浅谈港口码头钻孔灌注桩设计及其施工技术

2016-08-26张冬楼中交二航局第三工程有限公司

珠江水运 2016年13期

◎ 张冬楼中交二航局第三工程有限公司

浅谈港口码头钻孔灌注桩设计及其施工技术

◎ 张冬楼中交二航局第三工程有限公司

在我国社会科技水平不断提升以及水运工程建设迅猛发展的条件下，怎样对钻孔灌注桩进行合理设计是当前港口码头工程建设单位需要重点关注的问题。本文以云浮港六都四围塘码头工程为例，主要对港口码头建设过程中钻孔灌注桩的有效设计和具体施工技术进行分析探讨仅供参考。

港口码头设计钻孔灌注桩施工技术

钻孔灌注桩本身具备很多优点，其中包括：不受气候条件、地域差异、地质条件、桩身长度、地下水位以及桩径等方面的限制，同时承载能力非常高、成本投入比较低等，在高层建筑工程、水利工程、重型厂房、码头工程以及桥梁港口工程建设中得到了广泛的应用。

1.工程概况

工程位于云浮市云安县六都镇下游3km的西江右岸，逢远河至四围塘村之间。建设内容为2个1000DWT级集装箱泊位、4个1000DWT级件杂货泊位和1个1000DWT级散货泊位及相应配套设施。另在下游预留1 个1000DWT级件杂货泊位，码头作业区考虑按口岸设置。码头结构按2000DWT级进行设计。码头岸线总长494m，拟建7个泊位码头岸线长420m，预留1个泊位码头岸线长74m。

码头采用高桩框架结构，桩基为Ф1200灌注型嵌岩桩，每个排架设6根桩，排架间距8m，共计53个排架。桩基上部设置4层现浇层，第1、第2、第3层现浇之间采用现浇立柱进行连接，每个排架设置5根Ф1000现浇立柱和1个现浇靠船立柱。码头前沿设置5层系缆，前4层系船柱设置在现浇系靠船梁上，第5层系船柱设置在现浇上横梁上。下图1为该港口码头工程设计平面图。

2.钻孔灌注桩的设计

由于本工程场地覆盖有相对较厚的淤泥层及粘土层，所以地基承载力比较小，但码头承重非常大，需要基础才可以提供比较大的承载力，同时考虑到工程建设造价等方面的影响因素，最后决定采取钻孔灌注桩当做本工程建设的基础形式。

对于桩基础，如果桩长一定，那么桩承载力主要取决于桩端承载力以及桩侧摩阻力。若材料数量一样，桩长保持一定，并且桩底面积一样，随着桩径的变小，桩数也会增多，那么桩周面积就会更加大，这才可以获得足够侧摩阻力，材料所能提供的相应承载力就更加大。由于为海水会对钢筋混凝土产生一定腐蚀作用，因此需要采用有较厚保护层的相应钢筋。

本工程引桥采用高桩梁板结构，桩基采用Φ1000灌注型嵌岩桩。引桥上部结构主要包括帽梁、立柱、水平撑、纵、横梁、面板等，均采用现浇结构；护岸结构采用混合式（半直立半斜坡）结构。由于本工程钻孔灌注桩一共设计有384根，其中：码头平台Φ1200钻孔桩318根，4座引桥Φ1000钻孔桩70根。考虑到钻孔桩必须嵌岩，因此采用自由落体式冲击钻机。

图1　港口码头工程设计平面图

施工平台立柱支撑在河床上，立柱采用Φ120mm、δ8mm钢管打入泥面以下2.0m左右，钢管底部以上1.5m处为增大受力面积焊一块50×50cm、δ8mm钢板，立柱间距1.5m～2.0m，为确保搭设施工平台的稳定性和牢固性，在立柱之间及排架之间采用［14槽钢连接加固，工作平台面层采用［16槽钢及10cm×15cm木方组合形成；C∽F优先考虑填土筑岛陆上成孔施工设计方案，具体为：先在C排桩江侧方向3m处打两排木桩后充编织；回填土直接采用堆场后面的山坡土，挖掘机铲土装车，翻斗汽车运输粘土，推土机平整筑岛面并压实土层，岛面标高回填至3m；平台面与岛面用［16槽钢锚固土层相连。

