港口工程中的鉆孔灌注樁施工技術探討

葉成斌

摘要：我國近些年對外貿易發展良好，這就對港口提出了更高的要求，我國也加大了升級建設港口的力度，從而更好地推動我國經濟發展。在建設港口工程中，由于受到較為復雜的環境的影響，需要較多資金，所以在港口施工中應當確保工程質量。當前我國港口建設常常采用鉆孔灌注樁施工技術，其能夠將上部結構的荷載傳遞到深層土層中，無需耗費過多時間，有著十分便捷的施工條件和技術，并且適應性很強，所以無論是新型港口工程還是改建擴建港口項目中都對該項技術有著較為廣泛的應用。

Abstract： China's foreign trade has developed well in recent years， which puts higher demands on the port. China has also stepped up efforts to upgrade and build ports， so as to better promote China's economic development. In the construction of port projects， due to the impact of a more complex environment， more funds are needed， so the quality of the project should be ensured during port construction. At present， China's port construction often uses bored pile construction technology， which can transfer the load of the superstructure to the deep soil layer， without spending too much time， has very convenient construction conditions and technology， and is highly adaptable， so no matter it is a new port project or a reconstruction or expansion port project， it has a wide range of applications for this technology.

關鍵詞：港口工程;鉆孔灌注樁;施工技術

Key words： port engineering;bored pile;construction technology

中圖分類號：U655.55? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）35-0052-03

1? 鉆孔灌注樁技術分析

鉆孔灌注樁有著諸多優點，比如較強的適應性，簡單的施工工藝等，當前在橋梁工程等領域已經有著十分廣泛的應用，但是還比較少應用于港口工程當中。由于港口工程建設處于十分特殊的環境中，對技術方面有著較高的要求，并且上部荷載較大，要求施工要在短期完成，面臨著諸多的難點。當前很多港口工程建設當中選用的是樁基形式、鋼管樁、預制樁等基礎類型。和鋼管樁、預制樁相比，鉆孔灌注樁無論是承載力還是成本方面都有著更加明顯的優勢，可以在港口后方建筑工程、小棧橋式碼頭、內河小碼頭等工程中應用。港口碼頭需要處于臨水區域，有著較差的地質條件，在承載力上存在嚴重不足，可以選用鉆孔灌注樁基礎來確保港口工程建設基礎能夠滿足地面建筑建設需要。此外，在重力式沉箱碼頭后軌道梁中也可以應用該技術，保證其垂直荷載承受力，能夠節省很多資金，并且外部環境影響相對較小。

2? 港口工程中鉆孔灌注樁施工技術分析

正循環施工技術和反循環施工技術是鉆孔施工的兩種方式。正循環鉆孔施工主要利用的是回轉裝置，回轉裝置帶動鉆桿和鉆頭將巖石切削破碎，然后利用泥漿泵通過鉆桿內腔將泥漿注入到孔底，注滿后殘渣會上升將其收集到沉淀池中，經過沉淀凈化能夠繼續使用。反循環鉆孔施工主要施工方式是首先在樁頂做好護筒的設置，將泥漿池中的泥漿注入到鉆孔中冰河結合鉆渣，混合物在真空泵的作用下進入到鉆頭進渣口，泥石泵和出漿控制閥將鉆桿內腔流過的混合物排泄到沉淀池中進行凈化處理，然后繼續使用。具體施工技術如下所示：

2.1 設置施工平臺

鉆孔灌注樁施工作業的基本場地是施工平臺，施工平臺的性能直接決定了能夠順利、按時完成港口施工工程。港口工程中施工平臺建設在水上，受到較多影響因素，所以對其質量有著更高的要求，在設計施工中應當對現場地質、水文條件、施工環境等各個因素進行綜合考慮，確保施工水位、波浪等不會對平臺穩定性產生威脅，從而便于后期使用和拆除等工作的完成。應當確保其安全性，無論是位移還是沉降、傾斜都要滿足標準規定。在深水區的樁位可以用樁基平臺，淺水區樁位處于相對較好的地質區域可以采用筑島平臺，在風浪大且水深的區域可以使用導管架平臺。

2.2 埋設護筒

在港口工程中，護筒埋設的標準要求十分嚴格。首先，應當選用堅固耐用的護筒，可以采用具有一定剛度和強度的鋼板進行焊接。護筒內徑應當不超過樁徑300毫米從而更好的對上部結構穩定性提供保障。可以采用錘擊打入方式埋設水域護筒，并且應當做好導向和定位實時進行護筒監控。考慮到波浪的影響，護筒定稿比施工水位要高出1.5-2.0米左右。為了避免施工中出現鉆頭碰撞到護筒的問題，應當密切關注護筒內部是否出現冒水問題，如果出現此現象那么鉆孔工作應當立即停止并且不得移動護筒，如果護筒出現位移應當進行調整后方可繼續施工。

