水上沉管灌注樁在船閘靠船墩樁基中的應用

曹漢杰

摘 要：文中對口岸船閘靠船墩樁基施工方法進行了介紹， 傳統(tǒng)的水上樁基施工方法是搭設水上支架平臺、內(nèi)外護筒施工，本文介紹了水沖沉管灌注樁施工，沉管灌注樁施工的優(yōu)點是施工簡單，作業(yè)面小，對通航影響小，施工對生產(chǎn)生活和環(huán)境影響降到最低，并取得了良好效果。

關鍵詞：水上沉管灌注樁;船閘靠船墩樁基;應用

中圖分類號：U655.55 ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1006—7973（2020）07-0079-03

1 工程概況

江蘇省口岸船閘位于泰州市高港區(qū)口岸街道西南，是南官河入江口門通航建筑物?？诎洞l于1959年建成通航，2008年進行大修改造?？诎洞l上游右側(cè)引航道護岸為漿砌塊石重力式結(jié)構(gòu)，大噸位船舶過閘時?？?，加劇了護岸的損壞程度，護岸已發(fā)生不同程度的水泥砂漿剝落，漿砌塊石松動、破損、坍塌。另外，護岸后民房建筑在不斷增多，護岸頂?shù)缆菲嚭奢d也在增大。經(jīng)驗算，護岸安全已不能滿足規(guī)范要求，存在較大的安全隱患，急需進行護岸加固。此次加固方案分兩部分，一部分對現(xiàn)狀護岸進行小方樁加固，另一部分是在護岸前增設一排靠船墩。增設的靠船墩，上部為三角形的承臺，下部為三根樁徑0.8米、長10米灌注樁。如下圖所示。

2 樁基施工方案比選

傳統(tǒng)的水上樁基施工方法是搭設水上支架平臺、內(nèi)外護筒施工，需要泥漿護壁，占用水域大，且內(nèi)護筒永久保留，但該方案缺點較多：施工作業(yè)人員多，周轉(zhuǎn)材料多，施工設備復雜;而本工程內(nèi)側(cè)樁靠護岸近，施工時作業(yè)面小，機械轉(zhuǎn)向不易;泥漿制備及泥漿處理困難等，加上靠近護岸的樁離護岸較近，河床上石塊較多，埋設內(nèi)外鋼護筒不易。而水上沉管灌注樁，不需要搭設排架，占用水域相對較小;利用工程船作為水上移動平臺，它機動靈活，當施工中遇船舶航行高峰時，可及時撤出水域，能有效降低水上作業(yè)安全風險，為航道正常通航提供保障;不需要泥漿護壁，減少了泥漿排放，利于環(huán)境保護;成孔速度快;船機配置少，降低了作業(yè)風險。經(jīng)比較，采用沉管灌注樁法施工較合適。

3 施工步驟

3.1測量放樣

沉管為內(nèi)徑0.8m、長10.5m、壁厚10mm的鋼管，采用螺旋鋼板一次加工而成。沉管前，根據(jù)施工圖紙?zhí)峁┑臉段蛔鴺吮?，對沉管埋設的平面位置進行放樣。首先采用全站儀，對沉管中心在護岸上的投影進行放樣，用噴漆做好標記;然后在圖上測出投影到沉管中心的平面距離。

3.2沉管就位

利用吊機船，起吊沉管。把沉管吊放到施工圖紙所示的位置。根據(jù)距離，沉管時，對沉管的位置進行定位，沉管過程中要反復多次測量，確保位置準確。

3.3射水沉管

沉管用的水流由高壓水泵提供，高壓水泵安裝在吊機船上，水泵使用的電源由船上柴油發(fā)電機提供，不需接岸電。

（1）按計算長度配好射水管，將各接頭連接牢固，裝上彎管，并與輸水膠管接通，進行通水試驗。

（2）射水管裝上導向環(huán)，插入即將起吊的沉管。

（3）吊插沉管，插正立穩(wěn)后，壓上樁帽及樁錘，吊裝鋼絲繩暫不解下，即開啟水閥，開始射水。高壓水槍開始沖泥，利用高壓水流的動力，來切割和絞松水下土層的泥層，粉碎土體，使之濕化、崩解，形成泥漿，泥漿在重力作用下向泥漿泵入口流動，通過離心式泥漿泵的作用產(chǎn)生一定的真空把泥漿經(jīng)吸泥管吸出，再通過輸泥管線排到泥漿沉淀船上。高壓水槍沖刷樁尖下的土層，樁靠自重下沉。

