沿海沿江地帶受潮汐影響水上灌注樁施工方法探析

【摘要】水上灌注樁是指地處深水域、無法用筑島法或圍堰導流法進行常規灌注樁施工，而必須在水中進行鉆孔，混凝土澆筑的灌注樁。該方法免去了筑島或圍堰的填挖費用，從而降低成本、縮短工期，尤其在深水域灌注樁工程中實用性很強。

【關鍵詞】水上灌注樁施工；潮汐影響；處理措施

水上灌注樁的施工方法就是通過改進灌注樁施工輔助設備，直接在水上進行灌注樁作業的施工方法。但該方法施工難度較大，即必須準備以下施工輔助設備：浮式施工平臺，水域護筒、水上泥漿池（即泥漿船）及排漿系統，一次性澆注護筒等。

在近海、沿江、河口港等地帶施工的水上灌注樁，其工程施工質量除受地質因素影響外，還往往受水流流速、水位、潮汐的影響，而潮汐對其施工的影響尤其嚴重。當潮汐變化大時，將給水上樁基施工帶來極大的破壞力，如果采取的處理措施不適當，施工過程中容易出現斷錨繩、鋼殼沖歪、鉆孔塌孔等事故，嚴重影響工程質量和經濟效益、現通過近年來汕頭海灣二橋、珠海大橋、榕華大橋、虎門裝卸碼頭等工程的施工實踐，就潮汐對水上灌注械施工的影響進行分析，并提出相應的處理措施

1、水上灌注樁施工方法

1.1 浮式施工平臺

為滿足水上作業，必須搭設浮式施工平臺。該平臺可租用舟橋船只拼接而成；船只縱向由專用鋼銷連接，橫向采用工字鋼或雙槽鋼連接。船只數量或噸位可根據鉆機型號、鉆架所占空間及其它施工機具和設備而定。整個平臺必須具有一定的吃水深度，以增加其穩定性，鉆架與平臺的連接必須可靠。

平臺定位可用前方交會法測定。平臺固定必須采用鋼性連接，即平臺定位后用配套的鋼管穿入船只的各個固定環內并將鋼管壓入河床的土層內將平臺固定；必要時在鋼管周圍要拋砂包加固。條件允許時，也可用錨錠固定，并用纜繩從不同方向將平臺拉緊。平臺固定好后，應在周圍架設警燈，嚴禁來往船只靠近；平臺上還應設置救生圈，以確保人身安全。

1.2 護筒制作與埋設

水上灌注樁施工所用護筒，不僅可以固定樁孔位置、保護孔口，進行鉆孔導向，更主要的是用來隔離水與鉆孔泥漿提高孔內水位增加孔內靜水壓力以維護孔壁穩定。因此護筒內徑要比樁徑大200-400mm；護筒高度為高出水面高度、水深、淤泥層厚度和壓入河床土層深度四者之和。對于水上灌注樁，護筒高出水面高度為1.0～2.0m，壓入河床土層深度大于1.0 m，水深和淤泥厚度依實測而定。

1.3 鉆孔

造漿與排漿

鉆孔泥漿一般由水、黏土和填加劑適當比例配合配制而成。鉆孔時它一方面夾帶著被鉆頭削 碎的土粒從出漿口溢流，達到連續鉆進連續排渣的目的，另一方面加固保護孔壁，防止地下水滲入而造成塌孔。因此鉆孔時先造漿，泥漿比重和黏度根據土質而定。造漿時，鉆機轉速 一定要緩慢。排漿由泥漿船和排漿系統完成。即循環泥漿從護筒出漿口流人泥漿船，然后經輸泥管道排至岸上指定位置。

混凝土澆筑

澆筑前先安裝浮籠器，防止澆筑過程中鋼筋骨架沉浮及偏斜等。混凝土澆筑由運輸車、運輸船和混凝土承料罐等共同完成。

待混凝土強度達到設計強度的25左右時，即可拆除護筒撤掉平臺固定，拖移平臺，進行下一棵樁的施工。

2、潮汐對成孔工藝的影響

灌注樁水上施工，潮汐對成孔過程影響最為突出。當潮汐到來時，會造成鉆孔反向滲漏；當潮汐退后，鉆孔內泥漿面下降，漏失量增大，很易造成塌孔并埋鉆。為避免這種事故發生，應通過選擇成孔方法、控制水頭高度和選擇泥漿指標這三個主要因素進行控制。

