复杂地质条件下的内河高桩码头桩基施工方法分析

2022-04-16温意伦

科技创新导报 2022年23期

温意伦

（广东省北江航道事务中心英德航标与测绘所广东清远 513000）

1 研究背景

现阶段，在复杂地质条件下所开展的码头桩基工程项目往往有着较高难度系数的作业情况。因此，为了全面提升建设的效率，就需要相关建设工作队伍能够全面提升对当地复杂地质条件情况的分析，加上对其建设内容的系统性评估，设计出一套完善的复杂地形内河高桩码头桩基的施工方案，进而充分保障在进行建设的过程中有着较好的质量，处理好各种建设当中的质量问题。特别是现阶段，在很多内河修建的码头工程项目，始终面临着建设的质量性问题。例如，在进行建设的过程中，需要保障桩基施工的作业质量，但是，在复杂地质条件下，往往面临着普通桩基作业方式并不适应的情况，因此就会导致实际建设中桩基作业存在质量性问题，影响项目进度，甚至直接影响到码头的整体建设质量，以及对后续的码头功能性带来一定的负面影响。

2 工程概况

在本文的研究过程中，主要以某内河高桩码头项目的桩基工程实施为例。该项目总长80m，宽8.5m。桩端持力层为中砂层或卵石层，桩基外套钢护筒到桩顶，桩基上部现浇胸墙，胸墙底板长5.0m，后方回填石渣。在码头的后方，通过护岸和两条进出码头道路与后方堤外路衔接，进口道路布置于码头上游侧，出口道路布置于码头下游侧，道路宽3.5m，坡度10.5%。铺面结构从下至上依次为150mm 厚级配碎石垫层、150mm 厚C15贫混凝土基层、260mm厚C30混凝土大板。

3 复杂工程地质情况勘查

3.1 地形地貌

为了设置出一个科学合理的建设方案，相关工作人员对该地区进行了详细的地质勘查。从总体来看，项目所在地的地貌是一个周围山地环绕向南倾斜的盆地，盆地东面以滑水山山脉为界，北面是黄思脑山脉，南面为一群花岗岩和低山、丘陵地区，西面主要是一列呈西北—东南走向的山脉屏障。河流水源广，出路狭窄，形成易涝的河谷地带，境内主要河流的唯一出口是通过南部低山、丘陵地区的狭窄谷地排出。来自集雨面积超3.40 万km²的水流从狭窄的河道流出，造成易涝的河谷地带。由于河水的堆积作用，境内普遍分布着冲积平原、河流阶地等堆积地貌。

在工程项目的建设区域勘查中发现，在工程所在陆域河床的位置上，由于存在无法考证的历史工程项目建设，钻探浅层揭露有大块卵石、水泥块等组成，增大桩基施工工艺的选取和施工控制要求。

3.2 复杂地质情况

在工程项目的建设中，实际的复杂性往往受到诸多方面因素影响。例如，建设过程中的三层与四层位置有着较为复杂的地质情况。在三层的位置上，基本上由砂混卵石等地质类型组成，因此导致建设现场的土质并不均匀，同时卵石的整体直径也并不一致，各个分层也存在着较大的差异。对这种造成地质较为复杂的情况进行分析，基本上是由于在长期的运行中，河道位置受到较为严重的采砂作业，之后为了保障河岸的稳定性，进行了人工回填大小并不一致的卵石和混凝土块，因此就会导致经过长期的地质演进出现了较为复杂的地质情况。而在四地层的建设区域中，地质的复杂性基本上是体现在第四系填土成分复杂、冲积层基本组成为砂砾石等，局部揭露有强风化石灰岩，且节理裂隙发育。

4 施工技术要求

首先，在本工程项目的建设开展中，需要该工程项目总共涉及Ф800mm灌注桩110根、Ф600mm高压旋喷桩107 根，并全部采用钻孔灌注和高压旋喷的方式进行建设开展。

其次，使用冲击锥进行钻孔作业。在桩基的直径设置上，基本上分为3 种不同的类型标准，分别为1.5m、1.2m 及1.0m，使用最长的桩基为50m。对于中风化岩的建设，需要使用钻孔灌注桩的方式，并在整个建设环节做好工程项目的记录及分析。之后，在使用水下混凝土的钻孔灌注桩建设环节，要格外重视基底位置的溶洞情况，一旦出现这类情况，就需要马上得到工作人员的处理［1］。在具体的操作中，使用标准的灌注桩，同时保障整个灌注桩的处理中能够形成一个良好的处理方式。