Y砼H2=1.5Y水H3根据该公式计算出H。

其中Y砼—砼密度；H2—导管内砼的高度；H1—导管浇注首罐料的埋置深度=，一般按照1.1m考虑；Y水—水的密度；H3—桩内水深（丛桩砼面到孔顶）（可以按照桩长减去进行取值）；首罐料的计算公式为：—砼导管的半径—钻孔桩的半径。

首次灌注的砼量根据桩长经计算，灌注过程中，应注意导管的埋深控制在2m-6m，砼塌落度控制在16cm-22cm之间。

灌注砼到桩顶时，应超过桩顶设计标高（一般考虑1.0m），以保证在凿除浮浆层后，顶标高和质量符合设计要求。

3.钻孔灌注桩具体施工技术的应用

3.1沉降位移观察点设置

在钻孔桩施工期间，选定固定的桩进行沉降位移观测，钻孔桩施工开始前和结束后分别进行观测，检查后续钻孔桩施工对前期钻孔桩施工的影响。考虑到拟建码头前后方高程相差较大（码头平台3.0m左右，后方堆场部位20m左右），因此必须对高边坡进行沉降位移观测。该工程岩土工程详细勘察报告显示，在4-4剖面存在不良地质，该土层为具流～软塑状的淤泥质土层，对地基基础稳定性影响较大，因此桩基施工时必须加强对该部位的岸坡稳定观测。

此外，因为本工程码头平台钻孔桩施工完成后，部分排架现浇第一层纵横撑无法完成施工，桩基面临安全度汛，因此在水位上涨前，必须对已经完成砼浇筑的桩进行测量，待洪水退后以便确认桩基受洪水影响程度。

3.2护筒埋设

钢护筒采用6mm厚的A3钢板在工厂分节制作而成。水域平台部位钢护筒沉放：采用6mm厚钢护筒，沉放前，钻桩平台已搭建完成，先在钻桩平台上精确地放出桩位，安装导向架，导向架由4根足够刚度的槽钢或钢管组成，直接焊接在钢管立柱与平台固结。护筒制作好并检查合格后内侧用米字形钢筋撑子撑住，人工运往施工平台。25T吊车（吊车下平铺钢板到位）起吊护筒使其垂直后由人工定位徐徐放入导向架，然后在钢护筒顶部铺设30mm的钢板，采用冲击锤冲击下沉，每下沉2节钢护筒后，继续焊接后续钢护筒，直到钢护筒底部达到预定的标高方停止。

如果发现护筒出现冒水现象，就必须立刻停止钻孔操作，通过粘土在其周围填实加固；如果护筒出现严重下沉或者是位移，就必须重新对护筒进行安装。

3.3钻孔

钻孔开始前，必须对该桩位处的地质情况有所了解，确认是否采用外运粘土进行造浆。

钻孔过程中，用经纬仪经常检查钢护筒的位置是否移动及钻杆是否在护筒中心位置，注意孔内泥浆的浓度，并保持孔内水头高于孔外水头1.0m～1.5m以维持孔壁内的稳定。钻机开钻时及时填写钻孔施工纪录，桩孔钻进采用分班连续作业，中途不得停止，交接班时及时交待钻井情况及下一班注意事项。

3.4终孔及清孔

当钻进到强风化岩面时，要求钻机操作人员每钻进50cm取样一次，并将岩样依次排放，便于技术员及监理工程师能够直观了解岩层变化情况。中风化岩面确定后再钻进2.5m后方可终孔。终孔后，利用正循环进行清孔，将钻头吊离孔底约20cm～30cm，输入密度为1.05～1.10的纯泥浆，换出孔内含钻渣较多的泥浆，清孔结束后，测定孔深、沉渣，保证沉渣厚度满足规范要求。

3.5下导管以及二次清孔

导管内经位25cm，每节长2.5m，导管两端设有快速套接接头，将导管分节插入孔中，使其下口离孔底约30cm。若一次清孔的泥浆比重较大或下放钢筋笼和导管时产生泥浆沉淀，都会在孔底有一定厚度的沉渣，故需两次清孔，孔底沉渣厚度必须≤5cm。