鉆孔灌注樁施工技術(shù)在港口碼頭工程中的應(yīng)用

袁泉 湖南省航務(wù)工程有限公司

結(jié)合現(xiàn)階段我國的建筑工程實際發(fā)展狀況來看，鉆孔灌注樁施工工藝應(yīng)用程度非常高，但是在港口碼頭施工項目中，由于其會涉及到水環(huán)境作業(yè)內(nèi)容，所以鉆孔灌注樁施工技術(shù)在港口碼頭項目中的應(yīng)用程度并不是很高。究其原因，主要是因為碼頭一般都是分布在水域附近，現(xiàn)場的地質(zhì)條件不是很理想，且地基的承載力不滿足施工需求，所以假若將鉆孔灌注樁施工技術(shù)應(yīng)用在港口碼頭施工項目中時，必須要加大對鉆孔灌注樁施工工藝的各項施工工序的管理力度，以保證項目施工質(zhì)量符合設(shè)計及規(guī)范要求。

1.工程概況

本文以長沙港銅官港區(qū)二期工程作為研究案例，該項目需要建設(shè)2個通航泊位，泊位的規(guī)格設(shè)計為3000噸，泊位的服務(wù)能力設(shè)計為150萬噸/年，同時項目內(nèi)配備有堆放場地、貨物倉庫、生活區(qū)域、新建道路等等。水環(huán)境下作業(yè)的工程涵蓋：混凝土工程、鋼筋工程、土石方工程、設(shè)備安裝工程、疏浚工程、地基工程等等。

2.施工方法比選

（1）方案1:鉆孔灌注樁深護筒施工方法。如若采用深護筒方式進行護壁，則應(yīng)該對鉆孔多次進行磨鉆，需要穿過障礙層。施工過程中，應(yīng)該保證深護筒的垂直度符合管理規(guī)范的基本要求，使用吊機配合振動錘完成護筒的下沉作業(yè)，護筒的壁厚不得小于10mm，此外，護筒在承受激振力的過程中，嚴禁出現(xiàn)變形現(xiàn)象。這種施工方法可以良好的解決鉆孔與海水之間出現(xiàn)串孔現(xiàn)象，但是內(nèi)護筒在樁基施工完成以后，無法被拔出，會在一定程度上增大施工單位的施工成本。由此可以發(fā)現(xiàn)，雖然這種方法雖然具備技術(shù)可行性，但是其并不具備經(jīng)濟可行性要求。

（2）方案2:對方案1進行優(yōu)化設(shè)計，實施淺護筒施工方法。這種方法是對方案1進行優(yōu)化設(shè)計，從而到達降低成本、縮短施工工期的效果。具體的施工方法為：使用1200的鉆頭進行擴孔處理，擴孔的同時落放鋼護筒，護筒的壁厚確定為5mm；當鋼護筒落放至障礙層以后，進行磨鉆清障作業(yè)。將混合土體投放在孔內(nèi)，通過干鉆將其攪拌均勻，鉆機靜置10—12h，以保證混合土體能夠轉(zhuǎn)化為膠凝狀態(tài)。這種施工方法能夠保證護筒的底部與砂土之間形成良好的應(yīng)力緩沖區(qū)域，降低后期塌孔事故出現(xiàn)的可能性。當鉆機靜置完成以后，換用970mm鉆頭進行成孔作業(yè)，而后進行其他各道施工工序。相對比而言，方案2的經(jīng)濟性明顯的強于方案1，具備較強的可行性。

3.鉆孔灌注樁施工技術(shù)

A、B、C軸的樁基頂部標高設(shè)計為22.6m，一般情況下，流域的平均水位為27.31m，所以施工單位決定在枯水期進行施工，預(yù)計在2020年1月15日之前完成作業(yè)平臺區(qū)域的樁基施工。由于E、F軸樁基標高比較高，所以需要對地面進行平整處理以后，才能夠進行施工。施工流程見圖1。

圖1 鉆孔灌注樁施工流程圖

3.1 施工準備工作

3.1.1 內(nèi)業(yè)技術(shù)準備

（1）正式施工之前，施工單位應(yīng)該對施工現(xiàn)場的水文條件、地質(zhì)條件有透徹的了解，結(jié)合設(shè)計圖紙以及現(xiàn)場的實際情況進行圖紙會審，并作好詳細的圖紙會審記錄。

（2）施工人員應(yīng)該對施工區(qū)域的地下構(gòu)筑物進行探測，例如，高壓線、通信管線、雨污水管道、天然氣管道等等，保證鉆孔作業(yè)過程中，不會對地下構(gòu)筑物造成損壞。