最后，为了保障建设的质量性，需要使用超声波的技术方式进行建设质量的建设与评估。受到地质条件较为复杂因素的影响，需要在进行建设的过程中始终保障整体的建设合理性，特别是需要整体建设环节能够达到最大化的建设效果，分析地质条件复杂属性，同时保障钻头避免受到严重影响，限制桩基施工的整体进度。

5)使用的3D模型与实地地形极为相似，在地面植被覆盖程度较低的场合，用它提取的等高线，能够充分解决野外地形点采集不到位、密度不足导致的等高线错误和失真问题。

5 施工方案

5.1 施工准备

在进行施工建设的过程中，该工程项目采用了旋挖钻头孔灌注桩的建设方式，因此，在该桩基建设中，基本上采用的是直桩的建设方式，形成承载平面，这样可以穿越各种土层，并进一步嵌入到基岩当中［2］。这样的建设方式可以实现其他建设技术无法实现的建设效果，在垂直的桩基处理上，具备着较强的承载能力，同时，在施工设备的处理上比较便捷，仅需要在施工现场进行施工平台的搭建即可，因此总体的造价并不高。但是，这种建设方式存在着较长的施工周期，加上承受水平荷载的能力也十分有限，因此，只是在处理复杂地质条件下的建设方案，无法全面覆盖层薄的码头工程。

在具体的建设之前，首先需要做好建设装置和设备的组装工作。一般情况下，在钻孔的位置上，保证钻机装备完毕，同时，在钻机的设立过程中，始终控制在间距为2～3个单元，并在护筒的处理上，保障与支撑钻机的垫木维持在一定合理的距离上。在全部完成建设之后，需要充分保障对机器设备开展性能方面的测试与分析，以此控制具体的偏差，这样就可以让其设备在投入到建设中时发挥出应有的作用［3］。

5.2 衡量位置

在固定桩的位置上，需要工作人员使用经纬仪进行位置的测量及分析，之后，在桩体的中间位置插上一个钢筋，同时，在四边的附件位置上，始终都需要使用一根控制桩将其原本中心的地方可以保持固定完整，并使用控制桩的方式实现砂浆的固定处理。在完成该地区的检测分析之后，就可以开展下一步的建设。

5.3 埋设护筒

本工程项目的护筒埋设环节，需要使用10mm 的厚度钢板进行加工制作，同时，严格地基于工程项目的建设要求，确定出具体的护筒高度值，基本上为1.2m、1.4m及1.7m这3种规格。

此外，在护筒的处理过程中，将护筒埋设完毕之后，要在四周使用粉质黏土进行良好的密实处理，特别是在使用泥浆的方式时，要保证其得到充分的灌注处理。在一些特殊的情况下，还需要积极地使用小型夯实机械的方式进行夯填处理。整体的埋设护筒的直径处理上，基本上需要大于钻孔桩孔的直径20cm以上，同时，在护筒的顶面处理上，需要高出2m以上的程度，并在护筒的顶面位置偏差控制上能够控制在5m的标准之间，且在倾斜角度的控制上控制在1%以内的标准。

5.4 施工机械设备

本工程项目的建设中，一般需要使用挖掘机进行建设，并在后续护筒吊装中使用吊车操作，再加上人工的施工建设，完成项目的建设开展。但是，受到施工现场较为复杂的地质情况影响，使得进行建设的过程中需要对护筒进行针对性的处理。在具体的操作中，需要在护筒上开设一个溢浆孔，以此保障后续的稳定建设［4］。

5.5 一般施工顺序

在进行施工中，需要基于全站仪的桩位中心进行建设，并基于中心桩引出十字护桩，同时，在护桩构成的结构边上，要控制3m 的程度，并使用石灰粉的方式明确互通的边线位置。整个挖掘机或者使用的冲击钻机运行中，构建出一个连续的护筒基坑，并在基坑深度处理上全面小于30cm的程度。但是，出于护筒安装之后的整体性效果的考虑，就要充分保障在其进行互通基坑的建设中能够将护筒的直径位置增加到50cm 的程度，并基于护筒的高程水平高出一定的程度。之后，利用十字桩拉线并吊挂拳锤的方式，确定出具体的护筒位置，同时，对准基坑的底部位置进行护筒的下放。在整个操作过程，都需要积极地进行人工的相互配合，并进行位置方面的调整。在护筒的处理过程中，想要得到较为完毕的处理，就需要采用人工配合挖掘机的处理方式，要积极调整护筒的整体垂直度，并在护筒的四周位置全面应用黏土分层回填的方式进行集中的夯实处理［5-6］。

