嵌巖斜樁工藝在海工碼頭項目中的應用

劉青

摘 要：嵌巖斜樁在沿海高樁碼頭中應用普遍，施工工藝復雜，技術難度大，需要結合施工環境、地質情況，選擇高效的施工設備、先進的施工工藝，加強過程控制，確保施工質量、安全。

關鍵詞：高樁碼頭；嵌巖斜樁；設備選擇； 質量控制

一、 工程概況

本項目位于于舟山本島東北部，黃大洋南側的梁橫山島附近。工程新建一個26.6萬m3LNG卸船泊位、2個3萬m3LNG裝船泊位。采用開敞式蝶形布置型式，泊位總長876m，由4座工作平臺、10座靠船墩和16座系纜墩及引橋組成。采用高樁墩式和高樁板梁式結構。

現場潮汐屬不規則半日淺海潮，最高潮位2.38m，最低潮位-2.04m，平均高潮位為1.42m，平均低潮位為-0.82m，平均海平面為0.34m，平均水深約15m。

施工區地質情況：淤泥、粉質黏土、含礫粉質黏土、含黏性土碎石、強風化熔結凝灰巖、中風化熔結凝灰巖。中風化熔結凝灰巖為樁基持力層。

二、施工前準備工作

本工程共有9根嵌巖樁，嵌巖樁斜度為6︰1，斜樁位于碼頭系纜墩。嵌巖樁采用打入式鋼護筒，鋼護筒段直徑φ1800mm，長度約為50m，嵌巖深度為進入中風化6m。嵌巖樁基施工工藝流程：施工準備→測量定位→護筒打設→搭設平臺→嵌巖施工→樁基檢測→驗收。

1、測量定位：利用打樁船“GPS”打樁定位系統”進行測量定位，該系統定位不受通視條件和雨、霧等自然條件的影響；利用專門開發的計算軟件，實現了打樁全過程全方位的數據采集、運算處理、顯示與儲存的實時監測、施工自動化。

2、 鋼護筒打設施工：根據本工程特點，選用“浙樁#8”船進行水上護筒打設，該船為固定式三角塔架樁架，樁架高度95m，單鉤最大起重量130t，并配置拖輪、拋錨艇、自航駁船、警戒船、交通船等船舶進行輔助。打樁時采用自重下沉、壓錘、錘擊的順序進行；停錘時以貫入度控制為主，標高進行校核，以不卷邊為原則。護筒打設完成后，要及時進行護筒加固、夾樁，確保護筒的整體性及穩定性。

3、施工平臺搭設：為滿足施工需要，根據墩臺尺寸，擬建的施工平臺尺寸為24m×24m，頂面標高與鋼護筒頂面平齊。鋼護筒經過加固以后，能夠承受施工平臺、機械設備以及施工荷載，確保鋼護筒穩定。施工平臺采取鋼抱箍承重，鋼抱箍焊接在鋼護筒上，鋼抱箍上擱置縱向和橫向鋼梁（H40型鋼），頂面鋪設20mm厚鋼板，四周設置1.2m高度攔桿。

三、嵌巖樁施工

1、嵌巖樁施工工藝流程

嵌巖樁施工工藝流程：測量放樣→鉆機就位→鉆孔清泥→嵌巖成孔→清孔→鋼筋籠制安→砼澆筑、樁頭處理。

2、 嵌巖樁施工

（1）測量放樣

利用GPS或全站儀將陸上水準點標高引到施工平臺頂面，并在施工平臺頂面設置標高控制點。在鉆機就位以后，用GPS或鋼尺丈量校對鉆機中心與鋼護筒中心之間的偏差，使偏差控制在規范或設計要求以內。

（2）鉆機就位

首先，調整鉆機底座達到水平要求，并滿足穩定牢固要求。其次，調整鉆桿斜度，測量鉆桿斜度與鋼護筒斜度之間的偏差，反復調整、糾偏，直至鉆桿中心與鋼護筒中心之間的偏差小于10mm。

（3）鉆孔清泥（非嵌巖段）

開鉆之前先用測深繩量出空管長度，并用專用打撈磁石吸撈鋼護筒內金屬異物，防止鉆孔時卡鉆及損壞鉆頭。清泥施工位于鋼護筒內，鉆機采用GM-20A型，鉆頭直徑選用φ1650mm。鉆孔清泥時，選用優質粘性土造漿，有助于排渣。

（4）嵌巖成孔

（a）鉆機采用GM-20A型，為確保嵌巖樁直徑，鉆頭直徑選用φ1650mm。

（b）嵌巖施工時，啟動鉆機待反循環正常后，開動鉆機慢速下放鉆頭至孔底，當鉆頭距孔底200～300mm時應大泵量（≥108m3/h）排渣，并慢速低壓回轉。當整個鉆頭底面完全接觸巖面后，正常鉆進。鉆進時先輕壓慢鉆，待鉆頭正常工作后，調整壓力，并使鉆頭吸口不產生堵水。

