宁德漳湾作业区7号泊位工程嵌岩灌注桩施工技术

2021-03-18章华哲

运输经理世界 2021年4期

章华哲

（宁德港务集团有限公司，福建宁德352100）

1 工程概况

本工程位于宁德市区东北约15km处，具体位于小岁屿及已建的漳湾作业区8号泊位西侧，交通便捷，地理位置优越。根据设计要求，本工程码头及引桥采用板厚为δ=22mm（内径φ1200mm）的钢管桩以及冲孔灌注桩（嵌岩桩）作为桩基结构形式。灌注桩（嵌岩桩）外侧护筒直径分别为φ1000mm（引桥）、φ1400mm（码头）两种规格。

2 灌注桩施工强度大

本工程灌注桩施工区域岩石抗压强度高，嵌岩深度为4m左右，预计成桩速度为15～25天/根，拟投入14台桩机，5个月完成桩基施工。

应对措施：制定灌注桩施工过程的应急预案，摸清地质情况，过程跟踪紧密，采用出现偏孔便及时回填块石等措施，确保施工的时效性；灌注桩钢筋采用机械接头，单节制作长度12m，采用50t履带吊保证其安装进度，灌注混凝土的浇筑采用混凝土搅拌车自卸的方式施工，以保证其施工质量和进度[1]。

3 整体施工方案

结合地质情况及现场的施工条件，开工后半个月组织引桥岸侧2个排架6根冲孔灌注桩平台搭设，第一、二排架用钢管桩及贝雷片搭设灌注桩平台，纵梁、横梁施工材料分别选用的是321钢桥贝雷梁、I36b三拼工字钢，面板为10mm厚的钢板，平台宽度为10m，钢护筒用履带式吊车带90振动锤及导向架进行护筒沉放；近码头平台的排架及码头灌注桩平台搭设方案，采用在钢护筒上加焊牛腿搭设简易平台供桩架及钻机施工；引桥岸侧2个排架6根冲孔灌注桩因其桩位均位于已座底的挖淤置换驳岸上。根据施工经验，无法保证采用打桩船能够顺利施打钢护筒，因此为确保近岸两排灌注桩桩位及冲孔顺利，需采取双护筒跟进，分阶段有序将内、外护筒埋设到位。在采取型钢导向、限位措施后，对现场准备情况做详细的检查，确认无误则用起重机吊90kW震动锤，以锤击的方式推动首节护筒下沉，而后再安排冲孔；孔深超出护筒长度一节时，根据尺寸要求及时接长并继续锤击，按照前述提及的方法反复施工，直至护筒跟进到位为止[2]。

4 直桩冲击成孔工艺

4.1 钻机选择及性能

综合考虑嵌岩直径、深度等基础要求，做系统性的分析，进而选择合适的钻机。经分析，选用的是性能稳定可靠的JKL-8型冲击钻机，共14台，性能参数如表1所示。

表1 JKL-8型钻机主要性能参数表

4.2 钻机安放及布置

由专员操控50t吊车，将事先准备好的钻机转至指定的孔位处，到位后检测基座的水平度并予以有效地控制；起吊冲击锤，对其姿态做适当的调整，使锤中心与桩中心共线，而后再对钻机做固定处理。成孔过程中，钻机必须维持稳定，以免移位，要求最大偏差不超过50mm。

钻孔采用冲击式钻机，将冲击锤提升至指定的高度后下落，期间可提供强烈的冲击力，将钻孔中的土、石劈裂，再有效挤密至孔壁中；对于产生的钻渣，采取泥浆悬浮钻渣的处理方法，而后用正循环的方式排出，且在注入泥浆后，可固结孔壁，提高稳定性；为提高资源的利用价值，将带有钻渣的泥浆转至沉淀池内，于该处做有效的净化处理，通过检验后再次投入使用。

4.3 工程测量

根据施工要求搭设了施工平台，施工中，及时做好水准测量工作，同时用水准仪传递高程，且持续组织水准点的沉降观测。在平台上测放护筒的设计纵、横轴线（此环节采用坐标法），用油漆在平台上设置醒目的标记，以此为参照基准，完成导向架定位工作，理想状态是导向架纵、横轴线与护筒设计轴线重合。有序将护筒下沉到位，期间及时用全站仪进行观测，针对护筒平面位置偏差、倾斜度做灵活的调整。钢护筒到位后，测量中心坐标，将实测结果与设计要求做对比分析，判断是否存在偏差，要求单桩的最大偏差不超过50mm；此外，还需测量护筒顶标高，结合测量数据和长度计算护筒底标高，进而对照地勘报告，判断钢护筒底部所在部位的岩土层类型，为了保证护筒的稳定性，要求其进入强风化岩面至少500mm。

