水運工程施工中的灌注樁設計技術應用

王文博

摘要：灌注樁設計技術由于經濟性好而且承載力高并且施工工藝已經逐漸成熟開始廣泛應用于水運工程建設施工。本文基于對這門技術優缺點的分析，闡述了水運工程施工中應用灌注樁技術的質量風險和難點所在，并提出了應對策略和施工過程中的注意事項。

關鍵詞：水運工程；灌注樁設計；灌注樁技術

中圖分類號：U658.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-7973（2016）03-0070-02

我國的地理環境比較復雜，而水運工程項目通常需要在更為復雜的水環境之上施工，因此很容易受到各種自然客觀條件的影響限制。再加之水運工程的建設往往涉及多工種交叉施工作業，因此更容易出現設計施工方面的技術難題，例如應用灌注樁設計施工方面就存在著不少質量風險和施工難題。

1灌注樁設計技術的分類和優缺點分析

依照成孔方式可以對灌注樁進行分類，從使用廣泛度的角度劃分，基本上可以分為鉆孔灌注樁和嵌巖灌注樁兩種，通常使用較多的一種是嵌巖灌注樁，適用于各種工程之中?？紤]到嵌巖灌注樁是一種新型技術，可以在各種復雜的地質條件下使用。此技術擁有如下優點，首先借助于基礎巖石自身特有的承載性，嵌巖灌注樁可以將嵌巖部分作用于其上，獲得滿意的側阻力以及樁端阻力；其次，嵌巖灌注樁在基巖部分具有沉降小且壓縮性小的特點，所以在形成了群樁之后，柱子本身的承載力不會因此下降；最后，嵌巖灌注樁擁有較好的抗震性，主要因為此技術作為建筑物基礎部分可以在抗震中達到減震效果。當然，要想獲得較好的效果需保證群樁中每一根嵌巖灌注樁都必須合格，絕對不能過出現任何的紕漏，由此也會導致工期整體時間變長，成本變高，施工難度更大，可以說基本上樁柱越深則成本越高。

2水運工程施工中應用灌注樁技術存在的質量風險

2.1灌注樁鉆孔的縮頸現象

在嵌巖灌注樁成樁的過程之中容易出現所謂縮頸的現象，其原因在于在柱子施工過程之中受到了地質原因影響。細致分析縮頸現象的地質原因就是在于施工之中灌注樁鉆孔沒有得到有效清理，同時灌注人內的混凝土灌注速度太快，導致了鉆孔周圍壓力過大，最終使得孔洞周圍的雜物跑進了孔洞之中，從而使得縮頸現象發生。

2.2導管連接出現漏水現象

導管連接出現漏水出現的原因，大致上可以說是因為導管連接不嚴所致，最終導致了導管上升速度不斷變快。杜絕此類導管連接出現漏水現象的發生，需要施工人員將連接處綁好，才能夠確保導管深入地插入混凝土，不會出現漏水現象。

2.3施工完成后灌注樁斷裂

灌注樁斷裂的主要原因是是因為質量不合格，如果在施工過程之中沒有注意到導管插入的深度不夠，同時灌注的時候，混凝土無法有效凝結，那么就會柱體斷裂的現象。除此之外有時因灌注的時間過長，也可能是過慢，均容易出現水在孔洞之中阻止混凝土凝結或把混凝土稀釋。

要想有效且高效地解決水利工程中鉆孔灌注樁技術的質量問題，必須做到以下三個方面：首先是使用符合規格以及質量要求的施工原材料；其次對施工人員進行崗前培訓，讓施工人員熟悉掌握施工技巧，擁有責任心；最后在整個施工之中務必要嚴格要求，建立嚴格的體系，從時間到工藝全方位進行把控。

3水運工程施工中應用灌注樁技術存在的難點所在

3.1船塢吹填區軟地基灌注施工難點

一般情況下船塢的吹填區主要在地質較軟的區域內完成，所以導致了施工擁有難度。施工難點主要分為兩個方面，分別是鉆孔設備因地基區域的承載力太差無法準確有效駐位使用；由于地基太軟所以樁孔無法保證正確有效的形狀，同時地基太軟還可能導致鉆孔設備因自身的震動出現樁孔移位。

3.2碼頭拋石棱體上灌注樁施工難點

在碼頭拋石棱體上灌注樁施工并非易事，為了表述清楚，下以某碼頭工程為例說明。此碼頭建有一個萬噸級造船的平臺滑道板位于自身碼頭后方。為了建設該碼頭，必須進行安裝沉箱以及墻后回填，從而實現基本的陸域施工條件。在經過了沉箱安全和回填之后，可以在陸地區域進行灌注樁施工。由于拋石棱體直接連著基床，海水可以在縫體之中自由流動導致了灌注樁護壁泥漿遭受著嚴重侵蝕，所以成孔相當不易。此時應利用泥漿護壁自身特點原理，采用鉆孔內放入粘土的方式減少施工中孔壁塌落量，確保樁孔形狀得以順利形成。由于在形成陸域的施工之中采用了大體積石塊回填以減少沉箱后方壓力，可是沉箱本身也是石塊，所以在沉箱后方進行成樁便無法采用上述的裝漿方法，泥漿會從石塊中流出，而石箱無法保護孔洞內壁，所以無法成孔。

