港口工程水下鉆孔灌注樁施工分析

黎遠(yuǎn)征

摘要：在港口的工程建設(shè)當(dāng)中，水下鉆孔灌注樁是我們常會見到的技術(shù)工藝之一。這種施工方法的適應(yīng)能力比較強(qiáng)，而且成本投入不高、工期短，還具備較強(qiáng)的抗震能力，發(fā)生沉降的可能性也低，因此被廣泛運(yùn)用于港口建設(shè)當(dāng)中。本文主要分析探討了鉆孔灌注樁的施工工藝以及施工時的注意事項(xiàng)，希望能為廣大港口建設(shè)者帶來一定的參考。

關(guān)鍵詞：港口工程 水下鉆孔灌注樁 施工

1.前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐的加快，我國的港口建設(shè)也得到了很大的發(fā)展空間，而在港口工程的建設(shè)當(dāng)中，因?yàn)槠涫┕きh(huán)境比較復(fù)雜，成本也高，因此更需要我們采取實(shí)用而且科學(xué)的建設(shè)方法來提高工程的質(zhì)量。水下鉆孔灌注樁就因?yàn)槠涫┕ず啽恪⒊休d能力強(qiáng)等優(yōu)勢而被大量應(yīng)用于港口建設(shè)中。為確保整個工程的質(zhì)量，在灌注樁的鉆孔、清孔以及混凝土灌注三大施工步驟中我們都需要注意保證其施工質(zhì)量。

2.鉆孔施工分析

2.1 正循環(huán)鉆孔施工

正循環(huán)施工方式指的是，在鉆機(jī)轉(zhuǎn)動的時候會帶動鉆頭以及鉆桿一起運(yùn)作，繼而使其能夠破碎巖土，鉆孔時我們可以通過泥漿來達(dá)到保護(hù)孔壁的同時將孔里面的一些殘?jiān)鼛ё叩哪康模麄€泥漿運(yùn)動的循環(huán)過程，其構(gòu)成包括鉆桿、鉆孔、泥漿池以及泥漿泵，這個過程就是正循環(huán)施工方式。如圖1所示，當(dāng)泥漿流經(jīng)泥漿泵然后到達(dá)鉆桿里之后會經(jīng)過鉆頭而噴出來，繼而使得碎渣會跟著鉆桿與孔之間的縫隙而流出孔外，再流到設(shè)定好的泥漿池里邊，泥漿沉淀之后還能繼續(xù)用于下一次的施工。

2.2 反循環(huán)鉆孔施工

反循環(huán)回轉(zhuǎn)施工方式指的是，在樁頂?shù)牡胤窖b置一個護(hù)筒，注意護(hù)筒的直徑必須較之樁徑還要高出15%左右，同時護(hù)筒里的水位也要比自然地下水位高于2米，以此保證孔壁里的每一個地方都能夠有超過0.02MPa之上的靜水壓力，這樣才不會使孔壁出現(xiàn)坍塌的情況。所以在鉆挖的時候不需要使用套管，在鉆機(jī)進(jìn)行施工作業(yè)的時候，其旋轉(zhuǎn)盤會將鉆桿頭部的鉆頭自然帶動起來鉆挖內(nèi)土。

3.清孔施工

3.1 清孔的作用

做清孔工作主要有以下幾大作用：首先，它可以讓孔里面的泥漿不停的進(jìn)行替換，以此來減少泥漿的相對密度以及粘度等等相關(guān)指標(biāo)，同時孔底里沉淀下來的渣土數(shù)量就能夠大大降低，以防樁孔因?yàn)槟酀{的沉淀而出現(xiàn)倒塌和下陷。其次，當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展很快，工程施工的技術(shù)和工藝都有了很大的改進(jìn)，讓大直徑的鉆孔樁得到了大規(guī)模的應(yīng)用，這樣一來，徹底清理干凈孔底余留下來的殘?jiān)軌蚋行У耐ㄟ^樁底部存在的原來的土層來進(jìn)行支撐，以加大直徑較大樁自身的承受力。第三，在做混凝土的水下灌注作業(yè)以前，將孔內(nèi)的殘留的物質(zhì)清除干凈還可以讓施工人員在測量和灌注的時候更精確更順利，以此來確保混凝土的質(zhì)量，從而最大程度的避免因?yàn)榛炷临|(zhì)量不過關(guān)而發(fā)生斷樁等事故。

3.2 清孔的標(biāo)準(zhǔn)要求

清孔的時候必需要保證正確的施工順序和施工方法，以確保其質(zhì)量有所保證，一般我們要求清孔時必須達(dá)到以下三個標(biāo)準(zhǔn)：首先，清孔工作完成以后，其孔底里余留的沉渣的高度和端承樁之間的比例必需要小于50毫米，和摩擦樁之間的比例要小于300毫米。另外，端承摩擦樁與摩擦端承之間的比要小于100毫米。第二，當(dāng)清孔作業(yè)完成之后，在灌注之前要確保灌注的混凝土要符合以下標(biāo)準(zhǔn)：孔底500毫米以內(nèi)全部泥漿的比重都需要小于1.25，其含砂率則應(yīng)小于8%，粘度要確保小于28s。最后，在孔口做完檢查之后就應(yīng)該立刻對其進(jìn)行清孔作業(yè)，若是間隔時間越長，則沉淀下來的泥漿和鉆渣等物質(zhì)就會越多，這樣一來就會讓清孔作業(yè)變得比較困難，甚至?xí)虼硕霈F(xiàn)坍塌的情況。當(dāng)清孔工作完成以后還須盡快做好混凝土的灌注工作，以此確保混凝土的質(zhì)量。

