淺談炸礁后的斜坡巖灌注樁施工質量控制

■林 明

（福建省陸海建設管理有限公司，福州 350009）

1 工程概況

福州港羅源灣港區可門作業區1#～3#多用途泊位工程位于福建省福州市連江縣境內羅源灣的南岸，下宮鄉境內。1#～3#泊位建設岸線總長911m，建設4萬噸級泊位1個和5萬噸級泊位2個，水工結構均按靠泊30萬噸級散貨船舶設計。1#～3#泊位共設置兩條鋼軌，兩軌間距30m，為卸船機和裝船機共用，前軌位于胸墻上，后軌采用鉆孔灌注樁+軌道梁結構。沿后軌軸線共布置134根灌注樁，樁距為3.1～6.8m不等，其中Φ1200mm共62根，Φ1400mm共72根，混凝土C35，設計樁頂標高+6.95m。

圖1 灌注樁位置圖

由于本工程地質為炸礁后的斜坡巖，其上為拋石棱體，工程地質復雜，為檢驗碼頭基槽炸礁對后軌樁基位置基巖的破壞程度，由建設單位在施工前安排地質勘察，以確保后軌樁基進入完整基巖的深度。灌注樁樁底高程按樁端進入完整的中/微風化巖深度控制、樁底設計高程校核，終孔前應得到監理工程師確認。灌注樁樁端持力層為完整的中/微風化花崗巖，樁端入巖深度不小于3m，入巖深度的起算面須考慮巖面斜度的不利影響。為判定樁端持力層巖性，確保樁端進入完整基巖的深度，在鋼護筒下沉至中/微風化巖面，清理完孔內拋石后，由地質勘察單位對每根樁進行鉆孔取芯并判定樁端持力層巖性。鉆孔取芯位置為鋼護筒內壁最靠近碼頭前沿線方向處，鉆孔深度進入完整的中/微風化花崗巖不少于6m。為保證成樁質量，施工過程要求鋼護筒下沉至完整的巖面，澆筑灌注樁混凝土后不能拆除。通過以下措施對灌注樁施工進行質量控制，保證炸礁后的斜坡巖灌注樁的施工質量。

2 灌注樁施工準備階段質量控制

灌注樁分項開工前，熟悉圖紙，對地質勘察報告深入研究，充分了解灌注樁施工區域的地質狀況。認真編制施工方案，特別是對施工工藝要進行認真細致的討論，確保編制的施工工藝能夠符合本項目的需要，然后對機械設備的選型和進場的數量進行認真的規劃。

為確保樁位放樣的準確性，每根樁開孔前應認真復核控制點，嚴格控制孔位的準確性，保證樁位中心偏差在50mm以內。同時防止在拋石棱體上成孔易發生串孔，施工過程中采取跳孔施工工藝，孔距宜為10～15m。

3 灌注樁成孔施工過程的質量控制

3.1 樁位控制

本工程的灌注樁位于炸礁后斜坡巖，斜坡巖上為拋石棱體（厚度從幾米到數十米不等），棱體塊石粒徑不均，縫隙大，強度高，設計要求嵌巖中/微風化巖不少于3m，難度高，成孔工期較長。因此本工程采用卷揚式沖擊鉆機鉆孔，成孔過程中由于不斷沖擊振動致使鋼護筒向斜坡方向滑移、傾斜，導致樁位中心偏差大幅度超出規范要求。為控制樁位符合設計規范要求，在開孔時先埋設比設計樁徑大20cm的大鋼護筒進行沖擊造孔，待孔位穩定后按設計樁位再埋設符合設計樁徑的小護筒，保證樁位的準確性。

3.2 漏漿控制

由于回填棱體的空隙大，且受漲退潮影響，在施工過程中造成漏漿及塌孔嚴重，因此要求施工單位前期沖孔采用低錘密擊，反復沖擊造壁，使孔內泥漿保持穩定。后期向孔內回填同樣的塊石外加粘土或袋裝水泥，反復沖孔使之擠入拋石層，提高泥漿性能以加強護壁并阻止漏漿。同時及時跟進鋼護筒，每進尺一段及時跟進安放一段且全程跟進不得拆除，進一步防止塌孔和漏漿，保證樁身的完整性。

3.3 泥漿質量控制

泥漿在成孔過程中主要是維護孔壁的穩定，保證樁徑符合設計要求。影響灌注樁成樁質量的泥漿性能主要指標是相對密度和粘度，要嚴格控制泥漿各項性能指標，在松散易坍塌地層（砂層、碎石層）沖孔時泥漿相對密度為1.20～1.45g/cm3較適合，在一般地層鉆孔時應控制在1.05～1.2g/cm3。泥漿的含砂率大時會降低粘度、同時加大對泥漿泵的損耗及增加沉淀，在日常沖孔過程中，監理工程師隨機抽查孔內泥漿指標，確保其符合規范和設計要求。同時現場設置泥漿池，廢棄泥漿、鉆渣及時進行外運處理，不得污染環境。

