鉆孔灌注樁在碼頭施工中的應用

徐鑫哲 寧亞瑜

（盤錦職業(yè)技術學院）

1 工程概況

江蘇南通某碼頭工程出運平臺部分長200m，寬40m，平臺面標高為+5.0m，最后兩個分段面標高為+5.0～+4.0m，接岸處平臺面標高+4.0m，與陸域道路標高一致。出運平臺共分5 段，每段40m，設6 個排架，排架間距為7.2m。平臺接岸處排架樁基采用鉆孔灌注樁，直徑為1000mm，樁長56m，共有60 根。

2 施工環(huán)境及難點分析

擬建場地位于長江支流北岸，屬長江北側淤積岸坡，地貌上屬長江河床及漫灘，地貌類型相對簡單，地勢較由北往南向長江中傾斜，陸域地面標高一般在3.0～3.5m 左右，水域標高在1.0～-6.0m 左右。出運平臺主要起點位陸域岸坡上，分別跨越潮澗帶，淺水區(qū)，分布區(qū)域標高在3.0～-3.5m 左右；碼頭分布于長江河床，現(xiàn)泥面標高在-3.5～-6.5m 左右。

場地地基土以填土、軟土、粉土及黏性土為主，各層地基土主要特征見表1。本工程鉆孔灌注樁以⑧層作為樁基持力層，可以穿過上部地層進入持力層一定深度，易于沉樁，但由于地質情況復雜，鉆孔灌注樁過第⑦層時，可能出現(xiàn)縮頸、?？椎痊F(xiàn)象，對樁身質量有一定的影響。

3 鉆孔灌注樁主要施工工藝

3.1 施工方案及設備選擇

根據(jù)地質情況并結合以往施工經驗[1]，本工程采用GPS-15 型鉆機，在粘性土及砂性土層中采用雙腰帶籠式鉆頭鉆進，鉆進至巖層時改用牙輪鉆頭鉆進，鉆桿長4.0m。由于樁端進入第⑧層粉砂，故采用樁底注漿工藝以減少差異沉降。

表1 各工程地質土層分布特征

鉆孔灌注樁采用單護筒的形式，現(xiàn)場制備高性能泥漿進行護壁、清孔。泥漿循環(huán)采用泥漿船或泥漿箱，強制循環(huán)，在鉆進至粘性土層采取正循環(huán)成孔，在鉆進至粉土、砂性土層后采用反循環(huán)成孔。

3.2 主要施工工藝

3.2.1 場地平整

鉆孔灌注樁鉆機進場前先對施工場地進行平整，對于出運平臺前段，枯水季灘涂不能外露部分，用直徑140mm 鋼管搭建施工平臺，使其能承受施工過程中的各種荷載，保證足夠的剛度和穩(wěn)定性。

3.2.2 護筒埋設

護筒直徑比樁孔孔徑大20cm[2-3]（即為120cm），埋設護筒前利用全站儀在地面上放出樁位中心位置，以及表層土開挖線。之后挖除表層土，開挖一定深度后，將鋼護筒放在孔內，用兩臺全站儀對鋼護筒進行定位和并隨時調整其垂直度。護筒埋入深度保證其穿過填筑土或流質性淤泥層。定位完成后，外側周邊填粘土并夯實。

3.2.3 泥漿備制及循環(huán)

本工程粘性土中采用正循環(huán)回轉鉆機成孔，粉土、砂性土層中采取反循環(huán)成孔，泥漿護壁并進行二次循環(huán)清孔。泥漿循環(huán)采用泥漿箱進行，泥漿箱一組為二個，容積在3～4m3，起到泥漿儲備、沉淀作用；

由于受地層覆蓋土壓力的作用，當鉆孔形成自由面時，容易產生變形，因此，必須制備性能合適的泥漿，支撐孔壁，防止產生變形，避免發(fā)生頸縮、塌孔等質量事故。

本工程中，粘性土層考慮用原土造漿，砂性土層選用紅粘土和膨潤土制作泥漿。其各組成材料及比例為水:粘土:膨潤土:純堿=100:40:40:3。泥漿性能參數(shù)[4]見表2。

