水上沉管灌注桩在船闸靠船墩桩基中的应用

曹汉杰

摘 要：文中对口岸船闸靠船墩桩基施工方法进行了介绍， 传统的水上桩基施工方法是搭设水上支架平台、内外护筒施工，本文介绍了水冲沉管灌注桩施工，沉管灌注桩施工的优点是施工简单，作业面小，对通航影响小，施工对生产生活和环境影响降到最低，并取得了良好效果。

关键词：水上沉管灌注桩;船闸靠船墩桩基;应用

中图分类号：U655.55              文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2020）07-0079-03

1 工程概况

江苏省口岸船闸位于泰州市高港区口岸街道西南，是南官河入江口门通航建筑物。口岸船闸于1959年建成通航，2008年进行大修改造。口岸船闸上游右侧引航道护岸为浆砌块石重力式结构，大吨位船舶过闸时停靠，加剧了护岸的损坏程度，护岸已发生不同程度的水泥砂浆剥落，浆砌块石松动、破损、坍塌。另外，护岸后民房建筑在不断增多，护岸顶道路汽车荷载也在增大。经验算，护岸安全已不能满足规范要求，存在较大的安全隐患，急需进行护岸加固。此次加固方案分两部分，一部分对现状护岸进行小方桩加固，另一部分是在护岸前增设一排靠船墩。增设的靠船墩，上部为三角形的承台，下部为三根桩径0.8米、长10米灌注桩。如下图所示。

2 桩基施工方案比选

传统的水上桩基施工方法是搭设水上支架平台、内外护筒施工，需要泥浆护壁，占用水域大，且内护筒永久保留，但该方案缺点较多：施工作业人员多，周转材料多，施工设备复杂;而本工程内侧桩靠护岸近，施工时作业面小，机械转向不易;泥浆制备及泥浆处理困难等，加上靠近护岸的桩离护岸较近，河床上石块较多，埋设内外钢护筒不易。而水上沉管灌注桩，不需要搭设排架，占用水域相对较小;利用工程船作为水上移动平台，它机动灵活，当施工中遇船舶航行高峰时，可及时撤出水域，能有效降低水上作业安全风险，为航道正常通航提供保障;不需要泥浆护壁，减少了泥浆排放，利于环境保护;成孔速度快;船机配置少，降低了作业风险。经比较，采用沉管灌注桩法施工较合适。

3 施工步骤

3.1测量放样

沉管为内径0.8m、长10.5m、壁厚10mm的钢管，采用螺旋钢板一次加工而成。沉管前，根据施工图纸提供的桩位坐标表，对沉管埋设的平面位置进行放样。首先采用全站仪，对沉管中心在护岸上的投影进行放样，用喷漆做好标记;然后在图上测出投影到沉管中心的平面距离。

3.2沉管就位

利用吊机船，起吊沉管。把沉管吊放到施工图纸所示的位置。根据距离，沉管时，对沉管的位置进行定位，沉管过程中要反复多次测量，确保位置准确。

3.3射水沉管

沉管用的水流由高压水泵提供，高压水泵安装在吊机船上，水泵使用的电源由船上柴油发电机提供，不需接岸电。

（1）按计算长度配好射水管，将各接头连接牢固，装上弯管，并与输水胶管接通，进行通水试验。

（2）射水管装上导向环，插入即将起吊的沉管。

（3）吊插沉管，插正立稳后，压上桩帽及桩锤，吊装钢丝绳暂不解下，即开启水阀，开始射水。高压水枪开始冲泥，利用高压水流的动力，来切割和绞松水下土层的泥层，粉碎土体，使之湿化、崩解，形成泥浆，泥浆在重力作用下向泥浆泵入口流动，通过离心式泥浆泵的作用产生一定的真空把泥浆经吸泥管吸出，再通过输泥管线排到泥浆沉淀船上。高压水枪冲刷桩尖下的土层，桩靠自重下沉。

