碼頭沉箱區(qū)大直徑灌注樁的施工技術(shù)分析

劉漢卿 劉洪瑞

摘 要：本文以碼頭沉箱區(qū)改造為背景，對在沉箱倉格內(nèi)施工的大直徑灌注樁施工展開探討，引入工程實例做針對性分析，提出可行的施工技術(shù)方法，其中涉及到成孔工藝、鋼筋籠制作、灌注施工等多個環(huán)節(jié)，旨在給同行提供可行參考。

關(guān)鍵詞：碼頭沉箱區(qū) 大直徑灌注樁 回填料固結(jié)

1.工程概況

海上石油開采項目是推動我國能源戰(zhàn)略發(fā)展的重要領(lǐng)域，關(guān)于本文探討的海油工程（青島）有限公司已投入使用的5#滑道已經(jīng)無法滿足生產(chǎn)所需，基于此，工程人員對其展開改造作業(yè)。此處重點圍繞碼頭滑道改造工作展開探討，滑道前沿15m較為特殊，其施工區(qū)域分布在已經(jīng)竣工的重力式沉箱碼頭之上。基于荷載受力分析，綜合考慮沉箱格倉實際狀況，確定了縱、橫向樁基間距，需控制在2.15～3.60m區(qū)間內(nèi)，任何一個格倉都要適配兩根樁基，考慮到兩個沉箱結(jié)構(gòu)空腔的要求，該空間內(nèi)要設(shè)置一排樁基，總量以93根為宜。

2.主要施工技術(shù)

根據(jù)施工圖紙及資料，碼頭沉箱倉隔內(nèi)的回填料主要為細顆粒和塊石、二片石，在這樣的土質(zhì)中成孔較為困難。針對此土質(zhì)情況，有2種處理方式：（1）護筒法，即開挖出沉箱隔艙內(nèi)的回填料，下鋼護筒至沉箱底板，然后回填，在鋼護筒內(nèi)沖擊成孔;（2）固結(jié)法，即對回填料進行固結(jié)處理，回填料固結(jié)主要有兩種處理方式，其一是將沉箱內(nèi)的回填料開挖出來，添加一定比例的固結(jié)材料如水泥等，攪拌均勻后回填至沉箱倉格，待回填料固結(jié)具有一定的強度后，直接沖擊成孔，其二是采用高壓旋噴或注漿工藝，對沉箱倉隔內(nèi)的回填料直接進行注漿、旋噴，使其固結(jié)并具備一定的強度，然后直接沖擊成孔。

2.1沉箱內(nèi)倉格處理

2.1.1安裝護筒

提前預(yù)制8mm厚的鋼護筒，需要做好對上下口的加固工作，基于焊接的方式增設(shè)定位支架，避免在回填過程中鋼護筒出現(xiàn)移動等不良狀況，重點控制外支架南北尺寸，建立在沉箱格倉同向尺寸基礎(chǔ)之上，比其略小2～5cm為宜，保障護筒能夠與沉箱混凝土隔墻達到緊密貼合狀態(tài)。在護筒安裝作業(yè)時，需要使用吊車持續(xù)下放直至與沉箱底板間距為10cm時停止，啟動挖掘機設(shè)備并輕微操作，使得護筒東西兩側(cè)能夠與混凝土隔墻達到緊密貼合狀態(tài)，做好此工作后勻速松鉤，保障護筒穩(wěn)固置于沉箱底板上。結(jié)束護筒安裝作業(yè)后，優(yōu)先對護筒中間區(qū)域采取回填措施，持續(xù)操作且深度達到2m時，工程人員便可使用碎石對隔墻做以回填處理，最終達到護筒口。結(jié)束薄壁護筒安裝作業(yè)后，使用鋼筋網(wǎng)片對護筒端口采取遮蓋措施，加大回填深度使其達到+4.0m標(biāo)高處，此方式可為相鄰排架薄壁護筒施工創(chuàng)設(shè)良好條件。

