高樁碼頭大管樁嵌巖施工中遇到的問題及處理對策

董亮

摘要：在高樁梁板式水工結構中，對于基巖覆蓋層較薄，管樁入土后，其所受到的摩阻力不能滿足樁基抗拉要求時，設計一般會選擇進行管樁嵌巖。相應的管樁嵌巖施工不同于純粹的打入樁施工和灌注樁施工，需要我們認真對待相應每一個施工步驟，避免前道工序給后道工序造成困難，下面是我們在深圳液化天然氣項目碼頭工程大管樁嵌巖施工中遇到的問題，以及相應的處理對策，望能對今后類似工程施工起到參考和借鑒作用。

關鍵詞：嵌巖樁施工問題；分析；對策

中圖分類號：U655.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-7973（2016）07-0045-02

1 工程概況

深圳液化天然氣項目碼頭工程部分樁基采用大管樁嵌巖的方式，相應大管樁直徑為1.2m，壁厚145mm，樁長17.5m，其中下部1.8m設置鋼樁靴，鋼樁靴壁厚18mm，底部設置200mm厚的加強箍，背后設置16片加勁肋。下部嵌巖長度為4.0m，有效直徑為800mm。

樁位處下部基巖覆蓋層厚度為11.0m，相應的土層為粉細砂層為2.5m，基巖上部為1.5m厚的殘積土層，期間為軟土層，為砂混淤泥和淤泥層，總厚度3.8m。相應位置碼頭這一部分的結構詳見附圖1，碼頭引橋結構斷面圖。

從現場地質條件看，相應位置軟土層比較厚，細粉砂層雖然由一定的承載能力，但其位于面層，處于松散狀態，而相應殘積土層則也處于軟塑和可塑狀態。樁尖要求進入微風化花崗巖層，給樁身的穩定和受力帶來了較大穩定，所以設計采取了相應的嵌巖措施，要求大管樁施工時，樁尖穿越大部分殘積土層。對此，設計提出相應的沉樁施工時，將以樁尖標高控制作為停錘標準。

2 樁基施工和相應問題的發現

本工程基礎采用的為后張法預應力大管樁，大管樁制作完成后，在工廠落駁運至現場，沉樁在采用76.0m架高的打樁船，整個施打，考慮到整個區域的地質條件，配備相應D125的柴油樁錘。

整個沉降過程前期下樁和穩樁過程均比較順利，在大管樁在自重作用下，不再下沉后，開啟樁錘，開始錘擊沉樁，前期貫入度也比較大，基本與地質資料提供的情況吻合。當樁尖標高達到-9.5m位置，貫入度顯著增加。由于要求以標高控制，所以，沒有停錘，達到設計高程后，總的錘擊數在1354擊。

根據相應的施工情況，當時就認為可能已經出現的問題，對此，我們通過小應變對樁身進行檢測，沒有發現樁身損壞，但鋼樁靴部分情況還不甚明了。

在大管樁打設完成，為進行相應的大管樁嵌巖施工，我們搭設的相應的施工平臺。由于為直樁嵌巖，采用相應的沖擊成孔的工藝，為提高效率，施工前，采用高壓水槍，清除進人大管樁樁芯底部的泥土，然后，上沖擊鉆機進行成孔施工。

開始施工時，為保證孔底堅實平臺，前期向孔中拋填了部分片石和低標號水泥。由于前期采用小沖程施工，隨著片石的沖實，發現大管樁振動逐步加大，相應成孔進尺很小，甚至沒有，從泥漿循環而出的沉渣，前期為拋填片石，后期則越來越少，對此，立即停止施工，查找原因。

3 原因分析

針對現場的實際情況，首先確認在沖孔施工中發現大管樁出現強烈振動是不正常的，在此基礎上，我們進行了認真的分析。只有找出真正的原因，才能采取針對措施，以保證后續施工的順利進行。

3.1 沖錘不垂直，引起觸碰大管樁內壁

在以往嵌巖灌注樁施工中，我們也碰到過類似的問題，經過分析主要由二種情況，其一大管樁垂直度有問題，如果管樁出現傾斜，就有可能出現沖錘碰到管樁內壁的現象。對此對大管樁的垂直度進行測量，檢查結果為，大管樁在垂直度在2.5‰，根據保留的間隙，大管樁的切斜不會影響到沖擊成孔施工。其二，大管樁樁芯十分有障礙物，對此，在樁芯部分下6倍樁徑的鋼筋籠孔規，測試結構正常，樁芯上下通透。由此看來大管樁的振動不是由此原因引起的。

