LNG 碼頭引橋段跨斜坡堤灌注樁施工控制措施

孫方

摘要：本文以福建漳州 LNG 項(xiàng)目碼頭工程為實(shí)例，介紹碼頭引橋段跨斜坡堤沖孔灌注樁施工穿透拋石層的主要技術(shù)難題，總結(jié)施工過(guò)程中采取的一些措施和方法。

關(guān)鍵詞：碼頭引橋跨斜坡堤;沖孔灌注樁;穿透拋石層;施工措施

中圖分類(lèi)號(hào)：U65? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?? 文章編號(hào)：1006—7973（2022）03-0125-03

1工程概況

福建漳州 LNG 項(xiàng)目碼頭工程建設(shè)規(guī)模為8-26.6萬(wàn) m3LNG 裝卸泊位，其中泊位引橋總長(zhǎng)556m，寬度15m，引橋頂面標(biāo)高+12m（廈門(mén)零點(diǎn)），大部分位置采用重力墩式結(jié)構(gòu)，其中引橋接岸段由于陸域拋石斜坡堤護(hù)岸已先期實(shí)施，引橋與護(hù)岸銜接段60m 內(nèi)無(wú)法進(jìn)行沉箱安裝，因此該段引橋采用高樁梁板結(jié)構(gòu)，排架間距10m，基礎(chǔ)采用φ1600嵌巖樁（沖孔），每榀排架布置3根樁，上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆橫梁和預(yù)制+現(xiàn)澆鋼筋混凝。

2主要施工工序及技術(shù)難點(diǎn)

本工程沖孔灌注樁施工過(guò)程中需穿透現(xiàn)有護(hù)岸斜坡堤扭王字塊護(hù)面層和5～20m 厚的拋石層。由于扭王字塊護(hù)面層和拋石層孔隙較大導(dǎo)致其透水性極強(qiáng)，沖孔灌注樁成孔施工時(shí)泥漿容易流失;同時(shí)設(shè)計(jì)高潮位和設(shè)計(jì)低潮位潮差5.05m，受潮汐影響沖孔內(nèi)很難保持靜水壓力穩(wěn)定，加上成孔時(shí)機(jī)械和其他外力的作用，沖孔灌注樁施工過(guò)程中很容易出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，導(dǎo)致施工難度較大。經(jīng)綜合分析沖孔灌注樁的成孔進(jìn)度能否滿(mǎn)足計(jì)劃要求成為項(xiàng)目進(jìn)度控制的重點(diǎn)。

2.1施工工序

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地情況結(jié)合相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，確定沖孔灌注樁的工序?yàn)椋轰撈脚_(tái)（棧橋）搭設(shè)→測(cè)量定樁位→樁機(jī)布設(shè)→埋護(hù)筒、設(shè)泥漿池→沖進(jìn)、排渣循環(huán)作業(yè)直至設(shè)計(jì)深度→吊放鋼筋籠就位→清渣→澆灌樁身混凝土，詳見(jiàn)下圖：

2.2施工技術(shù)難點(diǎn)

（1）護(hù)筒打設(shè)困難。鋼棧橋搭設(shè)完成后，樁機(jī)根據(jù)灌注樁孔位布置于鋼棧橋橋面，大部分孔口距護(hù)岸斜坡面較遠(yuǎn)且沒(méi)有淤泥層或沙土地層等利于鋼護(hù)筒定位穩(wěn)定的地質(zhì)條件，加之海水水流湍急，鋼護(hù)筒一次安裝到位并保持穩(wěn)定的難度較大。

（2）易造成漏漿。護(hù)岸斜坡堤由塊石拋填而成，石塊粒徑大小不一且孔隙較大，造成其透水性極強(qiáng)，施工過(guò)程中極易造成漏漿。

（3）清渣難度較大。由于施工中漏漿嚴(yán)重，清渣過(guò)程中泥漿比重降低、粘度下降時(shí)，清渣難度較大。

（4）成孔工效很低。拋石層塊石強(qiáng)度較高，部分位置含有大粒徑石塊，沖錘能量損耗大，成孔速度比一般地質(zhì)效率降低較大。

（5）意外問(wèn)題較多。前期護(hù)岸斜坡堤拋石層石料拋填過(guò)程中是不規(guī)則且經(jīng)過(guò)海浪沖刷，塊石長(zhǎng)短大小不一堆積紊亂，灌注樁樁基位置范圍內(nèi)塊石各個(gè)方向的強(qiáng)度各異，造成沖孔進(jìn)尺較難，容易造成灌注樁孔底傾斜、卡錘、埋錘、塌孔等施工難題。