（4）沉管初期應控制下沉速度，不能下沉太快，防止阻塞水嘴，隨時控制和校正沉管樁的方向。

（5）沉管樁下沉漸趨緩慢時，為加快沉樁速度，可適當振動沉樁。

（6）沉管下沉一定深度，管身穩(wěn)定后，可解下吊沉管的鋼絲繩，并逐步加大射水量，加大沉管速度。

（7）接管停水時，應防止停水導致泥砂涌入樁內(nèi)堵塞或卡住射水嘴。

（8）沉管下沉至設計標高約1m時，即停止射水，拔出射水管，用振動沉樁法使沉管下沉到設計標高。

沖挖過程中，要準備吊繩一套，在沖挖過程中，經(jīng)常用吊繩檢測深度，確保最終孔深符合要求。

3.4 清孔

當沖孔達到設計要求的深度時，用高壓水槍沖洗沉管內(nèi)壁，再用泥漿泵將孔內(nèi)泥水吸掉，反復幾次，完成清孔。

3.5 鋼筋籠制作及安裝

3.5.1鋼筋籠的制作

3.5.1.1鋼筋的驗收及管理

鋼筋應具有出廠質(zhì)量證明書。進場后按有關規(guī)定、批量、規(guī)格進行抽樣檢查。對于需要焊接的材料還應有焊接試驗報告。確認該批材料滿足設計、施工要求后，物資部門將該材料入庫、登記、造冊，不合格的材料清運出施工現(xiàn)場。

鋼筋進庫后須按不同鋼種、等級、牌號、規(guī)格批號及生產(chǎn)廠家分別堆存，不得混雜，且應掛牌以資識別。鋼筋在運輸、儲存過程中，應避免銹蝕和污染。

3.5.1.2主筋下料及鋼筋籠成型

鋼筋下料應用切斷機，下料鋼筋下料前檢查鋼筋的端部是否有彎曲現(xiàn)象，如有應先用調(diào)直機調(diào)直，嚴禁使用氣割和其它熱加工的方法切斷鋼筋。

鋼筋籠制作時應注意：

鋼筋籠加工尺寸應嚴格按設計圖紙及規(guī)范要求，鋼筋籠的主筋采用焊接接頭，不設彎鉤，主筋與箍筋焊成鋼筋籠骨架，雙面焊長度>5d，單面焊長度>10d;主筋接頭間距>1000mm，并在同一連接區(qū)段上接頭少于總數(shù)50%。施工中按照以下規(guī)定加工鋼筋籠：

（1）先制作鋼筋籠的加強箍，加強箍先根據(jù)設計長度下料并在特制的平臺上彎制而成。加強箍制作完成后，在加強箍上準確地放樣出鋼筋籠每一根主筋的確切位置，并用紅油漆做出標記。

（2）主筋分段長度，將所需鋼筋用切斷機成批切好備用，并按規(guī)格掛牌分類堆放整齊。

（3）鋼筋籠加工在特制加工平臺上進行，加工前先檢查平臺的平直度，確保鋼筋籠的主筋順直。加工時先將主筋點焊于加強箍的外側(cè)所標示的主筋位置，確保主筋位置正確，間距一致。鋼筋籠箍筋施工前，先在主筋上分出箍筋間距，然后將箍筋纏繞于鋼筋籠骨架上并將箍筋與主筋50%交錯點焊。加工成形的鋼筋籠，要穩(wěn)定放置在堅實平整的地面上，防止變形。

（4）每幅成品鋼筋籠須經(jīng)監(jiān)理工程師驗收，合格后方可使用，每節(jié)鋼筋籠均要掛牌標識，標明節(jié)號、樁號和檢驗狀態(tài)。

（5）鋼筋籠從上至下每2.0m的間距設一組定位鋼筋。

3.5.1.3鋼筋籠保護層

鋼筋籠的縱筋保護層厚度為50mm，為保證有足夠的保護層厚度，在鋼筋籠的縱筋外側(cè)綁扎混凝土墊塊，鋼筋籠吊入沉管內(nèi)時，不得碰撞管壁，要采取有效措施保證筋籠的設計標高、垂直位置等的準確。

3.5.2鋼筋籠安裝

鋼筋籠安裝前應清除粘附的泥土和油漬，保證鋼筋與混凝土緊密黏結(jié)。

（1）現(xiàn)場鋼筋籠的起吊，采用 25t 吊機船。

（2）鋼筋籠起吊時要保持平穩(wěn)，避免鋼筋籠在起吊過程中變形。

（3）下籠時由人工輔助對準孔位，保持鋼筋籠垂直，下放過程中若遇阻礙立即停止，嚴禁強行沖放。

3.6下放導管

（1）鋼導管內(nèi)壁光滑、圓順，內(nèi)徑一致，接口嚴密。導管直徑為30cm，壁厚為10mm，導管管節(jié)長度3m。

（2）導管使用前必須進行試拼和試壓，按自下而上順序編號和標示尺度。導管組裝后軸線偏差，不能超過鉆孔深度的0.5%且不得大于10cm。澆筑首盤混凝土時，導管底部至孔底距離控制在30～40cm。