（4）沉管初期应控制下沉速度，不能下沉太快，防止阻塞水嘴，隨时控制和校正沉管桩的方向。

（5）沉管桩下沉渐趋缓慢时，为加快沉桩速度，可适当振动沉桩。

（6）沉管下沉一定深度，管身稳定后，可解下吊沉管的钢丝绳，并逐步加大射水量，加大沉管速度。

（7）接管停水时，应防止停水导致泥砂涌入桩内堵塞或卡住射水嘴。

（8）沉管下沉至设计标高约1m时，即停止射水，拔出射水管，用振动沉桩法使沉管下沉到设计标高。

冲挖过程中，要准备吊绳一套，在冲挖过程中，经常用吊绳检测深度，确保最终孔深符合要求。

3.4 清孔

当冲孔达到设计要求的深度时，用高压水枪冲洗沉管内壁，再用泥浆泵将孔内泥水吸掉，反复几次，完成清孔。

3.5 钢筋笼制作及安装

3.5.1钢筋笼的制作

3.5.1.1钢筋的验收及管理

钢筋应具有出厂质量证明书。进场后按有关规定、批量、规格进行抽样检查。对于需要焊接的材料还应有焊接试验报告。确认该批材料满足设计、施工要求后，物资部门将该材料入库、登记、造册，不合格的材料清运出施工现场。

钢筋进库后须按不同钢种、等级、牌号、规格批号及生产厂家分别堆存，不得混杂，且应挂牌以资识别。钢筋在运输、储存过程中，应避免锈蚀和污染。

3.5.1.2主筋下料及钢筋笼成型

钢筋下料应用切断机，下料钢筋下料前检查钢筋的端部是否有弯曲现象，如有应先用调直机调直，严禁使用气割和其它热加工的方法切断钢筋。

钢筋笼制作时应注意：

钢筋笼加工尺寸应严格按设计图纸及规范要求，钢筋笼的主筋采用焊接接头，不设弯钩，主筋与箍筋焊成钢筋笼骨架，双面焊长度>5d，单面焊长度>10d;主筋接头间距>1000mm，并在同一连接区段上接头少于总数50%。施工中按照以下规定加工钢筋笼：

（1）先制作钢筋笼的加强箍，加强箍先根据设计长度下料并在特制的平台上弯制而成。加强箍制作完成后，在加强箍上准确地放样出钢筋笼每一根主筋的确切位置，并用红油漆做出标记。

（2）主筋分段长度，将所需钢筋用切断机成批切好备用，并按规格挂牌分类堆放整齐。

（3）钢筋笼加工在特制加工平台上进行，加工前先检查平台的平直度，确保钢筋笼的主筋顺直。加工时先将主筋点焊于加强箍的外侧所标示的主筋位置，确保主筋位置正确，间距一致。钢筋笼箍筋施工前，先在主筋上分出箍筋间距，然后将箍筋缠绕于钢筋笼骨架上并将箍筋与主筋50%交错点焊。加工成形的钢筋笼，要稳定放置在坚实平整的地面上，防止变形。

（4）每幅成品钢筋笼须经监理工程师验收，合格后方可使用，每节钢筋笼均要挂牌标识，标明节号、桩号和检验状态。

（5）钢筋笼从上至下每2.0m的间距设一组定位钢筋。

3.5.1.3钢筋笼保护层

钢筋笼的纵筋保护层厚度为50mm，为保证有足够的保护层厚度，在钢筋笼的纵筋外侧绑扎混凝土垫块，钢筋笼吊入沉管内时，不得碰撞管壁，要采取有效措施保证筋笼的设计标高、垂直位置等的准确。

3.5.2钢筋笼安装

钢筋笼安装前应清除粘附的泥土和油渍，保证钢筋与混凝土紧密黏结。

（1）现场钢筋笼的起吊，采用 25t 吊机船。

（2）钢筋笼起吊时要保持平稳，避免钢筋笼在起吊过程中变形。

（3）下笼时由人工辅助对准孔位，保持钢筋笼垂直，下放过程中若遇阻碍立即停止，严禁强行冲放。

3.6下放导管

（1）钢导管内壁光滑、圆顺，内径一致，接口严密。导管直径为30cm，壁厚为10mm，导管管节长度3m。

（2）导管使用前必须进行试拼和试压，按自下而上顺序编号和标示尺度。导管组装后轴线偏差，不能超过钻孔深度的0.5%且不得大于10cm。浇筑首盘混凝土时，导管底部至孔底距离控制在30～40cm。

