重力式碼頭工程超長灌注樁施工質量控制

丁峰

摘 要：結合平潭金井作業區4#～5#泊位工程建設情況，碼頭主體后沿軌道梁采用灌注樁基礎，通過超長沖孔灌注樁（樁長51m～80m）穿過不同地質層所出現的問題，尋求行之有效的解決辦法，使得灌注樁施工質量進行有效控制。

關鍵詞：碼頭；超長樁；施工；質量控制

中圖分類號：TU223 文獻標識碼：A

隨著施工技術的發展，超長（灌注）樁不僅用于橋梁基礎工程，也用于碼頭主體工程基礎，尤其是對沉降有較高要求的碼頭軌道梁基礎。本文結合碼頭主體工程軌道梁基礎灌注樁施工過程中的所出現的典型問題，以及對問題的有效解決，為今后遇到類似的超長灌注樁提供施工經驗。

1.工程概況

平潭金井作業區4#、5#泊位建設岸線長度730m（含預留延伸段68.53m）；形成陸域總面積75萬㎡，南側駁岸長度550m，北側駁岸（含東、西兩段）長度991m；臨時圍堤長度937m；碼頭面高程+9.5m，碼頭前沿設計底高程-15.4m。碼頭平臺采用連片式沉箱結構，墻后回填中粗砂。碼頭基礎為10kg～500kg拋石基床。碼頭基礎持力層是采用III4中粗砂混黏性土、III2粉質黏土、IV殘積砂質黏性土、V全風化花崗巖或VI砂土狀強風化花崗巖等土層?；岔敻叱虨?15.4m，沉箱長×寬×高=19.13m×16.8m×18.2m，前后趾寬各1.5m，單個沉箱重2968t。沉箱間采用對接式，空腔內設置倒濾層，變形縫處鋪設土工布一層。沉箱上現澆C35砼胸墻，胸墻高6.7m，并嵌入沉箱頂40cm，胸墻頂高程為9.5m。沉箱后側拋石基床頂面鋪設5mm～80mm混合倒濾層和土工布，其上回填中粗砂。前軌軌道型號為QU120，門機軌道型號為QU80，前軌設在現澆砼胸墻上，后軌采用軌枕道渣結構，軌距10.5m。由于本泊位結構按10萬噸集裝箱泊位設計，因此預留集裝箱裝卸橋后軌采用鉆孔灌注樁結構，軌距30m。為便于6#泊位后續施工并滿足與南側駁岸銜接的需要，3#～5#泊位建設預留延伸段長68.53m。預留延伸段沉箱尺寸同主體部分，沉箱頂部海側為現澆C35胸墻，陸側采用C25現澆塊石砼擋墻，其頂部為現澆C30鋼筋砼擋浪墻，箱頂回填塊石。碼頭后方陸域區回填砂采用內摩擦角≥28°的海砂，為減少碼頭面的沉降，采用振沖加固處理。詳見4#、5#碼頭結構斷面圖，如圖1所示。

2.灌注樁總體情況介紹

本工程后軌道梁基礎采用鉆孔灌注樁，灌注樁施工軸線和3#～5#泊位碼頭前沿線平行，距碼頭前沿線35m，共需施工124根灌注樁，具體規格如下：

φ1200mm灌注樁共76根，樁長范圍51m～77.5m，φ1400mm灌注樁共48根，樁長范圍52m～80m，屬超長樁。本工程設計樁基持力層為中風化花崗巖，樁端進入中風化花崗巖深度：φ1200不小于1.2m，φ1400不小于1.5m。樁底沉渣厚度≦30mm。樁身混凝土采用C35水下混凝土，樁底高程采用雙控，即樁底設計高程和進入中風化巖深度的雙控制，詳見樁位布置圖及軌道梁立面圖，如圖2所示。

3.超長灌注樁現場施工難點及質量控制

3.1 灌注樁施工工藝

沖孔灌注樁施工工藝流程圖如圖3所示。

3.2 主要施工難點及解決方法

3.2.1 工程施工難點

（1）沖孔進入砂層的施工難點

該處有約25m的砂層，砂層的特點是松散，膠結性差，且孔壁易坍塌。由于本工程設計高水位+6.83，設計低水位-0.56，碼頭面高程+9.56，樁基受潮水影響，潮漲潮落，對孔內護壁進行著滲透和反滲透，因此，沖孔進入該層時對泥漿護壁的要求較高。

（2）沖孔進入拋石層的施工難點

該處拋石層厚（約18m～25m），拋填不規則，塊石長短大小不一，堆積絮亂，樁基位置范圍內各個角落的強度各異，極不利沖孔進尺，易造成孔底傾斜、卡錘等施工問題。拋石地質中鋼護筒無法一次安裝到位，需在沖孔穿越拋石層的過程，將鋼護筒實時跟進，如此極易造成漏漿，這就對保證鋼護筒垂直度和保證不漏漿的施工措施提出了更高的要求。