（3）每次安裝導管時要檢查連接處有無雜物，并檢查橡皮圈有無破損，發(fā)現(xiàn)有破損的要及時更換。

（4）導管安裝采用挖機船配合安裝。

3.7 灌注水下混凝土

根據(jù)現(xiàn)場條件，本工程混凝土采用商品混凝土，混凝土由攪拌車運至施工點附近，用固定溜槽卸入混凝土運輸船內(nèi)，混凝土灌注采用挖泥船配合導管進行。首批封底混凝土：首批灌注混凝土量必須使導管在混凝土中埋深不小于1.0m。

第一次灌注混凝土前用圓鋼板作為混凝土擋板，根據(jù)首灌混凝土方量，將料斗卸料口用擋板蓋住，放入混凝土后，迅速開啟卸料口，首灌混凝土一次迅速卸放到孔底，不得中斷。然后測量混凝土面深度，確保導管在混凝土中埋深不小于2.0m，每次拆管前測量混凝土面深度，計算導管埋深確定拆除節(jié)數(shù)，導管的埋深控制在1m～3m，灌注開始后混凝土要連續(xù)進行，并盡量縮短灌注時間，爭取在初凝前澆筑完畢，過程中指定專人負責填寫水下混凝土灌注記錄。全部混凝土灌注完成后，待混凝土初凝后，稍微提高鋼護筒，使鋼護筒與混凝土之間存在間隙以便鋼護筒的拔出。

灌注水下混凝土應注意：

（1）水下混凝土坍落度控制在180mm～220mm。

（2）灌注混凝土前和過程中，按規(guī)定時間檢測混凝土的坍落度，并做好記錄。

（3）水下混凝土必須連續(xù)澆筑，中途不宜停頓，并盡量縮短拆除導管的間斷時間，灌注間隔時間不能超過30min，保證在配合比設定的初凝時間內(nèi)澆筑完成。

（4）在澆筑過程中，應特別注意混凝土面到達鋼筋籠底標高位置時的操作，當混凝土面接近鋼筋籠底時應保持較大的導管埋深，放慢澆筑速度，以減少混凝土向上的沖擊力，當混凝土面超過鋼筋籠底2m左右，減少導管的埋深，使導管口處于鋼筋籠底標高附近，并加快澆注速度，以增加鋼筋籠的埋深。當混凝土面高于鋼筋籠底2～4m后即可正常澆筑。

（5）在澆筑混凝土過程中，采用測繩測量孔內(nèi)混凝土頂面位置，保持導管埋深不小于1m ，不大于6m。當混凝土澆筑面接近設計高程時，緩慢提升導管。

（6）灌注樁施工過程中，要做試塊，試塊要用紅油漆或毛筆寫上日期、樁號、混凝土標號和試塊編號。

（7）在灌注將近結(jié)束時，在拔除最后一節(jié)長導管時，拔管速度要慢，以防止樁頂沉淀的泥漿擠入導管下形成泥心。

（8）混凝土灌注到接近設計標高時，現(xiàn)場施工人員要計算還需要的混凝土量，避免造成浪費。

3.8 成樁質(zhì)量檢查

混凝土澆筑后養(yǎng)護28天，進行樁基檢測，檢測采用低應變動測法檢測樁身完整性，所有樁基均要進行完整性檢測。當根據(jù)低應變動測法檢測樁身完整性為 III或IV類時，應進行鉆芯法進行驗證。所有沉管灌注樁驗收合格后進行靠船墩承臺部分施工。

4 結(jié)束語

采用沉管法，跟搭排架鉆孔灌注樁施工相比，增加了鋼護筒的長度，經(jīng)濟上投入不大，減少了搭設排架支架和鉆機使用的費用，施工時作業(yè)人員較少，施工質(zhì)量提高了，施工方法也較簡單，解決鉆孔樁施工中塌孔及泥漿制備、排放難題，施工噪聲小，是一種較環(huán)保的施工方法，加上船閘的引航道一般可供施工的水域有限，施工時又不能影響船閘的正常運行，作業(yè)面較小，水沖沉管灌注樁能解決這一難題。

參考文獻：

[1] 劉培玉.水沖法沉樁工藝在黃驊港綜合港區(qū)通用泊位中的應用[J]. 港工技術，2014， 51（4）： 66-68.