5.6 冲击成孔

在将护筒完全掩埋之后，要将桩基放置在一个合适的位置上，之后，使用冲击锤对准护筒的中心位置，并有效减低整个建设的误差值。在建设的初期阶段，需要较低的锤子高度进行敲打处理，之后，在锤子的高度处理上始终保持在0.4～0.6m 的水平。另外，使用砂砾及黏土的泥浆当作护筒的保护空气处理方式，在这样的整体处理方式下，能极大地提升建设的水平及效果。

在孔深的控制上，需要在互通底部3～5m的程度才可以进行后续的建设。在整个冲孔的过程中，要及时地对孔壁当中的内部残留进行集中化的处理。特别是在进行处理过程中，整个冲孔位置始终要保证及时地补充浆液。平均控制冲击在1～2m的程度，对于成孔的垂直度，需要定期检查。在整个施工建设环节，都要避免受到孔塌、孔斜及护筒四面流浆的问题影响。特别是在使用原土浆的钻进过程中，要积极控制钻进参数等各项因素，重视对施工建设环节的观察及控制，避免出现质量问题，从而保障整体施工过程中能够全面提升建设的有效性。

在冲击到岩面时，需要提升冲程，并对出现的残渣进行集中处理。后续为了便于开展终孔的验证处理，就需要每次进行钻进的过程中都要积极地去除岩样，并保障进行良好的保管。在整个冲击的环节，都需要始终对钢丝绳进行针对性的检查，并在其后续进行处理的过程中，避免架子出现倾斜或者变形的情况，一旦出现了偏差，就需要马上进行补救处理。在整个孔位打好之后，需要马上进行孔位的深度处理，并在得到相应的处理之后，进一步地保障监理部门进行建设质量的评估，以及保障后续建设的顺利进展。

5.7 完善旋挖钻机成孔施工

在旋挖钻的处理过程中，强、中分化岩层当中的成孔处理基本上都是基于加强压力的方式，将钻头截齿到岩石当中，并在较为强大的动力输出扭矩的作用下，让岩石足够粉碎，进而实现针对性的处理。现阶段，在旋挖钻进的环节，要保障整个机械设备可以始终保持在一个良好的处理方式下，充分带动钻具的旋转，并在加压的荷载及旋转扭矩的作用下，保障钻具与岩石的接触面位置形成一个较强的处理能力。

另外，在旋挖钻孔的环节，要对卵石层当中护筒无法跟进的位置进行针对性的分析及处理，特别是在建设的过程中，充分保障建设环节可以控制好各种不利的因素，同时，为了克服各种建设环节的不利因素，就要在该技术方式下进行进一步的建设方案完善处理。

例如，在卵石层的成孔处理中，一旦钢护筒无法实现全面的跟进处理，就会导致在后续建设的环节存在着塌孔或者颈缩的情况，这对于后续的建设会带来直接的影响。因此，为了实现高效建设，就要在实际的建设过程中充分地掌握卵石层位置的实际情况，同时，加强旋挖钻机在运行过程中的钻头分析方式，利用一个良好的钻头，逐渐扩大钻孔的程度，并充分地保障钢护筒可以在实际钻进过程中符合实际需求和效果。

所使用的小直径下的钻头处理中，往往要求进入到岩层之后。特别是对于中风化岩层的建设开展中，在这个位置的土层强度不断提升，因此导致钻进的摩擦力也相对比较大，会经常出现一定程度的成孔效率较低的情况。因此，为了在这个阶段进行高效率的建设，就需要积极处理好建设过程中的处理方式，保障旋挖钻机进入到这个阶段的建设中，马上更换钻头，在孔内的岩芯出现松动之后，就要马上增加岩层的自由面，同时保障降低整体的应力水平，通过这种建设方式，才能够最大程度上提升工程项目的建设效率。此外，还要在后续建设环节，针对建设的实际情况，及时调整建设的方案和效果。

而针对钻具的外壁焊条的保护处理中，由于进入到了风化岩层当中，因此会加剧钻具的磨损程度，这样就需要尽可能地控制磨损问题的出现，同时及时更换一些良好的钻头，这样通过一个合理的处理方式，极大地提升处理效果，并控制钻进的摩擦系数。只有保障在整体建设的环节始终提升建设的整体性，并对钻具及后续的高桩建设进行系统性的分析，才可以让工程项目的建设中保障港口质量及建设的顺序。特别是最后在进行钻进的过程中，要制订出一个完善的建设方案，全面提升建设的效率及价值。