3.2 基巖振動引起管樁共振

當下部基巖較為完整，相應強度比較高的情況，沖擊成孔會引起大管樁的共振。這一種情況比較復雜，為驗證此種情況，我們在大管樁周邊，打設相應的鋼管，如果基巖振動，必然會引起附近鋼管的共振。

在相應監測中發現，相應大管樁和觀測鋼管之間的振動頻率是不一致，大管樁比較大，而鋼管則比較小，部分可以忽略。對此，可以得出結論：沖擊成孔產生的振動不可能引起大管樁的劇烈振動。

3.3 大管樁鋼樁靴的鋼板向內卷曲

根據沉樁記錄，我們發現，在大管樁樁尖進入殘疾土層后，接近于樁尖高程后，貫入度非常小，甚至沒有，以后至設計標高的區段，貫入度雖然很小，但10擊有2-5mm的貫入度。對此，我們前期在沉樁貫入度很較小時，是否已經將下部鋼樁靴打壞，并向內卷曲，這樣在沖錘實際上沖擊在這一部分樁靴鋼板，引起管樁振動。

對此，首先對鋼樁靴在沉樁過程中的受力進行分析，我們參閱了相關樁錘資料，在開啟最大檔的情況下，樁錘作用于樁頂的最大爆炸力為3600kN。鋼樁靴部分采用Q345B鋼板焊接而成，在下部基巖強度比較大，上部由于錘擊振動，土層對樁身的摩阻力急劇下降，在此情況下，全部應力均集中鋼管靴位置，鋼樁靴相應位置的焊縫和材質的薄弱位置造成損壞。

對于可能出現的問題，進行相應的查證確定，是一個非常重要的問題，對此，我們采用高壓水槍沖擊樁芯下部在沉樁前期涌入的土體，用潛水泵對樁芯內的水進行置換，在相應循環水體含泥量較少時，利用目前較為先進的水下探頭，進行樁尖部分水下探查，以取得相應的第一手資料。

通過探頭傳送到計算機的圖片，我們可以看到，相應的樁尖部分鋼樁靴已經嚴重撕裂，向樁芯內部卷曲，相應原鋼樁靴高度低了600～800mm。這樣相應的嵌巖部分施工中，沖錘沖擊引起大管樁振動的原因等到了合理的解釋。

4 鋼樁靴卷曲部分的處理

根據常規，由于處在位置位于水下比較深的位置，一般施工單位合金的鉆頭，進行磨削，將卷曲部分除掉，保證下部嵌巖的施工。但采用此種方法，雖然比較簡單，但費時比較多。特別是采取采用的是沖擊成孔，這樣需要專門的大功率鉆機，需要的時間更長。由于前期問題調查已經耽誤了一段時間，對此，我們想尋找另外快捷的方法。

對此，我們首先從大管樁樁芯著手，發現大管樁樁芯部分的直徑達到940mm，可以容下一個人作業，對此設想采用人工切割的方法，這樣不但施工時間短，由于較為直觀，相應的質量也容易得到保證。

樁芯內切割方案雖然原理比較簡單，但具體實施起來還存在一點的困難，主要體現在施工操作的安全性上，對此，首先我們進行了大量的前期準備工作，首先要處理的是滲水問題，根據相關地質資料殘積土主要成份為粘土，又一定的止水作用，在將樁芯內積水排干后，發現滲水不是很厲害，這樣就不需要采取另外的在外側注漿等措施了。

由于下孔切割施工時，相應空間畢僅較為狹窄，對此，下孔采用繩結懸梯，照明采用36伏的低壓燈，同時，每只相應的空壓機向空中送風，保證施工安全。在施工前，還進行必要的模擬試驗，諸如相應切割的煙塵排除，然遠在孔低操作姿態等。由于施工準備比較充分，氣割人員下孔后，順利地割除了樁芯內的損壞的鋼樁靴，為后續施工創早了有利的條件。

5 總結

通過本工程對大管樁鋼樁靴卷曲問題的處理，得到了許多有益的經驗，可供相關工程建設參考。對有嵌巖要求前期大管樁打設，沉樁貫入度一定要控制，相應樁尖標高控制為輔，這樣就不會出現鋼樁靴打壞的現象。出現問題后一定要冷靜分析，相應的結論均要經過嚴格論證和驗證。采取措施時，一定要注意現場條件，因地制宜，不可盲目追求高大上，有時最為簡單的方法，往往是最可靠的。施工前，要做好充分的準備，最好模擬一下現場情況，確保萬無一失。