港口工程建設(shè)中錨桿嵌巖樁的應(yīng)用

張楚彬 中交第四航務(wù)工程局有限公司

1.工程概況

本工程位于廣州市南沙開(kāi)發(fā)區(qū)東部，虎門大橋下游640～1410m范圍內(nèi)，嵌巖樁主要分布在C0rC07結(jié)構(gòu)段，其中COCCOS結(jié)構(gòu)段長(zhǎng)67.69m、寬32m，每結(jié)構(gòu)8棉排架，排架間距9m，兩端懸臂各2.35m，每棉排架布置4根樁；C04～C07結(jié)構(gòu)段長(zhǎng)58.69m、寬25m，每結(jié)構(gòu)7棉排架，排架間距9m，兩端懸臂各2.35m，每棉排架布置5根樁。嵌巖樁釆用176根φ1400mm（壁厚20mm）鋼管樁。

2.錨桿嵌巖樁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

碼頭的系纜墩和靠船墩的樁體采用灌注型錨桿嵌巖樁，斜率控制要求為3∶1或4∶1。錨桿端嵌入中風(fēng)化巖層，錨固長(zhǎng)度為中風(fēng)化巖面以下3～8m不等。錨桿材料為φ35mm高強(qiáng)精軋螺紋鋼筋，每根錨碇樁含4根錨桿，按此方式配置并用連接器穩(wěn)定結(jié)合于一體。各錨桿施工時(shí)，按照2m的間距依次設(shè)置厚度為5mm的φ285mm定位片。錨桿安裝到位后，頂部高出鋼管樁1.6m。為檢驗(yàn)樁體的抗拉拔性能，按照設(shè)計(jì)抗拔力的1.1倍（作為最大荷載）組織試驗(yàn)。錨桿底端距孔底50cm，施工期間注重對(duì)孔底沉渣的清理，最終沉渣厚度不超過(guò)5cm。灌注環(huán)節(jié)分兩個(gè)部分選擇合適的材料，其中孔底至強(qiáng)風(fēng)化面為45MPa水泥漿，強(qiáng)風(fēng)化層以上7m均選擇C40鋼筋混凝土。

3.錨桿嵌巖樁的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)

（1）鉆孔間距15～25m，具體視現(xiàn)場(chǎng)條件在該區(qū)間靈活調(diào)整。相鄰兩孔間的巖面坡度在10%以上時(shí)適當(dāng)加密。

（2）以鉆孔總量為基準(zhǔn)，取其1/3～1/2作為控制性鉆孔的數(shù)量基準(zhǔn)。為保證鉆孔尺寸的合理性，要求其到達(dá)樁端以下3～5倍樁徑處。

（3）嵌巖樁的中心距需超過(guò)樁徑的2倍。

（4）配筋時(shí)，主筋直徑14mm或適當(dāng)增加，配筋率至少為0.4%。箍筋材料選擇直徑至少為6mm的Ⅰ級(jí)鋼筋，按照20～30cm的間距依次布設(shè)到位。

（5）錨桿伸入巖面以上樁身內(nèi)的長(zhǎng)度至少與錨固深度一致，條件允許時(shí)適當(dāng)增加。

（6）樁內(nèi)施工所用混凝土的強(qiáng)度等級(jí)為C30或更高。

3.2 試樁

試樁的作用在于檢驗(yàn)施工方法以及具體參數(shù)的可行性，經(jīng)過(guò)分析與調(diào)整后得到最具可行性的方案。待灌注水泥漿達(dá)到特定的強(qiáng)度要求后，及時(shí)按照規(guī)范組織破壞性試驗(yàn)。為保證試樁結(jié)果的可靠性，參與試樁的數(shù)量以2根或更多為宜。

4.錨桿嵌巖樁施工工藝分析

4.1 施工平臺(tái)的設(shè)置

鋼管樁作為支撐樁，在該結(jié)構(gòu)上以焊接的方法設(shè)置牛腿；平臺(tái)底部的主梁為[25a槽鋼，縱向設(shè)置；次梁為[14a槽鋼，橫向設(shè)置，于上方鋪設(shè)厚度為50mm的木板。