（3）施工班組應(yīng)該對施工機械、施工工藝有全面的了解。

（4）混凝土配合比：嚴格的按照設(shè)計圖紙?zhí)峁┑臄?shù)據(jù)拌制混凝土。

3.1.2 外業(yè)技術(shù)準備

（1）對已經(jīng)布設(shè)的水準點及控制點的高程進行復(fù)核；

（2）組織機械設(shè)備、原材料有序運輸至施工現(xiàn)場，所有原材料必須進行質(zhì)量、性能檢查；

（3）場地平整、筑島：結(jié)合設(shè)計圖紙要求以及施工實際情況，沿著邊坡開挖土方，開挖出來的土方用于回填圍堰，圍堰的頂部標高設(shè)計為25m。作業(yè)平臺區(qū)域的場地需進行平整處理，經(jīng)過平整以后的場地標高控制在24.2m。

3.2 圍堰筑島施工

圍堰頂部的寬度設(shè)計為2m，圍堰的迎水面設(shè)計為1:1.5，圍堰的背水面設(shè)計為1:1，圍堰的頂部標高設(shè)計為25.0m。在對圍堰進行施工之前，施工人員應(yīng)該將區(qū)域內(nèi)的雜物、淤泥清理干凈，保證邊坡不會出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，提高邊坡的穩(wěn)定性。施工過程中，使用專業(yè)化的測量設(shè)備放線出作業(yè)平臺的位置，使用自卸汽車將粘性土回填在淺水區(qū)域，并對回填土方進行碾壓處理。圍堰的邊坡內(nèi)外側(cè)均需要設(shè)置土工布，將土工布作為隔水層，然后將袋裝卵石覆蓋在土工布外部，卵石覆蓋的厚度控制為80cm，具體的施工情況可以參照設(shè)計圖紙。當圍堰施工完成以后，應(yīng)該及時將圍堰內(nèi)的積水抽干，向圍堰中回填土方并進行碾壓處理。

3種消減措施處理糙米、莖葉和根Cd累積量均低于 CK處理，稻草離田處理（T1）相比還田處理（CK），早晚稻糙米 Cd累積量分別降低了41.3%和19.7%，早晚稻不同時期莖葉中Cd累積量20.2%和11.8%，而根的Cd累積量早稻晚稻時期分別降低21.9%和36.9%，這可能由于稻草還田后土壤中微生物分解時釋放出有機酸和水溶性有機碳，土壤溶解有機碳增加，活化了土壤中的Cd，增加了土壤中有效態(tài)Cd含量（單玉華等，2008；張晶等，2013；Bai et al.，2013），使得植株的組織器官對Cd的吸收量增加，這與封文利等（2018）研究得出移除稻草有利于降低 Cd在水稻中的累積結(jié)論一致。

3.3 場地平整

當安裝鉆機之前，需要對場地內(nèi)的雜物進行清理，結(jié)合地下水的水位確定出作業(yè)平臺的高度，作業(yè)平臺的標高至少高于地下水位2m，同時不得低于樁頂50cm。

3.4 開挖泥漿池

為了保證鉆孔作業(yè)不會對地下水造成污染，施工單位必須要對泥漿池與沉淀池作抹灰處理，將5個墩位作為一個單元。泥漿池與沉淀池應(yīng)該設(shè)置在施工區(qū)域的中間部位，泥漿池與沉淀池的容量設(shè)計為360m，具體的容量可以結(jié)合現(xiàn)場實際情況進行合理的調(diào)整，但是不得小于樁孔體積的1.2倍。

3.5 樁位放樣

施工人員使用全站儀測量放線出樁孔的中心部位，結(jié)合樁孔中心位置測量放線出控制護樁的位置。利用控制護樁的位置來保證護筒埋設(shè)位置與鉆進安裝部位的精準性。

3.6 制備泥漿

使用泥漿護壁進行成孔作業(yè)時，假若地下水位比較低，且土層屬于是粘性土?xí)r，可以在注漿孔內(nèi)注入清水，通過清水與粘性土充分融合形成漿液。其他地層則是使用事先準備好的漿液進行灌注。泥漿不但能夠發(fā)揮出護壁的作用，同時還能夠?qū)⒖變?nèi)的廢渣排放至孔外。

泥漿的性能指標要求可以參照表1中所示信息。

表1 泥漿性能參考指標表

3.7 埋設(shè)護筒

護筒選擇使用鋼板加工制作而成，鋼板的厚度控制在10—14mm之間，每節(jié)護筒的長度設(shè)計為2m或是3m，護筒的直徑大于樁孔直徑10cm比較合適，應(yīng)該保證護筒的中心點與樁孔的中心點保持重合，二者之間的最大偏差不得超過5cm。此外，護筒還應(yīng)該高于地面30cm，以免地表水流入孔內(nèi)（見圖2）。

圖2 護筒埋設(shè)示意圖

鋼護筒的外側(cè)必須要涂刷環(huán)氧瀝青防腐油漆，底層涂刷的厚度為80um，中間層的涂刷厚度為120um，然后涂刷面漆，面漆的涂刷厚度為100um，鋼護筒涂刷油漆的總厚度不得小于300um。

