的間距至少為4m；關(guān)于棱體區(qū)域的施工作業(yè)，若漿液持續(xù)上升且到達(dá)棱體頂高程后便完成了施工作業(yè)，此時可起拔注漿管。

5.試驗檢測

5.1 砂漿抗壓試驗

在此之前，要對工程所需材料做全面檢測，任何不達(dá)標(biāo)材料不可投入使用，完成養(yǎng)護(hù)作業(yè)后做強(qiáng)度檢測。

5.2 取芯抗壓試驗

結(jié)束注漿施工，經(jīng)一段時間且達(dá)到特定強(qiáng)度后（通常情況下需20d），可利用鉆機(jī)取芯，將所得芯樣編號，展開28d抗壓試驗，分析各項指標(biāo)實際情況，確保達(dá)到工程既定要求。

6.結(jié)束語

港工建筑物具有特殊性，成型后無法拆除，同時更換也面臨較大難度?；诖?，在對既有碼頭水下基礎(chǔ)展開改造作業(yè)時，最為可行的是就地加固法，具體又以升漿加固的方式最為可行，在提升施工速度的同時還可有效控制成本，周邊建筑物不會因施工而受到過多影響。本文則對該方法做出系統(tǒng)性探討，提出一些可行的技術(shù)要點，以期提升升漿加固技術(shù)應(yīng)用水平，為各類碼頭基礎(chǔ)改造工程提供參考。