長(zhǎng)江裸巖區(qū)高樁碼頭鉆孔灌注樁鋼護(hù)筒沉放技術(shù)研究

張康財(cái),張 浩（.中電建安徽長(zhǎng)九新材料股份有限公司，安徽 池州 4700；.中國(guó)水利水電第八工程局有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 40000）

1 工程概況

中電建安徽長(zhǎng)九公司礦石碼頭一期工程位于長(zhǎng)江安徽段池州市牛頭山港區(qū)，占用岸線 975 m，共布置 7 個(gè) 5000 DWT（水工建筑物兼顧 10000 DWT）散貨泊位。碼頭主體采用高樁梁板式結(jié)構(gòu)，由碼頭平臺(tái)、皮帶機(jī)棧橋、檢修棧橋、轉(zhuǎn)運(yùn)站平臺(tái)、變電所平臺(tái)等組成。1～4 號(hào)散貨泊位碼頭平臺(tái)長(zhǎng)度為 550 m，寬度 25 m，5～7 號(hào)散貨泊位碼頭平臺(tái)長(zhǎng)度為 425 m，寬度 30 m。

該碼頭樁基工程共分 129 個(gè)樁基排架，主要施工方法為鋼護(hù)筒沉放后搭設(shè)施工平臺(tái)，再進(jìn)行沖孔成樁（Φ 1500 mm），完成水下混凝土澆筑。根據(jù)工程地質(zhì)勘測(cè)資料，1～96 號(hào)排架位于非灰?guī)r區(qū)，覆蓋層較厚，鋼護(hù)筒沉樁后可自穩(wěn)，便于搭設(shè)平臺(tái)供鉆機(jī)施工；但第 97～129 號(hào)排架（包含 7 號(hào)泊位）位于灰?guī)r區(qū)，尤其 7 號(hào)泊位區(qū)域因溶洞及裂隙發(fā)育、覆蓋層薄以及裸巖等原因，給鋼護(hù)筒沉放和穩(wěn)定施工帶來(lái)巨大困難。為此，本文針對(duì)該特殊情況，提出了裸巖區(qū)高樁碼頭大直徑鉆孔灌注樁鋼護(hù)筒沉放技術(shù)[1]。

2 工程地質(zhì)

根據(jù)灰?guī)r區(qū)部分鉆孔揭露，7 號(hào)泊位區(qū)域第四系地層分布厚度變化大，溶洞多，屬于不良地質(zhì)，場(chǎng)地整體屬于穩(wěn)定性差。碼頭地層地質(zhì)中，巖性多變化且不同，該區(qū)域的基巖以礫巖、白云質(zhì)灰?guī)r和泥晶質(zhì)灰?guī)r為主，中風(fēng)化巖面起伏較大，局部灰?guī)r揭露溶洞，地基均勻性一般。

3 工程試樁情況

針對(duì)地基不均勻、覆蓋層薄或裸巖以及溶洞發(fā)育導(dǎo)致沉放鋼護(hù)筒困難的情況[2]，采用打樁船對(duì)該部位進(jìn)行試打樁。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：共沉樁 12 根，打入約 15～50 cm 便無(wú)法沉樁，鋼護(hù)筒無(wú)法自穩(wěn)矗立，鋼護(hù)筒底部全部卷口，施工平臺(tái)無(wú)法搭設(shè)，工程進(jìn)度將嚴(yán)重滯后。

鋼護(hù)筒卷口原因分析：鋼護(hù)筒采用直徑 1600 mm、壁厚 16 mm 的鋼板卷制而成，單樁重量約 13 t，焊接采用坡口雙面焊，確保鋼護(hù)筒能夠承受振動(dòng)錘錘擊，采用 DZ-90 振動(dòng)錘沉放，激振力 677 kN，鋼護(hù)筒沉放時(shí)最大沖擊壓力約8.4 MPa，而根據(jù)地勘報(bào)告顯示，基巖面無(wú)覆蓋層，且飽和抗壓強(qiáng)度為 60.69 MPa，故造成鋼護(hù)筒卷口，無(wú)法沉放。