4.4 冲击成孔

根据土层特性，富有针对性地设置冲击行程，较为合适的是0.6～0.8m/击，具体视实际情况而定；在岩石成孔环节，将冲击行程增加至1.0～1.2m/击。无论何种条件下的成孔，均要保证孔内水位的合理性，即应当超过海域水位2.0m。

为顺利成孔，施工中需注重如下几点：其一，严格控制水头高度。水位下降时，用泥浆泵从护筒内抽出泥浆，待其升高后，则适当地向钢护筒内补充泥浆，即全程泥浆均要达到动态平衡的状态。在灵活的控制方式下，保证水头差在1～2m内，不宜过大，否则容易引发泥浆反串、塌孔问题，随之影响冲击成孔效果。其二，加强对泥浆性能的控制。含砂率≤4%，相对密度1.2～1.4，黏度22～30Pa·s。若选用的是黏质土，鉴于其性能相对较差的局限性，可以向泥浆中掺入适量的碱粉或其他的材料，有效提升泥浆的性能。按福建省内常规经验，常用黏性强的海泥及黄黏土造浆，此外还需加强对失水率的控制。其三，淤泥层成孔。从地质特性的角度来看，淤泥呈不饱和状、流动性较强，为避免孔径异常（偏小或偏大），需要低锤勤击，并及时清浆，采取此方法降低泥浆的浓度。其四，细砂层成孔。在合理的区间内适当增加泥浆的浓度，避免落锤高度过大，否则可控性较差，容易出现孔斜现象。其五，强风化、中风化岩层成孔。加强对锤牙、锤体的检查，判断是否有变形、受损；若岩面倾斜度偏大，较为合适的是向孔内回填毛石或碎石，将岩石面修平。其六，加强对锤体的控制。冲孔施工环节，及时检测锤的姿态，并对其转向装置采取针对性的控制措施，以免出现梅花孔；合理调控好钻头的起落高度，不可过大或过小；锤落底时，调整好钢丝绳，使其保持绷紧的状态，否则易出现倒锤现象。其七，冲进过程中及时清渣，在此方式下确保成孔质量可满足要求，而经过清孔后，需及时检测泥浆的性能，将实测结果与设计要求做对比分析，此外检测桩底沉渣厚度，要求该值不超过30mm[3]。

4.5 泥浆循环和排渣

泥浆循环采取正循环工艺，用双轴泥浆搅拌机拌制性能满足要求的泥浆，用于护壁。泥浆经由专用泥浆罐做沉淀处理，而后循环利用，以提高材料的利用水平；对于沉淀后的废渣，则用铁驳船运输至指定位置进行处理。正常情况下，每日安排1次废渣运输。禁止随意排放泥浆，以免周边海域污染而影响施工，必要时采取泥驳运输至指定卸泥点。

4.6 终孔、清孔，成孔验收

成孔至设计标高后，对岩性、孔倾斜度、孔径等方面做全面的检查，将实际检查结果与设计要求做对比分析，判断是否具有合理性，若有则予以处理，并办理隐蔽工程验收记录。清孔环节，较为合适的是换浆法，经过此环节后使沉渣厚度满足要求，以嵌岩桩为例，则不可超过30mm，此外灌注的泥浆在黏度、含砂率、相对密度等方面均要满足要求。钢筋笼的吊装和导管混凝土安装等环节的前期准备工作时间较长，期间孔内的沉渣可能有所增加，因此需要安排二次清孔。

4.7 灌注桩检测

成桩后，用超声波检测法和低应变动力检测法做无损检测，判断各桩的质量。分别为每根桩设4根声测钢管，以套筒焊接的方法予以连接或采用套筒丝扣连接的处理方法，要求声测管内壁有足够的严密性和平整性，加强防护，以免声测管阻塞。依据《港口工程桩基规范》（JTS167－4－2012），合理组织高应变和取芯等相关检测工作，据此对桩基质量做系统性的评价。