3采取的技術(shù)措施

3.1鋼護(hù)筒定位

由于沒(méi)有淤泥層或沙土地層等利于鋼護(hù)筒定位穩(wěn)定的地質(zhì)條件，且灌注樁在沖擊進(jìn)尺時(shí)鋼護(hù)筒和樁錘間的部分空隙處的塊石未被及時(shí)沖碎，鋼護(hù)筒底邊緣坐落其上，進(jìn)尺便會(huì)落后于樁錘，有時(shí)相差幾米，易造成底部鋼護(hù)筒未跟進(jìn)處塌孔埋錘。在進(jìn)尺的某個(gè)時(shí)刻，鋼護(hù)筒會(huì)因?yàn)橹蔚膾伿吔潜粵_毀而瞬間下落，鋼護(hù)筒的垂直度無(wú)法保證，嚴(yán)重時(shí)有可能壓住樁錘。經(jīng)分析研究后，施工現(xiàn)場(chǎng)采取了以下技術(shù)措施予以解決：

（1）在搭設(shè)施工鋼平臺(tái)前用沙袋、碎石和二片石填充護(hù)岸斜坡面上灌注樁位置及附近的扭王字塊體的孔隙，并用片石和塊石在斜坡面上找平出一個(gè)水平施工面，為后續(xù)灌注樁開(kāi)孔創(chuàng)造條件。

（2）為確保鋼護(hù)筒的沉放精度，特設(shè)計(jì)制作鋼護(hù)筒下沉井字型導(dǎo)向架，導(dǎo)向架采用20#槽鋼對(duì)拼焊加工而成并準(zhǔn)確安裝定位焊接在鋼棧橋上。護(hù)筒導(dǎo)向調(diào)整采用可調(diào)節(jié)的頂絲和底層兜纜結(jié)合。上下層導(dǎo)向架設(shè)置可調(diào)的頂絲進(jìn)行平面位置調(diào)整，使護(hù)筒定位準(zhǔn)確，底層設(shè)置鋼絲繩兜纜，以有效保障鋼護(hù)筒的垂直度，防止護(hù)筒下端傾斜和突然下沉，詳見(jiàn)下圖：

3.2泥漿配置

在拋石層中沖孔施工，漏漿不可避免，無(wú)法使用傳統(tǒng)材料造漿;同時(shí)，灌注樁沖孔正常施工進(jìn)尺，造漿循環(huán)濾渣環(huán)節(jié)是不可或缺的。因此采取以下技術(shù)措施予以解決：

（1）采用海泥作為造漿材料，優(yōu)點(diǎn)是海泥本身的特殊性質(zhì)更適應(yīng)海水環(huán)境。海泥自身?yè)碛休^大的粘結(jié)度，能有效堵塞塊石間的孔隙且不容易被海水沖散;同時(shí)可起到有效減少泥漿沉淀速度和沉碴厚度的作用。

（2）施工過(guò)程中在海泥中加3%～5%水泥用沖錘低沖程反復(fù)沖搗，過(guò)程中孔內(nèi)的小粒徑塊石、二片石、風(fēng)化石渣等細(xì)料會(huì)與海泥和水泥混合在一起，受壓會(huì)擠入塊石的間隙，形成止水孔壁，同時(shí)由于水泥的固化作用也提高了孔壁穩(wěn)定性。

3.3采用雙護(hù)筒工藝

本工程灌注樁成孔的關(guān)鍵之一在于護(hù)壁效果及孔壁的穩(wěn)定性，由于拋石層較厚結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件采取雙鋼護(hù)筒護(hù)壁。外護(hù)筒內(nèi)徑為φ1800mm，壁厚10mm，內(nèi)護(hù)筒內(nèi)徑φ1600mm，壁厚16mm。沖擊鉆沖擊成孔外護(hù)筒隨之跟進(jìn)，直到外護(hù)筒下至強(qiáng)風(fēng)化層終止，然后把內(nèi)鋼護(hù)筒放入外護(hù)筒之中，更換較小的沖錘繼續(xù)沖擊成孔，隨著成孔進(jìn)尺地增加內(nèi)護(hù)筒也同步跟進(jìn)。

3.4采用雙泵泥漿循環(huán)系統(tǒng)

施工過(guò)程中由于漏漿導(dǎo)致泥漿濃度時(shí)常下降，為了提高泥漿循環(huán)清渣的效果，同時(shí)結(jié)合沖孔灌注樁在鋼棧橋上進(jìn)行施工的情況，本項(xiàng)目孔內(nèi)排碴采用沖擊雙泵正循環(huán)工藝，此系統(tǒng)提高了泥漿在孔內(nèi)的流動(dòng)速度，同等泥漿濃度下比單泵循環(huán)清渣效果更優(yōu)。該泥漿循環(huán)系統(tǒng)由泥漿泵、泥漿輸送軟管、泥漿沉渣池、泥漿池、溜槽等組成。其中一臺(tái)泥漿泵安裝于泥漿池內(nèi)，將泥漿用高壓膠管輸入孔內(nèi)鉆頭處，沖洗孔底并使沉碴隨泥漿浮起至孔口上層;一臺(tái)泥漿泵安裝于孔口上部，將含有沉渣的泥漿用高壓膠管輸入沉渣池，沉渣池通過(guò)溜槽將經(jīng)過(guò)沉淀的泥漿排入泥漿池再循環(huán)利用。

