某通用码头（1#泊位）工程引桥灌注桩施工

张文锋

（中国港湾工程有限责任公司，北京 100027）

1 工程概况

1.1 工程概况

引桥工程长1665m，宽17m，分为26 个结构段，每个结构段有9 个排架，每个排架由3 根桩组成，排架间距7.5m，同一排架的桩间距6.5m。引桥工程接岸处有10 个结构段，全长612.61m，桩基为嵌岩灌注桩，桩径1.0m，共354 根，其中引桥第4 结构段第32 排架至第13 结构段为水上灌注桩，桩径1.0m，桩顶标高+1.9m，嵌入中风化岩不少于3.0m，钻孔深度14～26m，共258 根。

1.2 工程特点分析

其一，当地5—10 月为雨季，11 月—次年4 月为旱季。雨季降水丰富，海上风浪大，施工效率低，施工平台搭设难度大。旱季雨水较少，海面平稳，风浪小。考虑总体施工工期，将水上灌注桩施工安排在旱季，减少安全隐患，增加有效工作天数。

其二，中风化砂岩层嵌入了灌注桩，施工效率较低。

其三，钻机作业平台需在水上灌注桩施工前搭设。搭设约615m，搭设拆除工作量大，钢材用量大。施工前经过计算，保证钢平台必须有足够的强度和稳定性，同时根据施工工期及周转次数核算需用平台的套数。

其四，个别桩基位置覆盖层较薄，无法稳定钢护筒，需要提前抛砂加厚覆盖层[1-2]。

2 施工流程

施工工艺流程图如图1 所示。

图1 施工工艺流程图

3 施工方案确定

常规水上灌注桩施工工艺是先打设辅桩，通过辅桩安装施工平台，然后打设钢护筒进行水上灌注桩施工。该工程由于施工水域旱季风浪小，水面平稳，通过方案比选，直接利用钢护筒作为支撑受力桩基，在钢护筒上焊接牛腿，搭设施工平台。大大节省了一次性投入的周转材料，减少工程量，加快工期，节省费用[3]。

4 施工工艺

4.1 钢护筒加工、打设

委托专业队伍在项目部场地内加工制作钢护筒。单个钢护筒长1.5m，内径1.04m，采用8mm 厚钢板焊接而成，根据使用要求接长，接头处焊接严密，不得漏水。

水上灌注桩钢护筒长11～21.5m。钢护筒加工成型后，装船，采用65t 方驳吊机吊装至2000t 方驳上，然后运输至现场（见图2）。

图2 钢护筒吊装示意图

采用160t 方驳吊机吊DZ-90 型振动锤振沉钢护筒，下沉深度根据桩孔的具体地质情况确定，打设深度为打入强风化岩层0.2m。钢护筒打设前，在方驳边缘用35#工字钢焊护筒限位架，由测量人员用GPS测放桩位坐标，放样误差≤5cm（见图3）。

图3 钢管桩限位架

在振沉钢护筒时，若发现偏差过大，应通过起重机调整振动锤的位置，及时纠正。用全站仪检查钢护筒的垂直度。

4.2 水上施工平台搭设

4.2.1 牛腿安装

牛腿的焊接位置依据桩顶部的标高，在钢护筒振沉稳定后确定。在平台完成后，将高出标高的部分用气焊剪掉，并按实际长度将低于标高的钢护筒接长。牛腿以30cm 的双I40 工字钢焊接而成[4]。

4.2.2 平台纵梁安装

钢护筒牛腿焊接完成后，及时安装纵梁。纵梁采用I40 工字钢由方驳运输到施工现场，用65t 方驳吊机吊运纵梁搭放在钢护筒的牛腿上，调整好精度后，将纵梁与牛腿焊接牢固。

4.2.3 平台横梁安装

横梁采用I20 工字钢，按间距0.6～1.2m 搭设在纵梁上。横梁就位后，将横梁与纵梁焊接成整体，接触部位必须满焊。

4.2.4 铺设木板和安装栏杆

平台顶面铺满厚度5cm 的木板，同时预留出搭设钢护筒的位置。防护栏立杆采用φ50×3mm 钢管，按每1.5m 设置1 道，高度为1.2m，横杆采用φ12 钢筋，设置3 道。

4.3 泥浆制备

泥浆用膨润土与清水勾兑而成。把清水注入泥浆机中，投入膨润土勾兑。选择3PNL 泥浆泵与80 钢管相连的管输送泥浆至各槽孔。回收浇灌混凝土时顶托出的质量较好的泥浆，就近排放到沉淀箱。不能满足重复使用性能要求的泥浆，要投入指定的地方，在沉淀硬化后，重新进行处理。

泥浆比重、黏度和含砂率等技术指标需要根据现场钻进的地质情况经试验确定，参考《港口工程灌注桩设计与施工规程》（JTJ 248—2001）附录C，泥浆的比重为1.2～1.4，黏度为22～30Pa·s。在施工过程中，每一班都要保证每小时一次对泥浆性能的检测。在土壤发生改变时，应与设计的泥浆质量标准相适应，检测次数应增多[5]。

4.4 钻孔

根据现场地质条件，采用冲击钻机成孔。钻机使用50t 履带吊辅助就位，并使钻机四角标高一致。在冲孔前，要检验钻机的各个部分，尤其底座要平稳，防止在冲孔过程中发生位移。