3.3 清孔新工藝

應(yīng)用空壓機(jī)式吹砂管的反循環(huán)來進(jìn)行清孔作業(yè)的工作原理是：通過利用軟風(fēng)管將空氣吹到管底里面，借此讓泥漿化成密度比較低的泥漿空氣混合物，然后在水壓力的作用之下順著吹砂管而流出來，在這個過程當(dāng)中，泥漿的流動速度非常快，它會帶動樁孔內(nèi)的沉渣一起流到孔外。而已經(jīng)沉積下來的泥漿會出現(xiàn)循環(huán)流動，再次流入樁孔內(nèi)，這樣一來就能夠確保孔里面的水位保持不變，直到將沉渣清理干凈并滿足相關(guān)規(guī)定和施工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求才能停止作業(yè)。這種方式也被稱之為氣舉法，因?yàn)樗抢脷怏w進(jìn)行上舉的作用來達(dá)到清理樁孔沉渣的目的。

該方法在清孔方面的優(yōu)勢主要是清孔花費(fèi)的時間比較短，能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的清孔作業(yè)，在樁孔比較深的情況下作業(yè)一樣能夠達(dá)到比較高的工作效率。而且因?yàn)榛ㄙM(fèi)的時間比較短，因而它還能夠大大減少塌孔以及直徑被縮小的情況發(fā)生。

相對的，這種清孔方法也有其缺陷：首先，它所需要使用到的機(jī)器設(shè)備比較多，作業(yè)的工序也比較繁雜，正是因?yàn)檫@一原因而導(dǎo)致在作業(yè)過程中經(jīng)常出現(xiàn)施工差錯，致使一些不必要的問題和麻煩出現(xiàn)。第二，要是吹砂管連接頭用法蘭連接的話則很容易出現(xiàn)接管和拆管的時間都比較長的情況，但如果連接時用的是管卡，卻又很容易出現(xiàn)掉管的情況，一旦出現(xiàn)掉管就會很容易發(fā)生事故而帶來嚴(yán)重的后果。最后，因?yàn)榇瞪肮艿闹睆奖容^小，因此在孔底殘留下來的粗渣清理方面，該方法并沒有突出的長處。

4.水下混凝土的灌注

水下鉆孔灌注樁的施工作業(yè)當(dāng)中，其最重要的一個施工步驟之一便是混凝土的灌注。其施工質(zhì)量對于整個樁基以及工程的質(zhì)量有著直接的影響。所以，施工作業(yè)人員更需要規(guī)范施工方法，并應(yīng)用科學(xué)有效的混凝土灌注工藝進(jìn)行作業(yè)。

（1）第一批混凝土的灌注

在灌注的時候，需要遵循以下原則，孔徑如果比較大，則第一次灌注進(jìn)去的混凝土數(shù)量則愈多，但因?yàn)榛炷列枰牧勘容^多，因而所需要攪拌的時間會更長，因而混凝土發(fā)生離析的可能性更大。因?yàn)榈谝慌炷猎谙侣涞臅r候，其和易性會降低，所受的阻力加強(qiáng)，因此導(dǎo)管內(nèi)部充滿混凝土、漏斗里面殘存混凝土的情況時有發(fā)生，這個時候的解決辦法就是提高機(jī)器設(shè)施的起重能力，使得混凝土能夠在短時間內(nèi)加到漏斗里，接著輕輕動—下導(dǎo)管即可。

（2）混凝土灌注的后期工作

在灌注的時候，如果出現(xiàn)混凝土下落不順利，出現(xiàn)一段時間內(nèi)的停留則說明其流動性不佳，繼而致使阻力加強(qiáng)，泥漿的流動性也會隨之變差，最終致使骨料都附在了導(dǎo)管壁上，摩擦力也會隨之加強(qiáng)而導(dǎo)致了混凝土不能下落，讓樁出現(xiàn)斷裂的清孔。與此同時，骨料里的縫隙并不少，要是在這種情況下接著注入混凝土，那么就會出現(xiàn)高壓氣囊，把管節(jié)之間那些有密封作用的膠墊給擠破，最終出現(xiàn)管節(jié)漏水，混凝土呈蜂窩狀，則灌注樁的質(zhì)量就會受到嚴(yán)重影響。

（3）灌注混凝土需要注意的問題

在水下進(jìn)行混凝土的灌注工作一定要快，以防速度慢而讓泥漿出現(xiàn)大量的沉積致使塌孔。一般來說，每一根灌注樁在灌注混凝土的時間都應(yīng)保持在8小時之內(nèi)。為確保上面一層混凝土的流動性保持不變，施工人員還要注意提升導(dǎo)管的時候不能超出10米。

本工程為高樁梁板式結(jié)構(gòu)，碼頭平臺長30On，寬3m，共設(shè)34個排架，間距9m；引橋長63.4m，寬15m，設(shè)6個排架，間距10m。碼頭樁基共有嵌巖灌注樁328根。其中碼頭平臺Φ1200mm的樁284根，Φ1600mm的樁20根；引橋Φ10OOmm的樁12根，Φ120Omm的樁12根。最大樁長59.41m，最小樁長5.21m。樁嵌入中風(fēng)化巖深度分3.5m、4m和4.5m三種。

5.結(jié)語

在港口工程的建設(shè)當(dāng)中，鉆孔灌注樁是最常用到的施工技術(shù)，而這一施工技術(shù)多為水下作業(yè)，所以不僅作業(yè)的過程很難進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)督，在灌注完成之后也不會開挖來驗(yàn)收其質(zhì)量。所以，在整個施工過程當(dāng)中，施工人員更需要注意按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和工程的施工方案要求來進(jìn)行作業(yè)，確保每一道工序都符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，以此保證工程的質(zhì)量。endprint