（3）每次安装导管时要检查连接处有无杂物，并检查橡皮圈有无破损，发现有破损的要及时更换。

（4）导管安装采用挖机船配合安装。

3.7 灌注水下混凝土

根据现场条件，本工程混凝土采用商品混凝土，混凝土由搅拌车运至施工点附近，用固定溜槽卸入混凝土运输船内，混凝土灌注采用挖泥船配合导管进行。首批封底混凝土：首批灌注混凝土量必须使导管在混凝土中埋深不小于1.0m。

第一次灌注混凝土前用圆钢板作为混凝土挡板，根据首灌混凝土方量，将料斗卸料口用挡板盖住，放入混凝土后，迅速开启卸料口，首灌混凝土一次迅速卸放到孔底，不得中断。然后测量混凝土面深度，确保导管在混凝土中埋深不小于2.0m，每次拆管前测量混凝土面深度，计算导管埋深确定拆除节数，导管的埋深控制在1m～3m，灌注开始后混凝土要连续进行，并尽量缩短灌注时间，争取在初凝前浇筑完毕，过程中指定专人负责填写水下混凝土灌注记录。全部混凝土灌注完成后，待混凝土初凝后，稍微提高钢护筒，使钢护筒与混凝土之间存在间隙以便钢护筒的拔出。

灌注水下混凝土应注意：

（1）水下混凝土坍落度控制在180mm～220mm。

（2）灌注混凝土前和过程中，按规定时间检测混凝土的坍落度，并做好记录。

（3）水下混凝土必须连续浇筑，中途不宜停顿，并尽量缩短拆除导管的间断时间，灌注间隔时间不能超过30min，保证在配合比设定的初凝时间内浇筑完成。

（4）在澆筑过程中，应特别注意混凝土面到达钢筋笼底标高位置时的操作，当混凝土面接近钢筋笼底时应保持较大的导管埋深，放慢浇筑速度，以减少混凝土向上的冲击力，当混凝土面超过钢筋笼底2m左右，减少导管的埋深，使导管口处于钢筋笼底标高附近，并加快浇注速度，以增加钢筋笼的埋深。当混凝土面高于钢筋笼底2～4m后即可正常浇筑。

（5）在浇筑混凝土过程中，采用测绳测量孔内混凝土顶面位置，保持导管埋深不小于1m ，不大于6m。当混凝土浇筑面接近设计高程时，缓慢提升导管。

（6）灌注桩施工过程中，要做试块，试块要用红油漆或毛笔写上日期、桩号、混凝土标号和试块编号。

（7）在灌注将近结束时，在拔除最后一节长导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下形成泥心。

（8）混凝土灌注到接近设计标高时，现场施工人员要计算还需要的混凝土量，避免造成浪费。

3.8 成桩质量检查

混凝土浇筑后养护28天，进行桩基检测，检测采用低应变动测法检测桩身完整性，所有桩基均要进行完整性检测。当根据低应变动测法检测桩身完整性为 III或IV类时，应进行钻芯法进行验证。所有沉管灌注桩验收合格后进行靠船墩承台部分施工。

4 结束语

采用沉管法，跟搭排架钻孔灌注桩施工相比，增加了钢护筒的长度，经济上投入不大，减少了搭设排架支架和钻机使用的费用，施工时作业人员较少，施工质量提高了，施工方法也较简单，解决钻孔桩施工中塌孔及泥浆制备、排放难题，施工噪声小，是一种较环保的施工方法，加上船闸的引航道一般可供施工的水域有限，施工时又不能影响船闸的正常运行，作业面较小，水冲沉管灌注桩能解决这一难题。

参考文献：

[1] 刘培玉.水冲法沉桩工艺在黄骅港综合港区通用泊位中的应用[J]. 港工技术，2014， 51（4）： 66-68.