冲击钻机成孔时，开始用低锤（小冲程）密击，锤高0.4～0.6m，并适时加泥护壁，使孔壁挤压密实。直至孔深达护筒下3～4m 后，再加快速度，加大冲程，使锤高1.5～2.0m，进入正常的连续冲击。应在钢丝绳上做记号，以控制冲程，避免在撞击时放绳太多或太少。对不同地质采用不同的冲程高度。每钻深2～3m 后进行清渣，然后对孔进行清洗，重复循环，直至实现设计孔深为止。钻孔时，为避免孔内残渣过多，造成埋桩现象，应及时将孔内残渣清除出孔。当冲击面为斜岩面或有漂石时，应投入黏土、小块岩石，在冲击成孔之前，先将表面垫平。在风化岩上打孔，振动较大，冲程过高会引起破锤，也容易产生偏孔。应合理控制冲程，避免空锤。在钻孔时，每钻入2m，应吊线检测和检查。如有偏差的地方，要立即停止钻进，并采取相应的措施。对变层处和容易产生偏差的区域，通过低锤轻击、间歇冲击等方式穿过，使孔径始终保持完整。

4.5 清孔

通知监理工程师，在到达岩面上确定并记录岩样品。在钻孔深度满足设计要求的入岩深度或桩底标高时，应在监理工程师的见证下，将岩样品捞取出来，并进行孔深测试。监理工程师验收合格后停止钻进，将钻头吊起20～30cm，进行清孔。用正循环的3PNL泥浆泵将孔隙石渣中的浆液抽入储浆箱，经沉淀后，由泥浆泵皮管输入桩孔，反复循环进行清渣。

4.6 钢筋笼加工、吊运

钢筋笼加工成型自检合格后，报监理验收合格后等待吊装下笼。钢筋笼的制作要达到设计图的要求，保证根数和间距，钢筋摆放位置正确。用50t 履带吊吊装钢筋笼，主副钩同时起吊，在离地4～5m 处继续吊起主钩，并确保钢筋笼垂直不变形，副钩逐渐下放。钢筋笼对准桩孔中心缓慢下放，垂直度控制在1%以内。用垂球测量，并做记录。为避免灌注混凝土时，钢筋笼下沉或上浮，钢筋笼就位后要牢牢定位。

4.7 导管下放

其一，桩混凝土采用导管法灌注工艺，安装导管前，用吊车起吊井字灌注架安装，安装要求平稳。其二，导管底管长4m，其他节长1.5m。其三，导管内径为250mm，采用螺纹扣连接。导管连接处加橡胶垫，以保证连接严密，不漏水。在使用导管前对导管进行水压试验，试验压力不小于工作压力的1.5 倍。其四，下放导管时，其底端距离孔底控制在30～50cm。

4.8 泥浆比重与沉渣

灌注混凝土前，应检测泥浆比重及沉渣厚度，泥浆比重为1.1～1.2、黏度为20～22s，沉渣厚度不大于50mm。合格方可灌注混凝土，如不合格，则置换泥浆或二次清孔[6]。

4.9 水下混凝土灌注

采用导管法进行混凝土水下灌注。利用2.0m3强制搅拌机，严格按照配合比进行混凝土搅拌，保证搅拌时间，做好沉降度等多种试验（见图4）。在灌注之前，先将一个直径小于导管直径1cm 的球胆放入导管，然后将60cm×60cm 的方形漏斗放入导管管口。用9.0m3混凝土罐车将混凝土运至引桥钢管桩临时出运码头，罐车自卸至600t 方驳的灰斗内。方驳将混凝土运至施工现场后，用210 反铲直接装至导管顶部的漏斗内，灌注首罐混凝土的量，应满足导管埋深不得小于1.0m 的要求（见图5）。灌注水下混凝土时，用120t 方驳吊机作为导管升降设备。

图4 搅拌站混凝土生产

图5 反铲灌注混凝土

灌注混凝土时，先测量混凝土表面的高度，并伴随着灌注混凝土，缓慢提升导管，从而保证导管埋深在2～6m。随着混凝土面的逐渐升高，埋管达到一定深度后开始拆管。拆管时，应测量孔内混凝土面的标高，然后确定拆管的长度，并做好有关记录，保证导管始终埋深在2.0m 以上，如此循环至桩顶。

5 桩基检测

引桥灌注桩施工时，按设计要求进行桩身的完整性检测，低应变动力检测抽查率100%，抽取31 根进行高应变动力检测。测试结果：606 根一类桩、6 根二类桩，合格率都在99%以上。

6 结论

其一，水上灌注桩施工平台的设计与施工，对现场水文情况、潮流与水位、地质情况等进行详细了解，经过多次论证，最终确定用钢护筒做支承桩搭设施工平台。与传统的沉设小直径钢管桩做支承桩搭设施工平台比较，具有结构简单、施工方便、周转速度快、成本低的特点。

其二，平台应根据钻机的尺寸进行设计，经过受力计算确定钻机的摆放位置，尽量减少工字钢的使用量和平台面积。施工时，要求对每台钻机的摆放位置进行严格检查，同时安排专人对所有焊缝进行巡查，发现脱焊必须及时处理。

其三，受施工现场条件限制和船机设备匮乏的影响，制定经济合理的水下混凝土灌注方案，为工程顺利实施提供有力保障。

其四，灌注桩质量控制以控制混凝土坍落度、和易性为重点。根据实际混凝土的运距和灌注工艺确定。过小的混凝土坍落度会造成灌注困难，易发生断桩现象；坍落度过大，混凝土易离析，灌注混凝土容易堵管，也会出现断桩，同时混凝土灰面会出现不同程度的下沉。因此，要根据实际情况确认坍落度，混凝土的和易性必须良好。灌注至桩顶时，需等待约20～30min，确认混凝土灰面是否下沉，如果下沉，继续灌注，直至灌满为止。