（c）鉆進參數根據底層、樁徑、泵量和鉆機的經濟鉆速等加以選擇和調整。在礫砂、卵石等地層時，為防止鉆渣過多，卵礫石堵塞管路可采用間斷鉆進、間斷回轉的方法來控制鉆進速度。

（d）轉速控制：牙輪嵌巖鉆進轉速要求較低，一般以13～23r/min為宜。當初始階段、地層堅硬或軟硬不均及孔深較大時，取較低轉速；當正常鉆進時，可取較高一些轉速。

（5）清孔

鉆機清孔配置6m3空壓機，采取氣舉式反循環工藝。第一次清孔，鉆孔施工結束時，以大泵量換漿清孔，必要時配置撈渣筒清理，直至孔內沒有較大的泥團石塊，并適時測定泥漿密度和粘度。第二次清孔是在下好鋼筋籠和導管后進行，直至使孔內泥漿比重符合規范要求，沉渣等厚度不大于50mm。第二次清孔結束后30分鐘內進行混凝土灌注。

（6）鋼筋籠制作安裝

鋼筋籠在鋼筋加工場地內進行分節制作加工，并滿足設計及規范要求。鋼筋籠在起吊、運輸和安裝時應采取措施防止變形，起吊點宜設在加強箍筋部位。將4根超聲波聲測管固定在鋼筋籠內側，聲測管滿足設計要求。當嵌巖樁終孔以后，將鋼筋籠通過駁船運輸到施工現場。由130t起重船將鋼筋籠吊入鋼護筒內。

（7）混凝土澆筑

嵌巖樁采用設計標號為C35微膨脹混凝土，塌落度控制在180±20mm。混凝土由水上混凝土攪拌船攪拌，采取導管法施工。混凝土澆筑采用絲扣接頭式導管，直徑φ280。混凝土初灌時，導管底口距離嵌巖樁孔底300mm左右，初灌量應保證導管埋深達2m以上，澆筑過程中，埋管深度控制在2～6m之間，須連續澆筑，隨時測量孔內混凝土面高度，終灌標高高出設計樁頂標高1.0m以上，以保證樁頂混凝土質量。混凝土達到一定強度后，將樁頂超高部分鑿除，最后進行超聲波或鉆芯取樣檢測。

四、嵌巖成孔施工質量防治措施

1、鋼護筒卷邊處理及對策

（a）預防卷邊：鋼護筒卷邊是由錘擊能量過大、貫入度過小而產生。鋼護筒卷邊是鉆孔施工中最致命的難題，為了預防卷邊，沉鋼護筒前要充分了解和分析該區域的地質資料，以鋼護筒穩定要求控制錘擊能量和進入強風化層的深度，并且貫入度不宜小于設計指標。

（b）卷邊現象：如果在成孔時遇卷邊，鉆到鋼護筒底部端口處，鉆機會出現異常現象，如鉆機沖擊與振動特別劇烈，撥鉆跳動強烈等，證明存在卷邊。一般卷邊狀態主要有兩種，即①平卷邊；②翻卷邊。

（c）卷邊處理及對策

沖擊法：沖擊法對翻卷邊狀態較為有利，可在孔內拋入石塊，用特制沖錘多次反復沖擊，沖錘沖程不宜大，能夠通過多次沖擊將端口擴大，可以將卷邊沖掉，撈出鐵屑或小鐵塊。

直接鉆進法：對卷邊不嚴重的情況，采用硬質合金契齒滾刀鉆頭，控制好鉆壓、鉆速，能夠慢慢將卷邊切割掉。

水下切割法：對卷邊比較嚴重的情況，采取有關安全措施后，由潛水員進行水下切割卷邊和變形部位。

2、坍孔處理

由于是斜樁，在強風化巖層容易發生塌孔及串孔，中風化巖往往裂隙發育，也易發生坍孔。坍孔處理方法：

① 吊下鉆機，接長鋼管樁，用大功率液壓振動錘將鋼管樁振下，穿過坍孔段，在實際施工中，有接長鋼管樁2～3次的，這是因為基巖是凝灰巖，中風化巖層又較厚，裂隙十分發育。

② 澆注低標號混凝土，使混凝土達到一定強度后二次成孔。

③ 用地質鉆機在樁中鉆孔，壓力注漿，使漿液滲入巖層裂縫。

④ 改用泥漿護壁鉆進。

以上幾種方法，在實際施工中均采用過，考慮到施工進度，前二種方法較好。

參考文獻：

[1] 李興宇.大口徑鋼管斜樁嵌巖施工技術與措施[J].探礦工程（巖土鉆掘工程）. 2004（06）： 11-12.