4水運工程應用灌注樁設計施工的具體方法

4.1采取水上灌注樁施工方式

水上灌注樁施工方式由于存在著經濟和可行性的缺點，所以在使用時應該格外注意。此方式的缺點如下：第一，成本較高，由于在水上作業必須埋設鋼護筒，還需施工船配合，所以成本較高；第二，在成孔之后需跑拋填的后續棱體，但是棱體拋填難度會逐漸變大，并且還需要保護樁身，風險高。第三，如果打樁成功，但是樁身回填之前埋的太淺則會導致樁身的倒坍。第四，將護筒底部埋設于沉箱拋石的石基床上存在著較大的難度。上述四個缺點導致了一般情況之下水上灌注樁施工相比于其他方式而言更加需要謹慎而為。

4.2優化設計方案的方法

漏水情況在施工之中較為常見，但是在灌注樁施工出現了漏水現象，僅僅是從施工工藝上進行改進，效果不大。需要指出回填大石塊的施工條件下，要想利用改進工藝來實現防止漏水，缺少可行性。

要想獲得較好的施工方案，應該從加厚沉箱厚壁的角度出發，既在沉箱厚壁上直接安裝滑道板。這種施工工藝不僅可以方便水上作業，同時操作也比較簡單，但是需要注意，在實施此方法的時候，應確保施工前的沉箱的厚度足夠。

4.3采用石灰攪拌淤泥的方法

傳統的施工工藝之中，主要采用的是石灰和表層淤泥進行一起攪拌的方式，這樣的方法有著較大的缺點，既施工過程結束之后，淤泥與石灰攪拌會形成硬度硬殼。

所以在施工之中應該考慮到施工當地淤泥的實際情況，依據此情況再進一步確定石灰摻加量，進行增減，一般而言定石灰摻加量無論何種情況都不應超過10%。事實上，水泥攪拌樁與石灰攪拌淤泥原理一致，兩者首先都需要水分的參與，石灰或者水泥在攪拌之中都需要水。其次，兩者凝結之后都會形成有一定強度的固體。時間上，以大連碼頭建筑的經驗來看，夏季有四五天時間即可，強度足夠施工需要。

4.4振動錘埋設鋼護筒的方法

在水運工程之中，如果遭遇淤泥較厚的情況，需要采用振動錘幫助埋設鋼護筒。采用振動錘幫助埋設鋼護筒將不需要再擔心孔壁塌陷帶來的影響。如果孔壁內淤泥不會塌陷，則柱孔的變形意味問題也將得到解決。震動錘埋設方式主要采用鉆機埋設鋼護筒的方法，首先將護筒放在樁孔上方，然后再將鋼板放在護筒上方，利用重錘反復捶打鋼板，從而實現護筒埋設到位。此方法適用于淤泥較少的情況。

5水運工程應用灌注樁設計施工需注意的問題

在水運工程之中由于土層之中持力層發生變化等原因，在灌注樁施工過程中需要注意漏水、漏漿情況。一旦出現了上述情況，緊隨其后便是孔壁坍塌等嚴重的質量事故。因此如果在施工過程之中有泥漿出現了氣泡或者是泥漿漏失，一定要引起注意，因為此現象為孔壁坍陷的征兆。導致此類事故出現的原因，大體可以歸結為以下幾個方面：第一，護筒形狀不符合或者出現變形，護筒整體長度也不夠；第二，施工過程之中水頭壓力出現了不足；第三，較高承壓力的地下水位導致漏水、漏漿；第四，如孔中有水出現則為礫石層等處有滲水；第五，濃度不足的泥漿活容重不足；第六，孔壁無法呈現泥膜可能是因為成孔速度過快引起；第七，造孔機器擾動了護筒底部的土壤；第八，沉放鋼筋破壞孔壁，使得泥膜及孔壁出現了破損。

上述八種情況，可以采取下列幾種措施進行解決：選擇坑底或四周含水量最佳的粘土進行夯實，然后在此基礎上完成灌注樁護筒埋設施工，在施工過程之中保持護筒垂直，在1.0-1.5m水頭高度進行開孔，最大限度維持最佳高度。如果在施工過程之中在礫石層等土層中出現了大量漏漿現象，則應及時停止施工，選用其他方式。成孔施工過程一旦中止，需密切關注漏水、跑漿情況。如需反循環鉆孔作業，則應考慮鉆孔速度不宜太快，否則會使得孔壁因沒有形成有效泥漿膜從而引發塌方事故。成孔速度的確定應根據地質情況來確定，如在淤泥質等較軟的地質上成孔速度過快則會造成孔的樁孔。如若在砂礫等土層上成孔速度過快則會讓樁徑向擺動導致塌方。還需注意，孑L中水的向下流動速度最高限速在12m/min，否則極易出現因負壓導致的坍塌現象。因此嚴格施工是杜絕上述事件發生的重要手段，及時有效地理解設計意圖，是確保施工成功的關鍵。最后需注意，一旦塌方出現，要及時將孔洞回填至狀態穩定的情況，同時施工暫停三到五天，然后再繼續施工。

6結語

綜上所述，水運工程的復雜性和特殊性導致應用灌注樁施工具有一定質量風險和施工難點，為了在確保施工進度和經濟性的前提下減小施工難度，應該從設計審查階段就針對灌注樁設計技術應用多方審查論證以及合理優化。對于應用灌注樁設計技術的水運工程施工方案制定也應該充分考慮有可能出現的質量風險和施工難點因地制宜提前防控，最后才考慮施工工藝的改進創新。