淺談混凝土大管樁沖孔嵌巖施工控制

賴汝庚 中交四航局第二工程有限公司

1.工程概況

招商局蛇口工業(yè)區(qū)太子灣片區(qū)綜合開發(fā)項(xiàng)目郵輪母港工程5萬GT郵輪泊位碼頭（新建段）長(zhǎng)度為175.19m，碼頭部分結(jié)構(gòu)寬度為25m，后沿以5m 跨的簡(jiǎn)支板與駁岸相連。碼頭采用高樁梁板結(jié)構(gòu)，排架間距為9m，每榀排架布置5根φ1200mm預(yù)應(yīng)力砼管樁，基樁采用全直樁布置?；鶚冻至訛棰?層強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層，局部基巖面較高的區(qū)域，基樁的入土長(zhǎng)度較短，為滿足樁基穩(wěn)定要求，需對(duì)該區(qū)域基樁作管樁內(nèi)嵌巖處理。

1.1 地質(zhì)條件

本項(xiàng)目樁區(qū)沉樁前，對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行清淤開挖，地質(zhì)分層布置主要為：

（1）粗礫砂（層號(hào)為②4）：灰色至灰黃色，飽和，松散到稍密狀態(tài)；（2）粉質(zhì)粘土（層號(hào)為③1）：灰黃、淺黃或淺紅、棕紅雜色，可塑狀態(tài)，飽和，該層土除局部缺失外以連續(xù)層狀出現(xiàn)；（3）砂質(zhì)粘性土（層號(hào)為⑤）：黃褐色為主，局部為棕紅、灰白、淺黃等色；（4）花崗巖風(fēng)化殘積土層，以高嶺土、黑云母碎屑和石英砂為主；（4）花崗巖全風(fēng)化（層號(hào)為⑥1）：黃褐色為主，局部為棕紅、灰白色或青灰色。稍濕，硬塑或堅(jiān)硬狀態(tài)，風(fēng)化呈土狀，遇水易軟化，含石英角礫，局部夾強(qiáng)風(fēng)化夾層；（5）花崗巖強(qiáng)風(fēng)化（層號(hào)為⑥2）：黃色或黃褐色為主，局部為淺黃或青灰色，稍濕，堅(jiān)硬，原巖結(jié)構(gòu)清晰，巖芯破碎，呈半巖半土狀，風(fēng)化強(qiáng)烈，手折可斷，裂隙發(fā)育，遇水易崩解。

1.2 嵌巖樁設(shè)計(jì)要求

（1）沉樁未能達(dá)到樁頂控制標(biāo)高時(shí)，若基樁入土深度不足14m的基樁作管樁內(nèi)嵌巖處理；（2）嵌巖深度以進(jìn)入中風(fēng)化巖不小于3.5m控制（設(shè)計(jì)變更確認(rèn)深度為樁靴以下3.5m）；（3）嵌巖樁砼澆筑高度為9m（其中樁靴以上5.5m，直徑為910mm；樁靴以下3.5m，直徑為800mm）；（4）混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35，嵌巖段樁側(cè)保護(hù)層厚度為70mm；（5）孔底沉碴厚度≤50mm。

1.3 設(shè)計(jì)變更調(diào)整嵌巖樁判定標(biāo)準(zhǔn)

基樁入土深度小于14m（包括1m鋼樁靴），碼頭排架前后共5排，前沿第1排基樁入土深度按碼頭前沿設(shè)計(jì)泥面和天然泥面兩者中的最不利值起算；前沿第2、3排基樁入土深度可包括2m拋石層厚度，第4 排基樁入土深度可包括3m拋石層厚度；個(gè)別基樁入土深度不到14m但超過13.5m的可以不嵌巖。

2.施工方法

2.1 施工工藝流程

具體工藝流程如下：

施工準(zhǔn)備→工作平臺(tái)搭設(shè)→樁機(jī)就位→鉆（沖）孔→持力層巖樣確定、終孔驗(yàn)收→清孔→鋼筋籠安放→混凝土導(dǎo)管安放→二次清孔→混凝土水下灌注→測(cè)量混凝土面標(biāo)高→成樁驗(yàn)收。