（3）沖孔進入強、中、微風化巖層的施工難點

這類硬巖的特點是硬度大（尤其是中、微風化）、研磨性高，鉆進時，每次沖擊破碎深度很小，鉆頭易迅速消耗，且隨著嵌巖深度的增加，巖石強度和完整性均不斷提高，施工難度成倍增加。

3.2.2 解決方法

（1）泥漿護壁的質量保證

嚴格控制泥漿性能，采用大比重、低失水量的泥漿護壁，保持孔內水頭高度，不斷向孔內補充泥漿，防止因潮汐導致漏失過量，孔內水頭高度不足而垮孔。泥漿性能指標見表1。

沖擊鉆進過程中，應根據不同地質條件，隨時檢查泥漿性能指標。

（2）采用雙護筒工藝

為了最大程度地保證在施工過程不漏漿（尤其是在拋石層上），保證灌注混凝土期間混凝土不外泄或鋼護筒底位置的混凝土不受海水的沖刷，本工程采取雙護筒的保障措施，Φ1400mm的樁徑外護筒內徑為Φ1700mm（若是Φ1200mm樁徑，外護筒內徑采用Φ1500mm），內護筒內徑Φ1500mm（若是Φ1200mm樁徑，外護筒內徑采用Φ1300mm），外護筒安裝定位后，先將直徑Φ1400mm（或Φ1200mm）的樁錘加焊合金塊到Φ1450mm（或Φ1250mm），讓外護筒隨沖孔施工不斷下沉跟進。直到外護筒進入巖面約500mm后安裝內護筒，改用正常Φ1400mm（或Φ1200mm）的錘徑沖孔，并不斷跟進內護筒至無法跟進。實踐證明，雙護筒工藝在特殊地質條件下能發揮其優勢，基本上可以做到杜絕漏漿。

（3）高強度基巖沖孔

由于該硬巖層（尤其是中、微風化）研磨性高，鉆進時，每次沖擊破碎深度很小，鉆頭易迅速消耗，進尺相當緩慢。經現場仔細分析研究后，采用十字形重型沖擊鉆頭，以大沖程沖擊鉆進。因其與巖石的接觸面積小，尤其適用于硬基巖鉆進。錘鉆頭受損后應及時補焊，最好補鑲合金鋼、彈簧鋼等優質鋼板。補焊后的鉆頭下入孔內后，先宜用小沖程修孔，切不可一下入孔內就沖，以免造成夾錘等嚴重的孔內事故。經實踐證明，采用重型十字形沖擊鉆頭，鉆損后及時補鑲合金鋼、彈簧鋼等優質鋼板可以有效解決高強度基巖進尺緩慢問題，保證了施工進度和成孔質量。

（4）成孔垂直度控制

除了沖孔進入不同地質層的難點需謹慎處理外，超長樁成孔過程的垂直度控制也是一大關鍵環節，它將直接影響到后續的鋼筋籠安裝及水下混凝土澆筑。沖孔樁成孔是利用自由落錘沖擊，一般地層不易孔斜，但本工程墻后回填層中有拋石滾石、中粗砂，并且殘積土以下地層難免有大孤石、中微風化巖面高差較大等情況都極易造成孔斜，影響成孔質量。在本項目施工中，防止孔斜的措施主要是采用低錘密擊緩慢沖擊，原則上沖程不得超過1m。在沖孔過程中一旦發現孔斜，立即停擊沖擊鉆進，采用回填塊（片）石、或碎石至斜面以上0.5m后，再緩慢沖擊。如果上述辦法不能一次達到糾斜目的，應反復多次糾斜，直至垂直度符合規范要求后方可繼續沖擊鉆進。下入鋼筋籠前要用6m長的同徑探孔器探孔，發現斜孔，要應用以上方法糾斜。

結語

平潭金井4#～5#泊位的樁基超長灌注樁施工難度大，地質較特殊，施工條件復雜，沒有成功案例可循。我們通過不斷探索和嘗試，采取大比重、低失水量的泥漿護壁、雙護筒跟進、錘型改造等技術措施，成功解決了超長沖孔灌注樁的施工難題，加快了施工進度，施工節點工期得以有效控制和保障。所有樁基經過超聲波檢測，樁身混凝土完整性良好，經取芯抽檢，樁身混凝土強度達標，質量均滿足設計要求，其中Ⅰ類樁占95.9%，效果顯著。

參考文獻

[1]徐維鈞.粧基施工手冊[M].北京：人民交通出版社，2007.

[2] JTS167-4-2012，港口工程樁基規范[S].

[3] JTJ248-2001，港口工程灌注樁設計與施工規程[S].