4 鉆孔灌注樁鋼護(hù)筒沉樁技術(shù)

鑒于 7 號(hào)泊位的特殊地質(zhì)條件，為徹底解決鋼護(hù)筒因覆蓋層薄或裸巖、地基不均勻?qū)е碌臒o(wú)法沉樁問(wèn)題[3]，提出了“植樁”技術(shù)。即利用超大直徑措施鋼護(hù)筒自穩(wěn)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，形成鉆孔導(dǎo)向約束，再進(jìn)行大直徑淺鉆孔，在已形成的大直徑鉆孔內(nèi)植入碼頭鋼護(hù)筒，澆筑混凝土穩(wěn)固鋼護(hù)筒后[4]，待初凝后拔出措施鋼護(hù)筒進(jìn)行下一樁位引孔，同時(shí)在碼頭鋼護(hù)筒內(nèi)進(jìn)行設(shè)計(jì)樁徑深沖孔，直至鉆孔至持力層后澆筑樁身混凝土。

4.1 施工工藝流程

施工工藝流程如圖 1 所示。

圖1 施工工藝流程圖

措施鋼護(hù)筒直徑應(yīng)根據(jù)碼頭鋼護(hù)筒直徑、水下地形變化程度及覆蓋層厚度等因素綜合考慮；在措施鋼護(hù)筒沉放時(shí)必須做好垂直度控制，避免因垂直度不滿足要求導(dǎo)致碼頭鋼護(hù)筒下放困難或無(wú)法自穩(wěn)。

4.2 措施鋼護(hù)筒沉放

因碼頭鋼護(hù)筒無(wú)法沉樁，無(wú)法形成固定鋼平臺(tái)進(jìn)行鉆孔施工，故該區(qū)域采用搭設(shè)浮平臺(tái)施工。對(duì)浮平臺(tái)進(jìn)行定位后放樣至措施鋼護(hù)筒中心，利用 70 t 全回轉(zhuǎn)起重船大鉤起吊措施鋼護(hù)筒（ Φ 2000 mm、δ 12 mm）頂端、副鉤起吊鋼護(hù)筒底端。起吊后，大鉤起鉤提升，逐步將護(hù)筒豎直，然后起吊到導(dǎo)向架龍口進(jìn)行沉放。

岸側(cè)采用兩臺(tái)全站儀以切線法控制措施鋼護(hù)筒平面位置和垂直度，通過(guò)導(dǎo)向架內(nèi)頂推裝置配合浮吊沉放并進(jìn)行微調(diào)，確保措施鋼護(hù)筒沉放位置和垂直度滿足設(shè)計(jì)要求。

4.3 沖擊鉆引孔

措施鋼護(hù)筒沉放自穩(wěn)后，采用沖擊鉆機(jī)（錘頭直徑為1.8 m）引孔，鉆孔深度 3 m。若江底為較大陡坡時(shí)，可增加鉆頭一側(cè)配重，避免引孔時(shí)側(cè)滑和鉆頭重心偏移，使鉆頭集中接觸陡坎，待鉆頭垂直穩(wěn)定后，正常鉆進(jìn)，為確保沖擊鉆沖孔垂直度偏差 ≤1.5%，必要時(shí)可利用經(jīng)緯儀對(duì)鉆桿進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

4.4 碼頭鋼護(hù)筒沉放

引孔完成后，利用浮吊振動(dòng)錘將碼頭鋼護(hù)筒通過(guò)浮平臺(tái)導(dǎo)向架“植入”孔內(nèi)，碼頭鋼護(hù)筒沉放盡量選擇水流較緩時(shí)間段進(jìn)行下放，減小水流對(duì)樁基垂直度造成的影響。為保持碼頭鋼護(hù)筒植樁后便于澆筑穩(wěn)樁混凝土，須事先在鋼護(hù)筒底部設(shè)置翻漿孔。根據(jù)碼頭鋼護(hù)筒尺寸 Φ 1600 mm、δ 16 mm，在鋼護(hù)筒底部距底口 10 cm 處，設(shè)置高度為50 cm、弧長(zhǎng)為 30 cm 的翻漿孔，共設(shè)置 6 個(gè)翻漿孔，均勻布置在碼頭鋼護(hù)筒四周。