2.2 施工方法

2.2.1 平臺(tái)施工

需進(jìn)行嵌巖的樁位均是離岸施工，結(jié)合工程實(shí)際情況需進(jìn)行平臺(tái)搭設(shè)，設(shè)計(jì)水位（56黃海高程）極端高水位2.69m，設(shè)計(jì)高水位1.59m，設(shè)計(jì)低水位-0.91 m，極端低水位-1.61m。

平臺(tái)標(biāo)高取+2.7m，平臺(tái)設(shè)計(jì)采用φ600mm鋼管樁基礎(chǔ)+雙拼I36a工字鋼主梁+I32a工字鋼分配梁（分配梁間用1.2cm厚鋼板連接加強(qiáng)，間距1m）+1cm厚面板+防護(hù)欄組成。I32a工字鋼分配梁間距63cm，φ600×8mm鋼管間距4×5m。砼大管樁樁頂標(biāo)高高于+2.7m的樁位由人工將管樁鑿除至+3.0m，低于+2.7m的樁位由砼大管樁頂加接鋼護(hù)筒至+3.0m。平臺(tái)分區(qū)域搭設(shè)，結(jié)合嵌巖樁位分布情況，滿足樁機(jī)擺位及施工原則進(jìn)行搭設(shè)。

2.2.2 成孔施工

平臺(tái)搭設(shè)完成后，開始沖孔嵌巖施工工前，對(duì)各樁位情況進(jìn)行復(fù)核，15根樁樁身復(fù)核垂直度在0.5%～1%內(nèi)。9根樁樁頭需進(jìn)行鑿除，鑿除長(zhǎng)度在0.7～5.5m不等，樁頭鑿除由測(cè)量放線確定標(biāo)高，人工進(jìn)行鑿除，臨近設(shè)計(jì)樁頂位置將多余外露的鋼絞絲進(jìn)行切除，以免影響后續(xù)施工。6根樁需在頂頂加接0.6～2.4m鋼護(hù)筒至沖孔平臺(tái)面，鋼護(hù)筒直徑比砼管樁內(nèi)徑小2cm，內(nèi)套砼管樁，在鋼護(hù)筒外側(cè)焊4個(gè)15cm長(zhǎng)的槽鋼進(jìn)行限位，防止護(hù)筒下滑。

本項(xiàng)目嵌巖施工采用泵舉反循環(huán)沖擊鉆機(jī)沖進(jìn)的成孔工藝；由于砼大管樁尖已進(jìn)入巖層，泥漿主要是排渣作用，為提高泥漿排渣效果，開沖前先對(duì)管樁孔內(nèi)回填粘性黃土進(jìn)行造漿，成孔過程泥漿比重控制在1.2～1.4g/cm3，粘度控制在24～28s；成孔施工過程，及時(shí)做好施工記錄。

根據(jù)樁位地質(zhì)資料統(tǒng)計(jì)，自上而下土層分布為別為回填土、粗砂礫、粉質(zhì)粘土、砂質(zhì)粘性土、花崗巖風(fēng)化積土、全風(fēng)化花崗巖和強(qiáng)風(fēng)化花崗巖。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)反映：回填土層由于成孔前期，沖程較小，成孔時(shí)間稍長(zhǎng)，進(jìn)尺速度為3.3h/m；粗砂礫層進(jìn)尺平均速度為2.6h/m；粉質(zhì)粘土層進(jìn)尺平均速度為2.9h/m；砂質(zhì)粘土層進(jìn)尺平均速度為3.4h/m；花崗巖風(fēng)化積土層進(jìn)尺平均速度為2.9h/m；全風(fēng)化巖層進(jìn)尺平均速度為3.2h/m；強(qiáng)風(fēng)化巖層進(jìn)尺平均速度為4.2h/m。綜合統(tǒng)計(jì)15根樁沖孔用時(shí)最長(zhǎng)80h，最短用時(shí)36h，平均用時(shí)52h。