2.1.2回填料固結(jié)

首先用PC-270型挖掘機將場地標(biāo)高開挖整平至+4.0m處，再從碼頭前沿滑道板北側(cè)隔艙向滑道板南側(cè)的隔艙順序進行清石作業(yè)。然后按照隔倉平面位置，利用挖掘機將隔倉內(nèi)的塊石清除至-2.7m，剩余6.8m塊石用長臂挖掘機或伸縮臂挖掘機進行挖除，直至清除到-9.5m標(biāo)高位置。

在陸地對回填料進行粗略篩選，使用挖掘機將回填料中的大塊石挑選出來棄置，剩余細料堆存使用。將回填料加入水泥拌合后，采用挖掘機將其回填至沉箱倉隔內(nèi)，直至標(biāo)高+4.0m處，回填過程中注意回填均勻、密實，填至-2.5m標(biāo)高以上時，每回填0.5m厚度采用挖掘機將回填料拍密實。

2.2回旋鉆機成孔

持續(xù)展開灌注樁護筒埋設(shè)施工，完成第3排后，已形成穩(wěn)定的作業(yè)場地，允許展開灌注樁鉆孔施工。具體流程為：埋設(shè)周轉(zhuǎn)護筒，準(zhǔn)確定位待施工樁位并采取開挖措施，使得薄壁護筒外露，將預(yù)先設(shè)置的鋼筋網(wǎng)片去除并隨即埋設(shè)周轉(zhuǎn)護筒，采取回填措施使其達到+5.0m標(biāo)高處。

2.3沖擊成孔

若沉箱底板達到鉆透狀態(tài)，要轉(zhuǎn)而使用沖孔機設(shè)備，對沉箱底板下方區(qū)域做以鉆進施工并成孔。值得關(guān)注的是，沉箱基床內(nèi)沖孔方法尤為講究，以低錘密擊的方式為宜，提錘高度應(yīng)≤2m，以免對沉箱基床造成破壞。到達基巖后，允許適當(dāng)加大提錘高度，推動工程快速發(fā)展。在對沉箱區(qū)展開沖孔作業(yè)時，要注重泥漿池的放置區(qū)域，以沉箱后方回填區(qū)為宜。

2.4檢孔和清孔

經(jīng)由檢孔環(huán)節(jié)主要分析孔的各項指標(biāo)，如深度、孔徑等。當(dāng)出現(xiàn)不符合標(biāo)準(zhǔn)的情況時，要合理調(diào)整樁孔。若各項指標(biāo)都滿足工程所需，便要展開清孔作業(yè)，利用膠管在泥漿泵的作用下持續(xù)性將泥漿輸送至孔底，同時將孔底渣帶出，經(jīng)由循環(huán)與沉淀工藝后可以達到循環(huán)使用的效果。在循環(huán)液的作用下，還可有效清孔，在泥漿循環(huán)過程中，要基于抽渣筒持續(xù)收集鉆渣，完成清孔作業(yè)后使用泥漿比重計進一步檢測，保障泥漿比達到1.2左右。泥漿循環(huán)具體如圖1所示。

2.5鋼筋籠制作、吊放

為滿足工程對鋼筋籠保護層提出的厚度要求，有必要進一步處理完成預(yù)制的鋼筋籠，在外側(cè)綁扎環(huán)狀砼墊塊，但該材料的半徑不可超過凈保護層厚度，組距以4～5m為宜。還需要在鋼筋籠周邊區(qū)域適配超聲波檢測管，每套鋼筋籠均為3個。為避免在鋼筋籠吊運過程中出現(xiàn)變形等不良問題，宜采用四點吊的方式，兩條鋼絲繩的長度要一致，分別掛在鋼筋籠四個點上。基于緩慢勻速的原則展開起吊作業(yè)，觀察鋼筋籠的狀態(tài)，當(dāng)完全直立后便可緩慢置入孔中。密切分析鋼筋籠底端吊點位置，當(dāng)與護筒頂部相接近時，要通過鐵扁擔(dān)保障鋼筋籠可以橫擔(dān)在護筒上，在此基礎(chǔ)上解除底端掛鉤，借助φ8吊筋實現(xiàn)對鋼筋籠籠頂標(biāo)高的調(diào)節(jié)，最終將鋼筋籠吊裝到指定位置。

