碼頭交界處厚拋石層范圍沉樁技術(shù)難點(diǎn)解決

余晶星，黃樂源，陳巍

（長(zhǎng)江重慶航道工程局，重慶 400011）

在我國(guó)沿海地區(qū)，高樁碼頭是港口工程領(lǐng)域應(yīng)用最多的碼頭結(jié)構(gòu)形式之一，具有復(fù)雜地質(zhì)情況適應(yīng)性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)承載能力高、工藝成熟、安全可靠，且對(duì)海域影響較小的優(yōu)勢(shì)。樁基是該結(jié)構(gòu)形式碼頭的關(guān)鍵組成部分，由于沿海地區(qū)地質(zhì)條件多變，樁基設(shè)計(jì)方案選擇以及樁基施工也因地質(zhì)情況特殊性而遇到不同的難點(diǎn)問題。

本文以福州港三都澳港區(qū)漳灣作業(yè)區(qū)7 號(hào)泊位工程為例，該工程碼頭采用高樁式結(jié)構(gòu)，緊鄰已建碼頭（在用）為重力式碼頭，兩者交界處存在重力式碼頭外側(cè)的深厚拋石層，不具備打入樁條件，故選用混凝土灌注樁作為交界處樁基基礎(chǔ)，并在技術(shù)方案確定及施工中著力研究解決幾個(gè)工程難點(diǎn)。

1 工程概況

漳灣7 號(hào)泊位與已建8 號(hào)泊位相接，碼頭平臺(tái)采用高樁梁板式結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)222m，寬35m。在靠近8 號(hào)泊位區(qū)域約60m 范圍內(nèi)，因其存在較厚拋石層，不具備打入樁條件，采用Φ1400mm 灌注樁（嵌巖），垂直碼頭方向每排選擇布置6 根樁；碼頭區(qū)域則采用Φ1200mm鋼管樁，每排8 根布置。碼頭總共布置有Φ1400mm 灌注樁30 根，Φ1200mm 鋼管樁120 根。

由于靠近原8#泊位碼頭35m 范圍內(nèi)存在有5～20m厚的拋石層，為斜坡狀自然拋石層，厚度較高，且拋填不平整，工程難點(diǎn)問題突出，泊位交接處的下部樁基施工需采用沖孔樁施工工藝，沉樁施工難度較大。交界處銜接斷面如下圖1所示。

圖1 新舊碼頭銜接斷面圖

2 地質(zhì)條件

（1）地貌與潮汐

漳灣港區(qū)以低山丘陵為主，工程選址地處于潮間帶灘涂區(qū)域，主要地貌為沉積地貌，海岸線后方為丘陵山體；由于長(zhǎng)期潮汐及后方山體因素影響，致使該區(qū)域地形起伏較大。三都澳灣內(nèi)潮差較大，最高潮位8.53m，最低潮位-0.52m，最大潮差達(dá)8m 以上，漲、落潮時(shí)間約為5～7 小時(shí)，潮位變化快。

（2）地質(zhì)條件

新舊碼頭交界區(qū)域主要沉積地層為第四系沖、海積淤泥類土層，沖洪積的砂層、卵石層等，中部為第四系坡殘積土，下伏為燕山期侵入的花崗巖及其風(fēng)化層，表層分布有重力式碼頭外側(cè)拋石，厚度5～20m。

3 工程難點(diǎn)

（1）擬施打樁基位于8 號(hào)泊位沉箱外側(cè)拋石范圍內(nèi)，該區(qū)域拋石平整度差，導(dǎo)致成孔部位外圍石層強(qiáng)度差異性強(qiáng)，因此在沖孔過程中，存在傾斜、卡鉆等難題。

（2）該區(qū)域拋石呈斜坡狀布置，地質(zhì)條件不均勻，與砂層、黏土層甚至淤泥層相比，拋石層極不利于維持鋼護(hù)筒的定位準(zhǔn)確和穩(wěn)定，另外在潮間帶水流影響下，對(duì)護(hù)筒的定位以及穩(wěn)定造成了較大困難。

