高桩码头大管桩嵌岩施工中遇到的问题及处理对策

董亮

摘要：在高桩梁板式水工结构中，对于基岩覆盖层较薄，管桩入土后，其所受到的摩阻力不能满足桩基抗拉要求时，设计一般会选择进行管桩嵌岩。相应的管桩嵌岩施工不同于纯粹的打入桩施工和灌注桩施工，需要我们认真对待相应每一个施工步骤，避免前道工序给后道工序造成困难，下面是我们在深圳液化天然气项目码头工程大管桩嵌岩施工中遇到的问题，以及相应的处理对策，望能对今后类似工程施工起到参考和借鉴作用。

关键词：嵌岩桩施工问题；分析；对策

中图分类号：U655.2 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2016）07-0045-02

1 工程概况

深圳液化天然气项目码头工程部分桩基采用大管桩嵌岩的方式，相应大管桩直径为1.2m，壁厚145mm，桩长17.5m，其中下部1.8m设置钢桩靴，钢桩靴壁厚18mm，底部设置200mm厚的加强箍，背后设置16片加劲肋。下部嵌岩长度为4.0m，有效直径为800mm。

桩位处下部基岩覆盖层厚度为11.0m，相应的土层为粉细砂层为2.5m，基岩上部为1.5m厚的残积土层，期间为软土层，为砂混淤泥和淤泥层，总厚度3.8m。相应位置码头这一部分的结构详见附图1，码头引桥结构断面图。

从现场地质条件看，相应位置软土层比较厚，细粉砂层虽然由一定的承载能力，但其位于面层，处于松散状态，而相应残积土层则也处于软塑和可塑状态。桩尖要求进入微风化花岗岩层，给桩身的稳定和受力带来了较大稳定，所以设计采取了相应的嵌岩措施，要求大管桩施工时，桩尖穿越大部分残积土层。对此，设计提出相应的沉桩施工时，将以桩尖标高控制作为停锤标准。

2 桩基施工和相应问题的发现

本工程基础采用的为后张法预应力大管桩，大管桩制作完成后，在工厂落驳运至现场，沉桩在采用76.0m架高的打桩船，整个施打，考虑到整个区域的地质条件，配备相应D125的柴油桩锤。

整个沉降过程前期下桩和稳桩过程均比较顺利，在大管桩在自重作用下，不再下沉后，开启桩锤，开始锤击沉桩，前期贯入度也比较大，基本与地质资料提供的情况吻合。当桩尖标高达到-9.5m位置，贯入度显著增加。由于要求以标高控制，所以，没有停锤，达到设计高程后，总的锤击数在1354击。

根据相应的施工情况，当时就认为可能已经出现的问题，对此，我们通过小应变对桩身进行检测，没有发现桩身损坏，但钢桩靴部分情况还不甚明了。

在大管桩打设完成，为进行相应的大管桩嵌岩施工，我们搭设的相应的施工平台。由于为直桩嵌岩，采用相应的冲击成孔的工艺，为提高效率，施工前，采用高压水枪，清除进人大管桩桩芯底部的泥土，然后，上冲击钻机进行成孔施工。

开始施工时，为保证孔底坚实平台，前期向孔中抛填了部分片石和低标号水泥。由于前期采用小冲程施工，随着片石的冲实，发现大管桩振动逐步加大，相应成孔进尺很小，甚至没有，从泥浆循环而出的沉渣，前期为抛填片石，后期则越来越少，对此，立即停止施工，查找原因。

3 原因分析

针对现场的实际情况，首先确认在冲孔施工中发现大管桩出现强烈振动是不正常的，在此基础上，我们进行了认真的分析。只有找出真正的原因，才能采取针对措施，以保证后续施工的顺利进行。

3.1 冲锤不垂直，引起触碰大管桩内壁

在以往嵌岩灌注桩施工中，我们也碰到过类似的问题，经过分析主要由二种情况，其一大管桩垂直度有问题，如果管桩出现倾斜，就有可能出现冲锤碰到管桩内壁的现象。对此对大管桩的垂直度进行测量，检查结果为，大管桩在垂直度在2.5‰，根据保留的间隙，大管桩的切斜不会影响到冲击成孔施工。其二，大管桩桩芯十分有障碍物，对此，在桩芯部分下6倍桩径的钢筋笼孔规，测试结构正常，桩芯上下通透。由此看来大管桩的振动不是由此原因引起的。