4.2 鉆進(jìn)成孔

（1）鉆機(jī)所在施工區(qū)域必須具有足夠的平整性與穩(wěn)定性，因此提前處理（清理雜物、整平、夯實(shí)），以免鉆機(jī)偏斜、沉陷。

（2）檢測(cè)并調(diào)整鉆桿，使其中心線與孔的軸線重合，否則會(huì)影響鉆進(jìn)精度。

（3）分班連續(xù)鉆進(jìn)施工，盡可能避免中斷。因特殊原因而停鉆時(shí)及時(shí)提出鉆具，以免卡鉆。由于操作不當(dāng)而卡鉆時(shí)，避免強(qiáng)制提出鉆具，合理的方法是向上輕提，無(wú)法實(shí)現(xiàn)此操作時(shí)則用小沖錐輔助作業(yè)，使分布在鉆頭周邊的鉆渣略微松動(dòng)，以便高效提鉆。

（4）基巖鉆孔施工中密切關(guān)注孔深范圍內(nèi)的巖性，準(zhǔn)確判斷實(shí)際情況，例如是強(qiáng)風(fēng)化層還是中風(fēng)化層等，進(jìn)而視實(shí)際情況合理調(diào)整進(jìn)尺速度。尤為關(guān)鍵的是巖性發(fā)生變化的部位，該處的鉆進(jìn)參數(shù)更要得到有效的控制。

4.3 錨桿安放

錨桿施工中用定位板予以固定，避免錨桿偏位，用錨桿連接器進(jìn)一步處理，使原本獨(dú)立的錨桿穩(wěn)定結(jié)合于一體。定位板以8mm厚的鋼板為原材料制作而成，外徑略小于鋼套管的內(nèi)徑。在安裝錨桿時(shí)，根據(jù)要求于指定位置將灌漿導(dǎo)管設(shè)置到位。錨桿超出鋼管樁頂板的量至少達(dá)到1.6m，以便快速完成上拔設(shè)備的配套工作。

4.4 灌漿施工

水泥漿的性能會(huì)直接影響灌漿施工效果，因此加強(qiáng)控制具有必要性。制備時(shí)注重檢測(cè)，水灰比≤0.4，抗壓強(qiáng)度≥35MPa，流動(dòng)度16～20s。按要求制得漿液后盡快投入使用，以免因間歇時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而導(dǎo)致漿液性能下降（無(wú)法用于灌注施工或灌注效果欠佳）。灌漿時(shí)壓力穩(wěn)定在0.5MPa，在壓力作用下將漿液推送至內(nèi)部。遵循靈活施工的基本原則，漿液的流動(dòng)度在16s以內(nèi)時(shí)，揭示此時(shí)漿液存在偏稀的情況，宜采取減少水量或增加水泥的處理方法；流動(dòng)度超過(guò)20s時(shí)采取“反向操作”，即適當(dāng)增加水量或在原有基礎(chǔ)上減少水泥的用量，直至漿液流動(dòng)度得到有效的控制為止。

必須保證基巖內(nèi)錨固段的施工質(zhì)量，其是灌漿施工的重點(diǎn)部位，也是影響整體效果的關(guān)鍵。若由于斷電或其它情況導(dǎo)致灌漿施工中斷，則根據(jù)灌漿面的位置采取針對(duì)性的控制措施。灌漿面進(jìn)入套管內(nèi)時(shí)適當(dāng)向上提起灌漿管，再結(jié)合所掌握的實(shí)際情況安排第二次灌漿，充分保證施工質(zhì)量；針對(duì)灌漿面仍在基巖內(nèi)的情況，則提出錨桿和灌漿管并拆除，選取合適的點(diǎn)位鉆孔，繼續(xù)灌漿操作。

4.5 抗拔試驗(yàn)

（1）試驗(yàn)內(nèi)容?？紤]兩個(gè)方面：破壞性試驗(yàn)，適用于非工程樁，此環(huán)節(jié)的目的在于判斷錨桿的極限抗拔力，參與試驗(yàn)的錨桿數(shù)量需達(dá)到2根或更多；驗(yàn)證性試驗(yàn)，此階段參與試驗(yàn)的錨桿數(shù)量以所在施工部位錨桿總量的1/5～2/5為宜。