（3）拋石規(guī)格從10kg～300kg 不等，且采用自然拋填的形式進(jìn)行拋填，從而導(dǎo)致拋石空隙不均勻，空隙較大，將會(huì)引起漏漿的技術(shù)難題。

（4）本工程工期十分緊張，厚拋石層沉樁技術(shù)是本工程施工的重點(diǎn)，成樁長(zhǎng)度平均約40m，施工難度較大，成樁數(shù)量多，致使工期壓力大。

4 問題分析及施工技術(shù)措施

4.1 鋼護(hù)筒進(jìn)尺及防止傾斜難題

4．1．1 問題分析

拋石層地層條件不均勻，石塊間隙大，整體穩(wěn)定性差，樁錘在深厚拋石中沖擊進(jìn)尺時(shí)，易發(fā)生孔斜、卡鉆等問題；鋼護(hù)筒進(jìn)尺相較于樁錘通常表現(xiàn)為延后一定距離，不能保證護(hù)筒可以同步跟進(jìn)，因此也有可能造成未跟進(jìn)部分發(fā)生塌孔問題；另外由于拋石的不穩(wěn)定性，鋼護(hù)筒進(jìn)尺過程中容易受力不一致，從而發(fā)生傾斜情況，導(dǎo)致垂直度得不到保證。

4．1．2 解決方案

為保證鋼護(hù)筒定位和傾斜度在沉樁過程中不發(fā)生較大偏差，首先采用搭設(shè)鋼工作平臺(tái)的方式，避免水上定位及施工；其次，經(jīng)研究分析，對(duì)沉樁排架加以改造，增加排架對(duì)樁身傾斜的控制。第一：設(shè)置三層水平限位平臺(tái)，對(duì)樁身三個(gè)位置進(jìn)行限制，能夠有效控制鋼護(hù)筒的傾斜，首層布置于鋼平臺(tái)表面以上；第三層盡量布置于較低標(biāo)高，同時(shí)也需具備焊接施工條件，故選擇在距平臺(tái)7m 之處，滿足低潮位施工條件；中間層結(jié)合計(jì)算與施工經(jīng)驗(yàn)，布置于距平臺(tái)2.5m 的位置；第二：水平限位平臺(tái)的安裝和焊接利用搭設(shè)的鋼平臺(tái)進(jìn)行施工，采用井字型結(jié)構(gòu)，使用槽鋼對(duì)拼焊接，并焊接與平臺(tái)搭設(shè)的Φ630mm 鋼管樁。通過沉樁排架三層平臺(tái)的限位，在鋼護(hù)筒進(jìn)尺過程中即便受拋石層影響，也能夠保證鋼護(hù)筒不發(fā)生較大的傾斜。具體方案如下圖2所示。

圖2 三層井字架結(jié)構(gòu)圖

4.2 拋石區(qū)防止漏漿問題

4．2．1 問題分析

拋石層地質(zhì)中由于拋石尺寸和規(guī)格不均勻，致使拋石層間隙大，常用的泥漿護(hù)壁法無法保持孔內(nèi)泥漿穩(wěn)定；另外受潮水變動(dòng)影響，該地區(qū)為半日潮，頻繁的水位變化致使內(nèi)外水壓不斷變化，形成的泥漿護(hù)壁極易破壞，導(dǎo)致漏漿。為解決該問題，本工程將在材料和護(hù)筒工藝兩方面采取措施。

4．2．2 采用雙護(hù)筒工藝

巖石地層樁基施工往往采用沖擊鉆進(jìn)行，為防止發(fā)生漏漿現(xiàn)象，樁基施工過程中多采用雙層鋼護(hù)筒以及引孔施工的措施。同時(shí)，結(jié)合洋山港三期碼頭工程成功經(jīng)驗(yàn)，本工程采取內(nèi)外雙層鋼護(hù)筒工藝，外護(hù)筒選用內(nèi)徑為φ1800mm 鋼管樁，壁厚14mm；內(nèi)護(hù)筒選用內(nèi)徑φ1400mm 鋼管樁，壁厚14mm。