3.4 持力層位置的判定

當鉆機穿過拋石層時，清理完孔內石渣后，由地質勘察單位對每根樁進行鉆孔取芯并判定樁端持力層標高。鉆孔取芯位置為鋼護筒內壁最靠近碼頭前沿線方向處，鉆孔深度進入完整的中/微風化花崗巖不少于6m。現場取芯完畢后由地質勘察單位出具柱狀圖經由建設單位發至設計單位，設計單位依此確認其終孔標高。在沖孔過程中，檢查成孔記錄，當達到設計終孔標高時，采用長度為4～6倍設計樁徑，外徑為鋼筋籠直徑加100mm的籠式檢孔器檢查成孔質量，如檢孔器能順利下放到孔底則說明樁身垂直度和樁徑符合要求，同時量測鉆孔深度，確保成孔深度符合設計要求。

圖2 現場取芯芯樣圖

3.5 清孔質量控制

本工程灌注樁清孔采用懸浮排渣正循環清孔，在灌注樁到達設計高程后，應進行第一次清孔，利用泥漿將孔內懸浮顆粒和孔底沉渣置換出來，直到孔口返漿密度持續小于1.1～1.2g/cm3及孔底沉渣厚度小于3cm，接著吊放鋼筋籠和安放混凝土導管，為防止吊放過程中，孔內懸浮沉渣和沙粒沉入孔底，因此在混凝土灌注前需要進行二次清孔，同時對泥漿進行循環補充，清孔過程中實時監控泥漿指標。最后按照規范要求泥漿相對密度宜為1.05～1.20g/cm3，粘度宜為 16～22s，含砂率宜不大于 4%，沉渣厚度不大于3cm等指標控制孔底沉渣厚度和孔內泥漿的性能指標。

4 成孔過程中出現問題及處理辦法

4.1 孔內坍塌與縮徑

由于本地潮差大，成孔過程中鉆進速度過快未及時跟進鋼護筒，泥漿護壁不夠，都會引起塌孔，因此要求在成孔過程中及時跟進鋼護筒，同時當進入地質變化層時應控制成孔速度，改善泥漿性能（如控制含砂率和密度）使之形成有效護壁。拋石層每進尺4-5m，應對鉆頭進行檢查，發現沖錘磨損時應及時進行錘牙貼邊修復或更換新的沖錘。

4.2 鋼護筒底部偏位變形

灌注樁開孔地面高程普遍在+8～+9m，而巖面高度在-2m～-49不等，樁徑為1200mm的采用δ=10mm的鋼板軋制的直徑為1250mm鋼護筒，樁徑為1400mm采用直徑為1450mm鋼護筒，每節長度為1500mm，每根樁下放護筒長度在10m～58m不等，所以焊接好每節鋼護筒至關重要，底護筒應做加強措施。在成孔時由于錘牙補焊不及時導致擴孔不足以及下護筒時強行安放，導致底部鋼護筒偏位和變形。針對這種情況必須拔出所有護筒并及時進行回填，待回填穩定后重新定位鉆孔。

4.3 鉆孔傾斜

在成孔時在進入巖面傾斜段或者鉆頭受力不均時均可能出現鉆孔傾斜，應利用鉆頭上下反復掃孔糾正，低錘沖擊，并同時回填同類塊石進行反復修正，若斜孔嚴重無法修正時，必須拔出護筒重新回填，待回填穩定后重新沖孔。因此在沖孔過程中要定期檢查，發現傾斜及時修復。

5 鋼筋籠制作和安裝質量控制

在鋼筋進場后，對鋼筋下料、鋼筋綁扎等進行巡視檢查，檢查其數量、規格、分段長度、尺寸、鋼筋焊接、槽鋼、加強箍、墊塊設置、加密箍位置數量等是否符合設計與規范要求。逐節驗收鋼筋籠，檢查其機械連接質量，相鄰主筋接頭位置是否錯開35d。在鋼筋籠吊放安裝過程時，逐節驗收鋼筋接頭，滿足要求后方可繼續安放。安放完畢后在鋼護筒設置定位鋼筋，并加以點焊固定，防止澆筑過程中鋼筋籠偏位和上浮。同時本工程設置3根超聲波檢測管（Φ60mm×4mm無縫鋼管），檢測管采用液壓鉗連接，鋼筋籠安放時應認真檢查檢測管連接的接頭是否緊密，在鋼筋籠安放完畢后，應及時向檢測管內灌水封堵，避免在混凝土澆筑過程中發生檢測管堵塞，造成超聲波檢測無法進行。

