港口工程鉆孔灌注樁施工技術的幾點探討

張宇海

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港口工程鉆孔灌注樁施工技術的幾點探討

張宇海

（海防工程設計研究所，北京 100070）

我國對外貿易的迅猛發展，推動了港口工程建設的不斷升級。在港口工程建設中，因為操作簡單、成本低廉等優點，鉆孔灌注樁施工技術一直被廣泛應用。提高鉆孔灌注樁施工技術水平，可以提高港口工程建設的經濟效益。結合工程實際，對港口工程建設中鉆孔灌注施工技術相關問題進行了分析，可為其他工程建設提供參考。

港口工程；鉆孔灌柱樁；施工技術；鉆孔坍塌

近幾年，我國對外貿易的需求不斷走高，推動了港口建設的升級，促進了經濟的發展。在港口工程建設中，因為施工環境比較復雜，成本很高，所以需要我們采用科學的建設方法來提高工程質量。鉆孔灌注樁施工技術是我們經常采用的施工技術之一，具備諸多優點，例如穩定傳遞上部結構荷載至深層土層中，工期較短、施工便捷、成本合理及較強的適應性等，在以往新建、擴建和改造項目中被大量應用，并取得了很好的效益。

1 港口工程中鉆孔灌注樁施工技術研究

水下鉆孔灌注樁施工是隱蔽工程，施工時因為環境復雜，質量易受多方因素影響，所以在開展施工之前，應該對設備和場地進行細致檢查，熟悉現場水文與氣象環境等施工要素，做好施工組織設計，確保施工質量。

鉆孔灌注樁是指通過機械鉆孔在水下地基土中形成樁孔，達到強度標準后把鋼筋籠（鋼筋骨架）放置在樁孔中。鉆孔灌注樁在承載力、適應性等方面都具有較大優勢。

2 港口工程中鉆孔灌注樁施工技術分析

鉆孔施工技術包括正循環施工技術和反循環施工技術。正循環鉆孔施工的工作原理是利用回轉裝置的帶動作用，帶動鉆桿與鉆頭切削破碎的巖石，通過泥漿泵把泥漿輸入到鉆桿內腔之后噴入孔底，之后帶著殘渣上升到孔口進入沉淀池，經過凈化后再次投放使用。

反循環鉆孔施工的工作原理是在樁頂設置護筒，泥漿由泥漿池流入鉆孔內，同鉆渣混合。在真空泵抽吸力作用下，混合物進入鉆頭的進渣口，經過鉆桿內腔，泥石泵和出漿控制筏排泄到沉淀池中凈化，供再使用。

2.1 設置施工平臺

施工平臺是鉆孔灌注樁施工作業的基本場地，其性能關系到工程能否順利開展、按時完成。水上施工平臺由于影響因素多，要求高，所以更應高度重視。平臺設置要綜合考慮現場地質、水文條件和施工環境，滿足施工水位、潮位、波浪、平臺受力和鉆孔工藝，以及便于后期拆除等使用要求。平臺的位移、傾斜和沉降要滿足安全使用要求。

樁位處于深水區時，可采用樁基平臺；樁位處于淺水區且地質較好時，可采用筑島平臺；水深、風浪較大時，可采用導管架平臺。

2.2 埋設護筒

埋設護筒在港口建設中有嚴格的要求。首先護筒要堅固耐用，建議采用鋼板焊接，具有一定的剛度和強度。為控制樁基上部結構尺寸，護筒內徑不大于樁徑300 mm。水域護筒可采用錘擊打入方式埋設，并設立定位和導向措施。護筒頂高程要考慮波浪影響，高于施工水位1.5～2.0 m。鉆頭在起落時要防止鉆頭和護筒之間的碰撞，如果在工作中護筒有冒水現象，要馬上停止鉆孔工作，防止護筒的移動，如果移動必須進行再次安裝。