外護(hù)筒安裝定位后，需將樁錘加大焊接，增大直徑，保證外護(hù)筒可跟隨沖孔施工進(jìn)尺。根據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告，本區(qū)域拋石層底標(biāo)高為-28.12。拋石區(qū)外護(hù)筒應(yīng)進(jìn)入巖層不小于2m，并能滿足其穩(wěn)定要求且護(hù)筒底口不出現(xiàn)嚴(yán)重滲漏；在外護(hù)筒完成入巖后，進(jìn)行內(nèi)護(hù)筒正常方案施工。

4．2．3 海泥造漿

關(guān)于漏漿處理，常用方法除上述雙護(hù)筒工藝措施外，還可以利用回填粘性土，在沖孔的同時(shí)往孔內(nèi)填入足量的粘性土。由于傳統(tǒng)的泥漿在拋石層大空隙情況下穩(wěn)定性差，難以堵塞間隙，本工程嘗試采用海泥代替常規(guī)泥漿護(hù)壁。

海泥的優(yōu)勢(shì)在于其粘度較高，填筑拋石內(nèi)空隙后穩(wěn)定性強(qiáng)，不易受潮水影響發(fā)生破壞，另外如有局部漏漿情況發(fā)生，因其材料特殊性，對(duì)海水污染影響程度很小。

4.3 工期緊張問題

4．3．1 問題分析

本工程有φ1400嵌巖樁30根，φ1200嵌巖樁51根，鋼管樁149根，碼頭現(xiàn)澆橫梁20根，引橋現(xiàn)澆橫梁20根，預(yù)制縱梁及安裝164 根，預(yù)制面板及安裝292 塊，預(yù)制空心板及安裝198 片，現(xiàn)澆面層約2700m，工程量大、工序交叉多，從開工至水工主體完成僅有330 天，工期十分緊迫。

4．3．2 搭設(shè)U 形回路鋼棧橋

本工程有3 座引橋，1 座碼頭，施工線路長(zhǎng)，為確保工期，施工需在引橋側(cè)及碼頭平臺(tái)后沿搭設(shè)施工通道與陸域形成環(huán)形通道，因此采用搭設(shè)U 形回路鋼棧橋的方案，并在與8 號(hào)泊位碼頭交界區(qū)域搭設(shè)灌注樁（嵌巖）施工平臺(tái)，有效減少水上施工時(shí)間，降低灌注樁施工難度，同時(shí)也避免棧橋擁堵，灌注樁施工與鋼管樁可同步進(jìn)展，互不沖突，為碼頭及引橋整體施工鋪開了作業(yè)面，利于加快總體施工進(jìn)度，同時(shí)也側(cè)面提高了工程安全性。

4．3．3 針對(duì)性加大設(shè)備投入

厚拋石層灌注樁沉樁是本工程的重點(diǎn)項(xiàng)目和難點(diǎn)，施工需在厚度最高達(dá)20m 的拋石層中成孔，存在諸多不確定性因素，沖孔樁施工時(shí)投入2 臺(tái)履帶吊（1 臺(tái)85T、1 臺(tái)55T）、1 臺(tái)25T 汽車吊，2 臺(tái)90 型采用高性能振動(dòng)錘安放鋼護(hù)筒，1 臺(tái)9m 平板車，以及1 臺(tái)泥漿分離器，明顯提高樁基施工進(jìn)度，亦能夠有效保證沉樁質(zhì)量。

5 總結(jié)

漳灣7 號(hào)泊位工程采用雙層鋼護(hù)筒跟進(jìn)、三層井字限位固定以及海泥護(hù)壁的施工技術(shù)，成功解決了拋石區(qū)灌注樁樁基施工的幾大難題：

（1）雙層鋼護(hù)筒技術(shù)有效地解決了樁身在超厚斜面拋石層上進(jìn)尺及樁身垂直問題，結(jié)合三層井字限位固定鋼護(hù)筒，避免了傾斜、卡鉆等情況；

（2）通過雙下護(hù)筒及海泥護(hù)壁的技術(shù)結(jié)合，有效解決了灌注樁在潮水變動(dòng)大、流速快等不利情況下的漏漿問題。

利用以上施工技術(shù)，本工程共完成Φ1400mm 灌注樁30 根，平均每根樁耗時(shí)大約10d，成樁效果好，且保證了工期。