2.6二次清孔

結(jié)束鋼筋籠安裝作業(yè)后，需要隨即設(shè)置混凝土輸送管，為保障施工質(zhì)量，導(dǎo)管以無縫鋼管為基礎(chǔ)材料制得，內(nèi)徑φ250mm，各節(jié)長度一致均為3.0m，確保導(dǎo)管壁厚至少達到3mm，為提升導(dǎo)管與孔深之間間距調(diào)節(jié)的靈活性，可以適配0.5m與1.5m兩種規(guī)格的短節(jié)材料。基于絲扣方式實現(xiàn)導(dǎo)管連接，并利用橡膠密封墊圈做進一步處理，避免后續(xù)出現(xiàn)泄漏問題，此方式可以保障導(dǎo)管有效承受0.6MPa壓力，在連接過程中還要講求順直性原則，不允許出現(xiàn)不平整現(xiàn)象。以實際孔深為基準(zhǔn)，確定合適的導(dǎo)管長度，確保與底口孔距控制在0.5m以內(nèi)。結(jié)束導(dǎo)管安裝作業(yè)后，合理優(yōu)化泥漿參數(shù)以便展開二次清孔處理，經(jīng)此環(huán)節(jié)后孔底沉渣必須在50mm以內(nèi)，同時要分析孔底500mm以內(nèi)的泥漿性能，要求粘度≤28s，含水率≤8%，且相對密度要滿足≤1.25g/cm3的要求。

3.水下混凝土澆注

使用商品混凝土，必須保障原材料質(zhì)量，這點對于沉箱內(nèi)混凝土而言尤為重要，其強度等級必須達到水下C30的標(biāo)準(zhǔn)。為確保混凝土澆注質(zhì)量，在施工之前要合理控制坍落度，以180～220mm為宜，此時和易性較好，且不會出現(xiàn)離析問題。在首次澆注施工時，要嚴格控制好導(dǎo)管底部與孔底的間距，使其介于300～500mm，提升集料存儲容器容積，要滿足首次澆注量要求。混凝土澆注要講求連續(xù)性原則，非特殊情況下不可中途停止，將導(dǎo)管置入混凝土的深度控制在2～6m范圍內(nèi)，持續(xù)澆注時可以適當(dāng)提升導(dǎo)管，但不可出現(xiàn)快速提升現(xiàn)象，否則會帶來混凝土脫空問題，嚴重時還會出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象。在澆注過程中，要充分借助導(dǎo)管內(nèi)外混凝土壓力差，保障混凝土有效從導(dǎo)管中流出，推動混凝土面層高度持續(xù)提升，原本殘留在孔內(nèi)的混凝土有效置換出來，并進入到泥漿池中。分析混凝土面層高度，當(dāng)快要達到樁頂時，需要把控好最后一次澆筑量，將余下的殘渣清理干凈，保障已澆注混凝土滿足強度要求。每完成一次灌樁施工后，需要使用清水將導(dǎo)管沖洗干凈。

4.結(jié)束語

綜上所述，為適應(yīng)發(fā)展需求，對海工青島基地5#滑道采取整改措施，需選定合理技術(shù)，保障沖孔灌注樁質(zhì)量。經(jīng)本文提及的方法展開施工作業(yè)，實際結(jié)果表明5#滑道質(zhì)量達到工程標(biāo)準(zhǔn)，該方法具有一定的參考價值。

參考文獻：

[1]陳帥.港口碼頭工程鉆孔灌注樁施工技術(shù)及其質(zhì)量控制[J].珠江水運，2019（15）：7-8.