6 水下混凝土澆筑質量控制

6.1 混凝土原材料和配合比控制

加強混凝土原材料的質量檢驗，確保所用的材料合格，滿足工程需要。根據材料的實際狀況結合現場的實際調整施工配合比，確保混凝土的質量符合設計要求和規范規定。

6.2 導管埋深控制

在混凝土澆筑前應檢查導管埋深是否距孔底30～50cm，在供料滿足的條件下，盡量取大值。同時計算料斗初灌量是否滿足導管埋深不少于1m的要求，以防出現夾層、夾泥和斷樁現象。

6.3 坍落度控制

在澆筑前和澆筑過程中抽測混凝土坍落度，看是否符合配合比設計要求，混凝土的坍落度對成樁質量有著直接影響，坍落度在配合比規定范圍內的混凝土可有效地保證混凝土灌注性、連續性和密實性，樁身質量才有保證。

6.4 混凝土澆筑控制

圖3 現場樁頭

混凝土開始灌注時，要求其緊湊、連續地進行，禁止中途停工，必須一次性澆注完畢。在灌注過程中隨時觀測孔口泥漿排放并檢查導管埋管情況以及混凝土面上升情況，以便及時拆卸導管。導管要上、下來回串動，確保混凝土的密實度和施工質量。在澆筑到巖面交界處應放緩澆筑速度，防止澆筑過快導致鋼筋籠上浮影響成樁質量。每次拆除導管應慢提并記錄已灌注混凝土方量、實測孔內混凝土表面高度以及當前導管埋深，同時應根據灌注混凝土的數量，計算校核導管的埋置深度與實測是否相符，防止拆除導管過多而出現斷樁現象，同時防止導管埋深過深導致鋼筋籠上浮以及導管不能拆除等現象。導管埋管深度宜控制在2～6m，拆完導管后保證埋管深度大于2m。為保證樁頂成樁質量，設計單位原要求超灌不少于1m，后經建設單位要求變更為超灌1.2m，澆筑過程要求施工單位做好水下灌注混凝土施工記錄。同時在混凝土澆筑過程中，在距沖孔10m范圍內混凝土灌注樁強度達到5MPa前（一般為灌注24h后）不得進行沖孔施工。

6.5 樁頭鑿除

在開挖完畢后，先用水準儀復核高程并在鋼護筒上做好樁頂高程標志，在切割完外側鋼護筒，用切割機沿樁周切縫（3～5cm深），以保證鑿除后樁頭缺棱掉角，最后用風鎬慢慢鑿除其他部分。

從目前來看，鑿除的樁頭超灌混凝土質量較好，未見太多浮漿。

7 水下混凝土澆筑過程中易出現問題及處理辦法

本工程85#樁灌注時，出現鋼筋籠上浮現象，經分析其混凝土面正好在巖面上下交界處、導管埋深過深、混凝土灌注速度太快所導致。因此要求減緩混凝土灌注速度，測量孔內混凝土面深度，待鋼筋籠回到原位置后，在滿足導管埋設深度的情況下拆除部分導管，并將鋼筋籠焊接在護筒上。

8 基樁檢測

樁基完成施工后，安排樁基檢測，截止目前共完成75根樁的檢測，每個樁均進行了超聲波檢測和低應變檢測，其中Ⅰ類樁70根，Ⅱ類樁5根。同時各抽取1根1200mm和1400mm樁進行高應變檢測，檢測結果均符合設計和規范要求。

9 結語

由于本工程灌注樁樁徑大、嵌巖深度深、地質變化多端、隱蔽項目多、成孔難度大，施工過程中容易出現問題，因此需要注意以下幾點：

（1）施工時須采用隔孔跳打，以防相鄰孔位坍塌和串孔。

（2）鋼護筒應及時跟進，沖錘應及時貼邊補焊，同時加強孔徑及深度的檢查，以確保孔徑以及嵌入基巖深度符合設計要求。

（3）施工過程中注意聲測管的保護，以便后期進行檢測。

在實際工作中應多看圖紙及規范，常入工地，找出現場問題和質量控制應對措施，在實際中嚴格按照設計圖紙及規范組織施工，灌注樁的質量就能得到有效監控。通過福州港羅源灣港區可門作業區1#～3#多用途泊位工程后軌灌注樁施工質量控制經驗的總結，可為后續樁基施工及類似工程提供參考借鑒。

[1]JTJ285-2000，港口工程嵌巖樁設計與施工規程[S].

[2]JTJ248-2001，港口工程灌注樁設計與施工規程[S].

[3]TJ249-2001，港口工程樁基動力檢測規程[S].

[4]JGJ106-2014，建筑基樁檢測技術規范[S].

[5]JTJ202-2011，水運工程砼施工規范[S].

[6]JTS167-2012，港口工程樁基規范[S].