3.2 基岩振动引起管桩共振

当下部基岩较为完整，相应强度比较高的情况，冲击成孔会引起大管桩的共振。这一种情况比较复杂，为验证此种情况，我们在大管桩周边，打设相应的钢管，如果基岩振动，必然会引起附近钢管的共振。

在相应监测中发现，相应大管桩和观测钢管之间的振动频率是不一致，大管桩比较大，而钢管则比较小，部分可以忽略。对此，可以得出结论：冲击成孔产生的振动不可能引起大管桩的剧烈振动。

3.3 大管桩钢桩靴的钢板向内卷曲

根据沉桩记录，我们发现，在大管桩桩尖进入残疾土层后，接近于桩尖高程后，贯入度非常小，甚至没有，以后至设计标高的区段，贯入度虽然很小，但10击有2-5mm的贯入度。对此，我们前期在沉桩贯入度很较小时，是否已经将下部钢桩靴打坏，并向内卷曲，这样在冲锤实际上冲击在这一部分桩靴钢板，引起管桩振动。

对此，首先对钢桩靴在沉桩过程中的受力进行分析，我们参阅了相关桩锤资料，在开启最大档的情况下，桩锤作用于桩顶的最大爆炸力为3600kN。钢桩靴部分采用Q345B钢板焊接而成，在下部基岩强度比较大，上部由于锤击振动，土层对桩身的摩阻力急剧下降，在此情况下，全部应力均集中钢管靴位置，钢桩靴相应位置的焊缝和材质的薄弱位置造成损坏。

对于可能出现的问题，进行相应的查证确定，是一个非常重要的问题，对此，我们采用高压水枪冲击桩芯下部在沉桩前期涌入的土体，用潜水泵对桩芯内的水进行置换，在相应循环水体含泥量较少时，利用目前较为先进的水下探头，进行桩尖部分水下探查，以取得相应的第一手资料。

通过探头传送到计算机的图片，我们可以看到，相应的桩尖部分钢桩靴已经严重撕裂，向桩芯内部卷曲，相应原钢桩靴高度低了600～800mm。这样相应的嵌岩部分施工中，冲锤冲击引起大管桩振动的原因等到了合理的解释。

4 钢桩靴卷曲部分的处理

根据常规，由于处在位置位于水下比较深的位置，一般施工单位合金的钻头，进行磨削，将卷曲部分除掉，保证下部嵌岩的施工。但采用此种方法，虽然比较简单，但费时比较多。特别是采取采用的是冲击成孔，这样需要专门的大功率钻机，需要的时间更长。由于前期问题调查已经耽误了一段时间，对此，我们想寻找另外快捷的方法。

对此，我们首先从大管桩桩芯着手，发现大管桩桩芯部分的直径达到940mm，可以容下一个人作业，对此设想采用人工切割的方法，这样不但施工时间短，由于较为直观，相应的质量也容易得到保证。

桩芯内切割方案虽然原理比较简单，但具体实施起来还存在一点的困难，主要体现在施工操作的安全性上，对此，首先我们进行了大量的前期准备工作，首先要处理的是渗水问题，根据相关地质资料残积土主要成份为粘土，又一定的止水作用，在将桩芯内积水排干后，发现渗水不是很厉害，这样就不需要采取另外的在外侧注浆等措施了。

由于下孔切割施工时，相应空间毕仅较为狭窄，对此，下孔采用绳结悬梯，照明采用36伏的低压灯，同时，每只相应的空压机向空中送风，保证施工安全。在施工前，还进行必要的模拟试验，诸如相应切割的烟尘排除，然远在孔低操作姿态等。由于施工准备比较充分，气割人员下孔后，顺利地割除了桩芯内的损坏的钢桩靴，为后续施工创早了有利的条件。

5 总结

通过本工程对大管桩钢桩靴卷曲问题的处理，得到了许多有益的经验，可供相关工程建设参考。对有嵌岩要求前期大管桩打设，沉桩贯入度一定要控制，相应桩尖标高控制为辅，这样就不会出现钢桩靴打坏的现象。出现问题后一定要冷静分析，相应的结论均要经过严格论证和验证。采取措施时，一定要注意现场条件，因地制宜，不可盲目追求高大上，有时最为简单的方法，往往是最可靠的。施工前，要做好充分的准备，最好模拟一下现场情况，确保万无一失。