護筒埋設(shè)完成，且周圍土方夯實密實以后，使用水準儀對護筒的頂部高程進行測量，并填寫完整的測量記錄。當護筒埋設(shè)作業(yè)完成以后，施工人員可以著手安裝鉆機。

3.8 成孔

（1）準備工作。在鉆孔作業(yè)之前，施工單位的質(zhì)檢員應(yīng)該對鉆孔的位置進行檢查，在檢查合格的情況下，報監(jiān)理工程師進行驗收，在監(jiān)理工程師驗收合格的情況下，才能夠進行鉆進作業(yè)。當各項準備工作均完成以后，將鉆機移動至指定部位，保證鉆頭的中心點與護筒的中心點相互重合，將其作為零位置。

（2）鉆孔作業(yè)。施工人員啟動鉆機，將鉆頭緩慢的下放至護筒的頂部，利用計算機復(fù)位功能將顯示儀設(shè)置為零，對鉆進作業(yè)進行監(jiān)測。將鉆頭緩慢的下放至護筒中，按照正方向的順序進行鉆進作業(yè)。

鉆進過程中，應(yīng)該保持低轉(zhuǎn)速慢鉆進的方式進行作業(yè)，卷揚機的鋼絲繩承受的荷載不得低于鉆桿、鉆具總重量的20%，避免孔位出現(xiàn)偏差。鉆進至粘性土層時，換用高檔位快鉆速的方式進行鉆進，每次鉆進的深度控制在60cm以內(nèi)。當鉆進至砂層時，由于砂土的穩(wěn)定性比較差，土體在受到擾動以后出現(xiàn)塌孔的可能性比較大，所以應(yīng)該降低鉆進的速度，每次鉆進40cm比較合適，鉆進的過程中可以適當?shù)募哟竽酀{灌注量，避免出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象。

施工人員在提升鉆桿過程中，泥漿會對孔壁進行沖刷，在特殊情況下，可能會在孔內(nèi)產(chǎn)生負壓，進而導(dǎo)致塌孔現(xiàn)象出現(xiàn)，所以在這種情況下，應(yīng)該嚴格的控制鉆進的速度與提桿的速度。通常情況下，鉆桿升降速度保持在0.5m/s以內(nèi)比較合適。

鉆進作業(yè)過程中，施工人員必須要嚴格的控制進尺的速度，全程監(jiān)測孔內(nèi)的變化狀況，假若孔內(nèi)漿液面降低，則應(yīng)該立即作補漿處理。補漿通常都是使用泵送方式進行，泥漿的高度不得低于地下水的水位，且不得低于護筒的底部，否則會有一定的可能性出現(xiàn)塌孔事故。

3.9 成孔檢測

使用測試繩子、探孔器對成孔深度、樁孔的直徑、傾斜度、孔底的沉渣厚度進行檢測，施工單位的質(zhì)檢員組織監(jiān)理單位對成孔質(zhì)量進行驗收。在驗收合格以后才能夠進入下一道施工工序。

成孔深度檢測：為了提高測量結(jié)果的精準性，施工單位選擇使用鋼絲檢測繩，鋼絲檢測繩的重量為2kg，由孔底測量至護筒頂部，測量出成孔深度。

成孔直徑檢測：使用探孔器進行檢測。探孔器使用螺紋鋼加工制造而成，螺紋鋼的規(guī)格為φ20mm。

3.10 清孔

（1）一次清孔。當鉆頭鉆進至設(shè)計深度以后，對成孔深度、樁孔的直徑、傾斜度、孔底的沉渣厚度進行檢測，當各項技術(shù)指標均檢查合格以后，開始對孔內(nèi)進行清理。清孔作業(yè)選擇使用換漿循環(huán)法，施工單位配備2臺旋流器進行作業(yè)。清孔作業(yè)合格的標準為：孔內(nèi)不再排出2—3mm顆粒，泥漿的比重小于1：1，泥漿的含砂率不超過2%。

清孔作業(yè)過程中，應(yīng)保證孔內(nèi)的水位不會降低，避免出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象。

清孔作業(yè)完成后，嚴格的按照監(jiān)理單位的要求填寫完整的檢驗報告，并組織監(jiān)理單位進行質(zhì)量驗收，簽字確認。成孔質(zhì)量檢驗合格以后，進入下一道工序進行施工。

（2）二次清孔。在澆筑水下混凝土之前，應(yīng)該對孔底的沉渣厚度進行檢查，假若不符合設(shè)計要求，則需要進行二次清孔作業(yè)。

4.結(jié)語

綜上所述，本文主要是對港口碼頭施工項目中使用的鉆孔灌注樁施工技術(shù)進行研究分析，通過實踐研究以后得出，在對港口碼頭施工時，常常會遇到軟弱地基，使用鉆孔灌注樁工藝可以有效的提高地基的承載力，提高項目的施工質(zhì)量。