3.5加工撈渣筒撈渣

由于潮汐的作用和拋石層孔隙較大，在灌注樁沖擊拋石層成孔過(guò)程中會(huì)遇到泥漿流失非常嚴(yán)重的情況，從而導(dǎo)致泥漿濃度和粘度降低較大，孔底沉渣較厚，繼續(xù)采用泥漿循環(huán)清渣效果較差。為此現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)加工了一個(gè)撈渣桶，其底部有個(gè)活門(mén)，桶在沖孔中往下放時(shí)因浮力的作用門(mén)會(huì)打開(kāi)，泥漿進(jìn)入桶內(nèi)，上提時(shí)門(mén)在重力的作用下關(guān)閉，但關(guān)得并不嚴(yán)，渣就落在桶底了，同時(shí)泥漿還會(huì)流出到孔內(nèi)，提至孔口打開(kāi)門(mén)便可將石渣處理掉，詳見(jiàn)下圖。

4其它狀況的預(yù)防和處理

（1）孔內(nèi)泥漿監(jiān)測(cè)。由于漏漿和潮汐引起的孔外水位變化影響，需派專(zhuān)人監(jiān)測(cè)水位和泥漿濃度，根據(jù)漏漿和孔外水位變動(dòng)情況，及時(shí)調(diào)整沖孔內(nèi)泥漿濃度和液面高度，減小沖孔內(nèi)外水壓力避免產(chǎn)生塌孔。

（2）沖錘選擇。由于拋石層石塊強(qiáng)度高，沖擊錘選用3T 重十字型錘頭，錘底的錘牙長(zhǎng)度宜短，同時(shí)在錘頭位置上焊接鈦鈷合金。

（3）沖打拋石層。由于拋石層中塊石長(zhǎng)短大小不一堆積紊亂，有時(shí)塊石呈傾斜面狀，因此在沖孔時(shí)容易產(chǎn)生偏孔。發(fā)生該情況時(shí)需向孔底拋擲直徑20～30厘米的片石，將巖層斜面和高低不平之處嵌補(bǔ)填平;然后進(jìn)行低錘快打，造成一個(gè)較緊密的平臺(tái)，承托沖錘，均勻受力，防止偏孔。待巖層基本上打平后，方可高錘猛打，加快沖孔進(jìn)度。

（4）沖孔震動(dòng)影響。沖孔灌注樁在進(jìn)行沖孔施工時(shí)，會(huì)有一定的振動(dòng)，對(duì)原護(hù)岸和胸墻有一定影響，施工過(guò)程中要注意多臺(tái)樁機(jī)施工時(shí)沖錘不要同時(shí)起落，避免形成共振引起護(hù)岸和胸墻的損害。

5樁檢情況

碼頭引橋跨斜坡堤21根沖孔灌注樁施工完成后，第三方檢測(cè)單位進(jìn)行了基樁聲波透射法檢測(cè)，21根樁全部為Ι類(lèi)樁，占所檢測(cè)樁數(shù)的100%。通過(guò)采取上述施工技術(shù)措施樁基質(zhì)量完全滿(mǎn)足相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。

6結(jié)語(yǔ)

沖孔灌注樁施工穿透拋石層是漳州 LNG 項(xiàng)目的主要技術(shù)難點(diǎn)，項(xiàng)目開(kāi)始便受到高度重視。結(jié)合本工程實(shí)際情況，在施工過(guò)程中通過(guò)采取相應(yīng)措施解決了鋼護(hù)筒定位的問(wèn)題;通過(guò)采用雙護(hù)筒工藝基本保證了孔壁的穩(wěn)定性;通過(guò)選用海泥作為造漿材料，確?？妆诓灰滋箾_孔順利進(jìn)行;通過(guò)采用海泥中參加適量水泥反復(fù)沖搗形成止水孔壁，降低了漏漿情況發(fā)生的同時(shí)也提高了孔壁穩(wěn)定性;通過(guò)采用雙泵泥漿循環(huán)系統(tǒng)和設(shè)計(jì)加工撈渣桶解決了孔內(nèi)清渣的問(wèn)題。本次漳州 LNG 項(xiàng)目碼頭工程跨斜坡堤灌注樁施工，摸索出了一套比較適合拋石層沖孔灌注樁成孔的施工工藝，為后續(xù)類(lèi)似項(xiàng)目提供了施工經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]喬帥 ， 尹永欣 ， 高凌霄.沖孔灌注樁成孔經(jīng)驗(yàn)淺談[J].中國(guó)水運(yùn)（下半月刊），2011，11（03）：126-127.

[2]張偉 ， 于建海 ， 孫治林.防波堤拋石層地質(zhì)鉆孔灌注樁施工技術(shù)探討[J].石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào) ，2010，9（03）：24-27.

[3]林尚昭.強(qiáng)透水地質(zhì)上沖孔灌注樁成孔技術(shù)[J].中國(guó)水運(yùn)（下半月刊），2011，11（01）：209-210.