2.3 清孔換漿

終孔檢查后達到設計要求時，應立即進行孔底清理，防止沉淀過厚降低樁基承載力，同時避免間隔時間過長導致泥漿沉淀，引起鉆孔坍塌。根據土層性質、沉渣厚度要求和機具設備條件選擇清孔換漿。

清孔換漿工作需要進行兩次才能開展下一步的混凝土澆筑工作。在各個方位活動導管，利用泥漿流動沖擊樁孔底和四周沉渣，沉渣懸浮后被泥漿黏結力帶出鉆孔。檢查泥漿性能指標及孔底沉淀厚度，如果泥漿性能不符合要求，即使沉渣達標也要繼續清孔換漿。

2.4 鋼筋籠的制作和安裝

鋼筋籠選用的鋼筋要經過除銹、截斷以及機械連接或電焊連接等多個流程處理，并滿足《水運工程混凝土施工規范》。根據運輸、安裝條件和施工能力可采用整體制作方式，也可分段制作。搬運和吊裝時，要采取施工措施防止過大變形。可以在鋼筋籠的內側設置加勁箍筋，進行預制焊接，每隔2 m焊接一個，在內部每間隔3～4 m設置一個能自由拆卸的臨時加強架。在鋼筋籠的各個主筋上，間隔一定距離設置混凝土墊塊，最后用導向鋼管進行固定。

對準孔位安放鋼筋籠，保證鋼筋籠能豎直進入，避免碰撞孔壁。下放困難時，要立即查找和分析原因，不得強行下放，否則會造成孔壁坍塌。可利用水泥和砂子制成輪形保護塊，中間穿鋼筋焊接于主筋外側，形成“輪子”，在鋼筋籠放入鉆孔時起到引導作用。斜樁鋼筋籠可采用在鋼筋籠內部增設下放混凝土導管的縱向導軌。

2.5 坍落度

混凝土配置要符合規范要求，嚴格把控坍落度。混凝土拌合物具備良好的和易性，通常情況下坍落度值控制在180～220 mm之間。水下灌注混凝土對材質具有較高的要求。在用砂方面，要做好過篩、去除雜質和沖洗等準備工作。用水量方面，也要做到精確控制，水量小，流動性差，坍落度低，灌注難度大；水量大，則會降低樁身的強度，易發生離析，甚至會導致斷樁現象。

2.6 導管的提拉

導管提拉主要是為了保障混凝土在灌注過程中的順暢度。導管外的混凝土面伴隨著導管的上下提拉而變化，隨著灌注時間增加，攪拌質量下降等情況發生，澆筑過程中混凝土的流動性是逐漸降低的，需根據現場實際情況對提拉幅度和速度進行動態調整。防止速度過快幅度過大，空氣進入樁身，導致混凝土疏松，造成蜂窩和孔洞等施工質量問題。灌注工作開展時，提高攪拌質量，可有效縮短連續灌注時間。

3 港口工程中鉆孔灌注樁施工常見問題以及解決措施

3.1 縮徑

縮徑產生原因一般為地質土層復雜，鉆孔速度過快、成孔放置時間較長、護壁泥漿性能不足等。預防措施是選用帶保徑裝置鉆頭，鉆頭直徑滿足成孔直徑要求，經常檢查及時修復，上下反復掃孔擴大孔徑，成孔速度控制在2 m/h以內。

提高泥漿的黏度，合理安排工序，做到銜接有序。

3.2 卡管

卡管就是導管堵塞，導管滲水或者是出現裂縫導致卡管的情況。混凝土質量不達標，級配和攪拌等施工工藝不滿足設計要求，均會導致卡管情況。防止卡管可通過兩方面控制，一方面使用合格優質材料制作導管，導管平直，內壁光滑不漏水，在焊縫時注意防止裂縫；另一方面，選擇優質混凝土，和易性、水灰比、坍落度及初凝時間滿足設計或規范要求。