表2 泥漿性能參數(shù)

隨著鉆孔深度的增大，發(fā)生塌孔的可能性也越大，因此，鉆進至深層后，適當增加泥漿比重，保證泥漿足夠的液擠力，施工現(xiàn)場準備一些膨潤土和化學摻和料，在需要時，用以配制優(yōu)質泥漿。

3.2.4 鉆進成孔

鉆機就位時，保證鉆機轉盤中心位于樁中心點正上方，偏差控制在20mm 以內[5]。

按照方案要求，在上部土層鉆進時，選用雙腰帶籠式鉆頭，進入巖層后采用牙輪鉆頭，為保證鉆孔過程中鉆頭穩(wěn)定、平穩(wěn)，不觸碰孔壁，在鉆桿上安裝導向鋼絲繩，并在鉆頭上部加設扶正器[5]。在施工過程中，必須時刻注意地層變化，根據(jù)實際地質情況，選擇合適的鉆進參數(shù)，嚴格控制鉆進速度。正常鉆進過程中控制鉆進速度在6m/h 以內，鉆至深層接近設計深度時降低鉆進速度，同時補給足夠的泥漿，以便排出切削孔壁形成的土渣[6]。

加接鉆桿時要停止鉆進，將鉆具稍提離孔底，保持泥漿循環(huán)1～2 分鐘后，停泵加接鉆桿，在施工過程中注意工序的配合，避免應工作銜接不上導致施工停歇過久。

3.2.5 清孔

鉆孔完成后，檢查孔徑及樁孔垂直度[7]，滿足要求后進行清孔，將切削形成的土渣通過泥漿循環(huán)排除樁孔。為了保證清孔質量，本工程采用兩次循環(huán)清孔，在保證泥漿性能的同時，鉆孔完成后和灌注混凝土前各清孔一次。

第一次清孔采用換漿法清孔，成孔結束時鉆頭保持中速旋轉，并將其提至距孔底10～20cm，此時通過泥漿正循環(huán)，不斷補給新制備的泥漿，置換孔內原有的帶有土屑的泥漿，以達到清孔目的。清孔完成后，復測樁孔位置及樁孔深度，并做好記錄。

待安放鋼筋籠以后灌注混凝土之前進行第二次清孔，本工程采用泵吸反循環(huán)清孔，新制備的泥漿通過導管進入孔內，置換孔內原有泥漿，清孔過程中上下移動導管，保證將孔底周圍沉渣清除干凈。清孔完成后孔底沉渣厚度須滿足規(guī)范要求。

3.2.6 鋼筋制作和安放

鋼筋籠在預制模中采用點焊成型，制作長度為10m，在制作過程中保證主筋分布均勻，誤差小。制作完成的鋼筋籠平臥堆放，層數(shù)不得超過2 層，同時保證堆放場地平整、堅實。

樁孔完成第一次清孔后吊放鋼筋籠。下放鋼筋籠前，根據(jù)施工圖要求，在鋼筋籠主筋上焊接保護層定位撐筋，以保證鉆孔灌注樁混凝土滿足保護層要求。

在起吊、運輸過程中應防止鋼筋籠發(fā)生彎曲變形，影響其承載力，因此必須選擇合適的起吊點，本工程起吊點設在加強箍筋位置。鋼筋籠吊裝就位后，用鉆架將鋼筋籠吊起至垂直狀態(tài)[8]，調整位置，使其對準樁孔中心，之后緩慢下放，同時注意時刻監(jiān)測樁孔是否完好，鋼筋籠是否出現(xiàn)上浮現(xiàn)象，直至鋼筋籠下放深度滿足設計要求，或滿足規(guī)范要求偏差控制在50mm 以內時停止下放。將鋼筋籠用吊筋固定在護筒上，以使鋼筋籠定位。