2.2.3 鋼筋籠施工

本項(xiàng)目嵌巖樁由砼管樁頂?shù)娇椎咨疃仍?7～31m，而設(shè)計(jì)砼澆筑長(zhǎng)度僅為孔底以上9m（樁靴以上5.5m，樁靴以下3.5m），其中鋼筋籠長(zhǎng)度為8.86m。對(duì)此，采取了制作假籠接長(zhǎng)設(shè)計(jì)鋼筋籠進(jìn)行定位和固定，假籠制作要求如下：根據(jù)孔深，假籠長(zhǎng)度方向采用3φ25mm作為主筋，頂部伸出樁頂50cm并設(shè)置“7字鉤”與砼管樁外露鋼護(hù)筒焊接固定；φ25mm主筋每2m設(shè)置一加強(qiáng)內(nèi)箍，內(nèi)箍采用φ20mm圓鋼，間距1m。

在嵌巖樁砼澆筑過程中，需在砼管樁頂部鋪設(shè)兩根12#槽鋼，以防下料斗在提拔時(shí)碰撞假籠固定點(diǎn)，造成脫焊、變形，導(dǎo)致鋼筋籠上浮；設(shè)計(jì)鋼筋籠與假籠吊裝就位，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行搭接焊連接。

2.2.4 混凝土施工

嵌巖樁混凝土澆筑施工工藝與一般灌注樁混凝土澆筑相同，采用導(dǎo)管法澆筑水下混凝土。

3.施工控制成效

在完成嵌巖施工，混凝土澆筑完成14d后，委托檢測(cè)單位對(duì)15根嵌巖樁進(jìn)行超聲波檢測(cè)。超聲波結(jié)果顯示，15根嵌巖樁均為：I類樁，樁身完整，滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

4.施工控制要點(diǎn)和注意事項(xiàng)

具體包含以下內(nèi)容：

（1）水上作業(yè)平臺(tái)搭設(shè)時(shí)，需考慮泥漿池的設(shè)置和泥漿排放處理，本項(xiàng)目嵌巖樁施工泥漿池采用鋼板制作，反吊在平臺(tái)下方（注意不受水位影響）。改造浮箱進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)泥漿到岸上處理。（2）結(jié)合砼大管樁沉樁情況，嵌巖施工前需檢查樁內(nèi)透氣孔是否存在漏水情況，若有漏水需及時(shí)進(jìn)行封堵。（3）拉十字線定出樁中心，移機(jī)就位，通過吊線使錘中心對(duì)準(zhǔn)樁中心，直樁偏差≤20mm，再固定樁機(jī)，位置固定后開始沖進(jìn)。（4）樁機(jī)定位前，先進(jìn)行砼管樁垂直度復(fù)核，根據(jù)復(fù)核實(shí)際的垂直度，計(jì)算預(yù)留沖錘中心距離，避免沖孔過程中由于垂直度偏差過大，導(dǎo)致沖錘直接沖擊砼管樁樁壁。（5）在沖錘頂端纏繞柔性鋼絲繩以緩沖沖錘與樁壁的碰撞與摩擦。成孔過程泥漿比重控制在1.2～1.4g/cm3，粘度控制在24～28s。（6）沖擊成孔時(shí)，宜采用小沖程開孔，使初成孔豎直和圓順，起導(dǎo)向作用。錘底未穿過砼大管樁樁尖時(shí)，沖程控制在50cm以內(nèi)，以減小錘偏位撞擊砼大管樁樁壁的可能性。（7）在沖錘鋼絲繩上設(shè)置鉆進(jìn)深度的標(biāo)尺以顯示鉆進(jìn)深度，施工過程每2h記錄一次，并留巖樣，遇特殊情況要及時(shí)記錄。在每層土質(zhì)變化面及時(shí)留好巖樣。

5.結(jié)束語

嵌巖樁施工工藝已相當(dāng)成熟，是一項(xiàng)傳統(tǒng)的施工工藝，但由于每個(gè)工程地形、地質(zhì)、施工水位等施工環(huán)境的差別，在施工過程中遇到的問題也大不相同。對(duì)此，希望通過本項(xiàng)目砼大管樁內(nèi)沖孔嵌巖施工的小結(jié)，以此提升嵌巖樁在同類型工程中的應(yīng)用效果。