（2）試驗(yàn)要點(diǎn)。裝置選用穿心式油壓千斤頂，配套加載系統(tǒng)，為滿足高效試驗(yàn)以及結(jié)果準(zhǔn)確性的雙重要求，系統(tǒng)的額定荷載應(yīng)達(dá)到試驗(yàn)荷載的1.2～1.5倍。操作前，按照規(guī)范標(biāo)定檢測(cè)儀器，從源頭上提高檢測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)性。在最大試驗(yàn)荷載作用下，被測(cè)部位的強(qiáng)度和剛度均要完全達(dá)到要求。試驗(yàn)過(guò)程中由專員檢測(cè)數(shù)據(jù)并記錄，作為分析的依據(jù)。

4.6 灌注樁內(nèi)混凝土

（1）準(zhǔn)備工作。適配空壓機(jī)和合適規(guī)格的導(dǎo)管聯(lián)合應(yīng)用，清理錨碇樁內(nèi)殘余水泥漿等不利于施工的雜物。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙搭設(shè)穩(wěn)定可靠的加工棚，于該處制作鋼筋籠，成型后再由現(xiàn)場(chǎng)的起重船吊裝到位。根據(jù)配合比拌和混凝土，轉(zhuǎn)至指定施工點(diǎn)位以便投入使用。盡可能縮短混凝土生產(chǎn)后至灌注前的間隔時(shí)間，從運(yùn)輸?shù)慕嵌葋?lái)看，應(yīng)保證運(yùn)輸時(shí)間在20min內(nèi)，否則會(huì)影響混凝土的工程性能，不利于正常施工，甚至產(chǎn)生廢料。

（2）混凝土灌注施工的技術(shù)要點(diǎn)。灌注混凝土流程為：平整場(chǎng)地→樁位放樣→埋設(shè)鋼護(hù)筒→鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)成孔→一次清孔→安放鋼筋籠→安裝導(dǎo)管。

嚴(yán)格控制導(dǎo)管的姿態(tài)，避免直接與孔底碰觸。切實(shí)保證首批灌注混凝土的施工質(zhì)量，在此環(huán)節(jié)，導(dǎo)管埋置深度需在0.8m以上，同時(shí)壓力達(dá)到井孔水深壓力的0.5倍或視實(shí)際情況適當(dāng)增加壓力。遵循連續(xù)灌注的基本原則，因某些原因而中斷時(shí)盡可能縮短每斗間隔時(shí)間（不超過(guò)初凝時(shí)間），必要時(shí)在混凝土生產(chǎn)階段摻入緩凝劑，為現(xiàn)場(chǎng)施工爭(zhēng)取更充足的時(shí)間。堵管時(shí)，上下小幅度串動(dòng)導(dǎo)管，使其疏通，若此舉無(wú)效則進(jìn)一步采取處理措施。導(dǎo)管在樁上部堵塞時(shí)深度清理殘留在樁內(nèi)的混凝土，待內(nèi)部保持干凈后繼續(xù)灌注；導(dǎo)管在樁下端堵塞時(shí)則提出存在問(wèn)題的導(dǎo)管，清理聚集在內(nèi)部的混凝土，同時(shí)吸排樁內(nèi)的混凝土（采用氣舉反循環(huán)的方法），在前述基礎(chǔ)上繼續(xù)灌注施工。

5.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，按科學(xué)的方法施工后，嵌巖樁的成型質(zhì)量滿足要求。項(xiàng)目所采取的錨桿嵌巖樁施工技術(shù)具有如下優(yōu)勢(shì)：有效規(guī)避鋼護(hù)筒底部變形、漏水、返砂問(wèn)題，施工進(jìn)程順利推進(jìn)，效率較高；配套設(shè)備具有靈活性，運(yùn)行穩(wěn)定可靠；各項(xiàng)工作無(wú)過(guò)高的難度，易于操作且省去了大型打樁設(shè)備，值得為今后類似工程項(xiàng)目提供參考。