2.1 選擇恰當的成孔方法

灌注樁施工中，成孔方法較普遍的有兩種：正循環與反循環反循環與傳統的正循環施工相比較，具有鉆進速度快、排渣效果好.清孔效果好等優點。在施工樁徑大于800mm、水頭高度大于2m的樁型時，采取反循環施工工藝，可以提高鉆進效率，大大縮短工期，這對于工期受潮汐變化影響的水上灌注樁施工無疑是較為有利的方法。但在實際施工過程中，根據潮汐的變化情況，合理變換成孔方法，可以有效地消除潮汐給鉆進帶來的影響。當潮汐到來時，水面水位升高，會造成鉆孔的反向滲漏，而在此時使用反循環鉆進，就將會更一步加劇鉆孔反向滲漏，影響鉆進。因此，在潮汐高潮時應采用正循環鉆進，以減輕反向滲漏的程度。而在退潮時，水面水位下降，會造成鉆孔的正向滲漏，此時應采用反循環鉆進，以減輕正向滲漏的程度。對潮汐穩定期（平潮時），宜采用反循環鉆進，可有效提高鉆進效率，縮短成孔時間。

2.2 穩定護筒水頭

鉆進過程中，應根據進尺深度、地層情況、水面水位變化情況有效地控制泥漿的液面高度。當潮汐變化時，一般將泥漿面保持高于水面的一定高度上（一般I.0～I.5m，據現場試驗確定），穩定護筒水頭，維持孔壁的穩定是成孔施工的關鍵環節。如地層存在砂夾卵石層等透水層時，應將護筒水頭適當降低。因為此時如提高水頭，雖然對不透水層有利，但對于透水地層的孔壁，將產生比支護應力大得多的滲漏壓力.水頭越高，滲漏壓力越大，漏漿量就越大。孔壁穩定性越差，越易發生塌孔事故，因此施工過程中應根據實際情況隨時調整控制泥漿液面

2.3 調整泥漿指標

通過調整泥漿指標，可以有效地減輕潮汐對孔壁穩定性的影響。鉆進過程中，應掌握好潮汐到達的時間和潮高。潮汐到達時，及時提鉆、停鉆，根據潮高變化情況及時向孔補漿，適當加大泥漿的密度和黏度可有效地防止塌孔，同時保持一定的水頭高度，并注意觀察孔內泥漿面，隨時檢測泥漿指標，進行調整。潮汐退時，如漿液漏失嚴重，可采取通過向漏水層適量投泥球進行堵漏的補救措施。

3、潮汐對混凝土灌注的影響

灌注過程中，如因意外事故導致灌注時間過長，并遇上漲潮，灌注將被迫中斷，此時極易造成斷樁事故。因此，除選擇在潮汐的間歇期進行水下混凝土灌注施工外，還應防止意外事故發生，盡可能提高灌注效率，縮短灌注時間。同時，應備有后備灌注混凝土設施，以防不測事故發生時，能連續灌注作業，以免遭受到潮汐的影響而造成斷樁事故發生。

4、結語

綜上所述，沿海沿江地帶水上灌注樁施工因受潮汐影響，施工時首先應穩固水上施工平臺，采取適當的鋼護簡頂端高度和底端埋設深度；其次應適當采用反循環的施工工藝以提高鉆進效率2～3倍，縮短成孔時間；此外，還應根據潮汐的變化，合理選擇正、反循環成孔方法，有效地減輕和消除潮汐給鉆進帶來的嚴重影響。

只要不斷地探索與總結經驗，采取合理的處理措施，是可以克服潮汐給灌注樁水上施工所帶來的影響，保證成樁質量，并取得較好的經濟效益。