3.3 樁底沉碴多

清孔不干凈或未進行二次清孔，以及吊裝鋼筋籠等工作都會造成樁底沉碴的增加。充分利用鉆桿在原位進行第一次清孔，直至孔口返漿比重持續小于1.1～1.2，孔底沉渣厚度小于50 mm時，即可放置鋼筋籠和導管。安防完成后，在混凝土澆筑前利用導管進行第二次清孔。采用性能較好的泥漿，不要用清水進行置換。

4 港口工程中鉆孔灌注樁施工技術需注意的問題

4.1 鉆孔傾斜

港口工程的施工條件一般都較為惡劣，受到環境影響的因素較大。施工時，由于施工場地條件影響鉆機安裝，導致鉆孔位置傾斜。此外，地基土層軟硬分布不規律，或摻雜大孤石和其他硬物等，也可能導致鉆孔位置的傾斜。施工前，分析施工環境，保證施工平臺平整，平穩安裝鉆機，機架垂直減少位置偏差，并在成孔過程中定時檢查和校正。施工至堅硬土層中，不強行加壓，控制鉆進速度。對已偏斜的鉆孔，控制鉆速慢速提升下降，多次掃孔糾偏。

4.2 鉆孔坍塌

鉆孔坍塌是容易出現的事故。一般在鉆孔過程中，如發現排出泥漿不斷出現氣泡，或泥漿突然漏失，則表示有鉆孔坍塌的跡象。松軟地質易造成鉆孔坍塌，為趕工期加快鉆孔速度或者在鉆孔形成后沒有及時澆筑混凝土，也會造成鉆孔坍塌。為了防止這一問題的發生，需采取必要的保護措施。通過泥漿護壁、護筒密封等方法進行保護。適當埋深護筒，使用優質泥漿，防止受外力影響出現變形。在施工中，一方面要注意鉆孔速度，另一方面還要及時進行混凝土澆筑，避免因施工組織不當造成鉆孔質量問題。

對于趁潮施工的鉆孔，要做好充分的準備工作，留出富裕時間，對實施過程中易出現的問題做好預案。在淺灘與趁潮作業時，要指派專人完成水深檢測以及報潮位的工作。

4.3 鋼筋籠上浮

施工過程中，鋼筋籠上浮現象發生頻率非常高。此類事故一般不能糾正，所以要了解上浮原因，在施工過程中盡量降低事故發生頻率。導管埋深過大可引起鋼筋籠上浮。混凝土從導流管流出后沖擊力很大，有一定的速度向上頂升，推動鋼筋籠上浮。

解決方法是保證首批混凝土的埋管深度不得小于1 m，混凝土澆筑過程中，埋設深度應該保證在2～6 m之間。導管提升不宜過快，防止導管鉤連鋼筋籠。混凝土澆筑過快也可引起鋼筋籠上浮。混凝土在孔內上升對鋼筋籠產生摩擦力，同時泥漿上升產生摩擦力，而此時鋼筋籠在導管底部以下混凝土埋深不夠，引起鋼筋籠上浮。解決方法是放緩混凝土澆筑速度，或可暫停10～15 min，待鋼筋籠穩定后再繼續澆筑。

5 總結

綜上所述，港口工程建設施工難度大、周期長、造價高，一旦發生事故會造成比較嚴重的經濟損失。所以在施工過程中，要盡量采用成熟的技術降低風險，控制成本。鉆孔灌注樁施工技術是港口工程建設中廣泛應用的技術之一，雖然適應性較強，成本合理，但也存在明顯的缺點，如在施工中無法實時觀察，對待工藝比較敏感，必須嚴格按照工藝要求開展每一道工序，任何一個環節漏洞都會造成施工事故或質量事故。所以在日常的施工中，分析該項技術本身特點和易出現的問題，梳理對策和措施，合理編制施工組織方案，確保各個環節質量，對港口工程建設具有重要的理論指導意義和應用價值。

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2095－6835（2019）07－0098－02

U655.551

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.07.098

張宇海（1982—），男，山東昌邑人，畢業于海軍工程大學，本科學歷，工程師，研究方向為港口工程。

〔編輯：嚴麗琴〕