4.5 澆筑水下穩(wěn)樁混凝土

碼頭鋼護(hù)筒就位后，利用浮吊將料斗吊至碼頭鋼護(hù)筒上方，通過(guò)料斗灌注水下混凝土，混凝土通過(guò)碼頭鋼護(hù)筒底部設(shè)置的翻漿孔流入引孔巖壁和碼頭鋼護(hù)筒之間的空隙，起到穩(wěn)固鋼護(hù)筒的作用。為了確保翻漿效果，碼頭鋼護(hù)筒內(nèi)澆筑混凝土高度要求比引孔深度高 1 m，利用壓力差確保混凝土填滿護(hù)筒與巖壁間的空隙（即引孔深度 3 m，護(hù)筒內(nèi)澆筑高度為 4 m）。

混凝土澆筑方量根據(jù)澆筑高度要求進(jìn)行計(jì)算，澆筑完成后采用探灰桿對(duì)鋼護(hù)筒內(nèi)外混凝土高度進(jìn)行探摸，確保施工質(zhì)量。特殊情況可派潛水員進(jìn)行水下植樁效果檢查。待澆筑水下 C25 混凝土達(dá)到初凝時(shí)間，利用浮吊及時(shí)拔除措施鋼護(hù)筒移至下個(gè)孔位繼續(xù)施工。

4.6 鋼護(hù)筒底封堵

碼頭鋼護(hù)筒完成植樁后，為了避免翻漿效果不好或不良地質(zhì)原因造成的碼頭鋼護(hù)筒與引孔巖壁之間混凝土不密實(shí)，從而造成碼頭鋼護(hù)筒在樁身混凝土澆筑過(guò)程中發(fā)生漿液流失等問(wèn)題，采用填筑砂袋圍堰對(duì)鋼護(hù)筒與河床接觸面進(jìn)行封堵。

澆筑完水下穩(wěn)樁混凝土并拔除措施鋼護(hù)筒后，及時(shí)對(duì)鋼護(hù)筒四周拋填砂袋，范圍為鋼護(hù)筒四周 2 m×2 m 區(qū)域。根據(jù)壓力測(cè)算，砂袋碼放高度為 2 m，可更好的防止鋼護(hù)筒底部漏漿。

由于受到浮平臺(tái)的限制，無(wú)法進(jìn)行機(jī)械船舶拋填，即采用人工拋填，水下利用潛水工進(jìn)行探摸、擺放，拋砂袋前對(duì)潛水員將拋填范圍、拋填控制要求等進(jìn)行技術(shù)交底，砂袋需碼放密實(shí)，避免操作人員造成漏拋、錯(cuò)拋。拋填完成后，技術(shù)人員用水砣進(jìn)行高程測(cè)量控制，保證填筑高度。完成碼頭鋼護(hù)筒與河床接觸面的有效封堵后，再利用沖孔鉆機(jī)對(duì)護(hù)筒內(nèi)進(jìn)行沖擊成孔，做好泥漿護(hù)壁及清孔，按照正常水下沖孔灌注樁工藝施工。

5 結(jié) 語(yǔ)

在長(zhǎng)江沿岸由于地質(zhì)條件差、覆蓋層薄或裸巖、溶洞裂隙發(fā)育等問(wèn)題無(wú)法有效的進(jìn)行高樁梁板式碼頭施工，本文以中電建安徽長(zhǎng)九公司礦石碼頭一期工程為例，提出了裸巖區(qū)高樁梁板式碼頭鉆孔灌注樁鋼護(hù)筒沉放施工措施，通過(guò)采用大直徑鋼護(hù)筒內(nèi)植樁技術(shù)輔以成樁后穩(wěn)樁措施，成功的完成了該碼頭 7 號(hào)泊位的樁基施工，為高效的利用好有限的長(zhǎng)江岸線資源，打破地質(zhì)條件的約束提供借鑒。