完成后，進行注漿管預埋。滿足注漿管管底標高超過樁底標高約150mm，管頂標高以不影響灌漿為宜。

3.2.7 混凝土灌注本工程鉆孔灌注樁采用導管法連續(xù)施工。根據(jù)規(guī)范及設計要求，混凝土坍落度控制在180～220mm，以保證混凝土具有足夠流動性。灌注混凝土采用的導管為直徑25cm、長2.5m 的無縫鋼管。導管使用前，根據(jù)實際使用的節(jié)數(shù)和長度進行試拼，并進行壓水試驗[9]，對其管內是否有殘余物進行檢查，同時檢查其密閉性，確認滿足要求且無滲漏后才能進行混凝土灌注。

在進行水下混凝土澆筑時，將容積為2.0m3的承料漏斗安放于導管上部，首批混凝土澆筑到孔內后保證埋管不小于1.0m，繼續(xù)向承料漏斗內供給混凝土，當混凝土達到一定量時，剪斷隔水栓鐵絲，使承料漏斗內混凝土沖入孔底。之后不斷灌入混凝土，隨著孔內混凝土的上升，緩慢提升導管，同時控制埋管深度在2.0～6.0m。

在混凝土灌注過程，隨時測量孔內混凝土面的高度，導管慢速上提，避免出現(xiàn)導管埋入過深或過淺，難以提升，或導管提升過快過早導致混凝土出現(xiàn)脫節(jié)等影響樁體質量的問題。

3.2.8 樁底注漿施工

當樁身混凝土強度達到設計強度的100%后，采用真空注漿機向注漿孔內用高壓注入配制水泥漿，在樁底形成一個加固體。所用漿液初定配合比為水:水泥(42.5級普硅):粉砂=1:2:1，注漿壓力初定為2.0～2.5MPa，施工中可根據(jù)實際情況作適當調整；單樁樁底漿液量不少于1m3。其工藝流程為：①注漿管注入清水，待溢漿管出水并冒出孔底土液時停止；②將水泥漿由注漿管注入孔底，當溢漿管冒出水泥漿后將溢漿管封閉；③以一定的壓力進行灌漿，直至漿壓穩(wěn)定后3～5 分鐘結束。

4 鉆孔灌注樁質量保證措施

鉆孔灌注樁屬于隱蔽工程，且受施工現(xiàn)場環(huán)境，地質因素影響較大，在施工過程中必須嚴格把控每個施工環(huán)節(jié)，確保工程質量。

⑴施工過程中應嚴格控制樁孔位置、樁孔直徑以及樁孔的垂直度，使其滿足規(guī)范要求。

⑵在鉆孔時，注意地質的變化，在穿越底層變層時嚴格控制鉆進速度以及鉆進方向。

⑶所制備的泥漿必須保證其性能參數(shù)滿足要求，不得隨意降低泥漿比重，以免發(fā)生塌孔。

⑷鋼筋籠吊放完畢后4 小時內必須進行混凝土的灌注，以免影響鋼筋于混凝土之間的粘結性。在澆筑過程中注意鋼筋籠位置，避免發(fā)生鋼筋上浮。

⑸單根樁混凝土澆筑必須連續(xù)進行，不得無故中斷，保證樁身的整體性。

5 結論

在港口工程中當?shù)刭|條件復雜時，應用鉆孔灌注樁技術具有較為明顯的優(yōu)點，主要表現(xiàn)為施工過程中無噪音、無震動，對地基土無擠壓，樁的直徑和樁長可根據(jù)需要確定。

為了最大程度地保障樁基地施工質量，在施工過程中，施工人員必須嚴格按圖紙、圖集和技術標準、規(guī)范的要求進行，在各施工環(huán)節(jié)采取合理有效的技術措施，加強質量監(jiān)管，最終保證整個碼頭工程的質量。