2.3 清孔換漿

檢查終孔質量，如果滿足了設計要求應當立即清理干凈孔底雜物，避免樁基承載力受到過后沉淀物的影響出現下降的情況，同時應當避免泥漿沉淀對鉆孔穩定性產生不良影響甚至出現坍塌事故。清孔換漿工作應當根據土層性質、沉渣厚度要求等相關參數做好設備的選擇。進行兩次清孔換漿后方可進行混凝土澆筑施工。將各個方位導管進行輕微活動，利用泥漿將樁孔底部和四周沉渣進行沖擊并且帶出。對泥漿性能指標和孔底沉淀厚度進行檢查，只有在泥漿性能滿足要求后方可下一步施工，如果沒有達標那么需要繼續清孔。

2.4 鋼筋籠的制作和安裝

在制作鋼筋籠時應當嚴格控制施工材料，做好除銹、截斷、機械連接、點焊連接等處理工作，保證鋼筋籠所用材料的質量。可以采用整體制作方式或者分段制作方式，具體應用中根據運輸工具、安裝條件等各個因素進行確定。應當采取有效措施做好鋼筋籠保護，避免搬運或者吊裝過程中鋼筋籠出現變形。加勁箍筋是常用的固定鋼筋籠內側的裝置，每隔兩米焊接一個加勁箍筋，在內部每隔三四米設置臨時加強架，保證加強架后期能夠自由拆卸。用混凝土墊塊在鋼筋籠各個主筋上按照一定距離進行設置，最后固定好鋼筋籠，可以采用導向鋼管為固定工具。在安裝鋼筋籠時，保證豎直進入到孔洞中避免對孔壁產生碰撞。如果下放過程出現阻力那么應當避免強行下放，應當對下放問題進行分析和查找。為了保證鋼筋籠安裝的質量，可以用混凝土導管縱向導軌進行內部安裝調節。

2.5 灌注水下混凝土

①在灌注水下混凝土前首先應當對施工人員的技術資質和施工技術進行檢查和考核，確定其是否能夠滿足標準要求。如果灌注樁施工選用的是分包商承擔那么需要對承辦單位的管理能力、技術水平等進行考察，只有符合規定的施工隊伍才可進行灌注樁施工。其次，應當制定市公司方案并且制定完善施工技術組織方案。再次，施工隊伍在施工前應當檢查圖紙和施工方法，并且對施工設備運行情況進行嚴格檢查，嚴格檢驗材料質量。最后，應當核對材料、設備、施工工藝、施工技術等，確保其能夠滿足標準要求。

②完成二次清孔后進行水下混凝土灌注，在施工中最后一道重要的工序就是水下混凝土的灌注。灌注樁的施工質量從很大程度上受到施工技術水平的影響，為此，應當高度重視施工過程和技術。混凝土的流動性較大，應當嚴格控制坍落度，通常將港口工程混凝土坍落度設置在180-220毫米之間。可以摻粉煤灰和減水劑將混凝土的和易性有效提升。石料應當盡量選擇直徑在5-3毫米之間的卵石，最大粒徑也要控制在40毫米以內從而避免在施工中出現卡管的問題。應當均勻地拌和混凝土，將混凝土灌注時間和運輸距離進行縮短。

③應當堅持連續灌注的原則，避免中斷。做好混凝土使用量的控制，首批混凝土灌注前需要壓出導管內的水并且保證初次埋入長度符合要求。在灌注混凝土中應當對混凝土面和護筒頂面距離進行測量并且對導管埋入深度進行計算。通常情況下將深度控制在2-6米之間。精確計算導管提升速度，避免在提升導管的過程中速度過快將底管提出。為了保證灌注樁質量，應當將混凝土灌注到樁頂超出一米的高度。灌注完成后將鋼護筒拔出。在完成全部灌注后要進行灌注樁的養護，開挖承臺基坑，將樁頭鑿出，然后通過聲測管對施工質量進行檢測，只有質量達標后方可繼續進行下一環節施工。在養護階段，如果溫度地域0℃那么需要采取有效的措施進行保溫，確保混凝土澆筑溫度在5℃以上。如果溫度比30℃高那么需要采取措施進行緩凝。如果施工區域存在較差的地質、較大的樁徑、密度較大的泥漿，那么灌注高度應當適當提高。在接樁或者承臺施工前需要鑿除超灌部分。鑿除之后確保原有結構的穩定性和密實度。

④如果不得已出現非連續性澆灌水下混凝土那么需要做好現場高度重視，要確保漏斗中混凝土已經下落，牽動導管，對孔口反漿情況進行仔細觀察，不再出現反漿情況后方可繼續將混凝土加入到漏斗中。設置牽動導管能夠保證后續混凝土下落更加順暢，否則很容易出現導管中混凝土由于過長時間的停留而流動性降低，增強和導管之間的摩擦阻力，導致骨料直流增強混凝土和管壁摩擦力，造成混凝土無法順利下落甚至出現斷樁情況。同時，如果混凝土下落困難會造成有大量的孔隙存在粗骨料間，后續加入的混凝土會導致內部氣囊增壓將管節間密封膠墊擠破，發生滲漏水問題，還可能導致混凝土出現蜂窩病害，甚至對樁的質量產生不良影響。

2.6 導管的提拉

提拉導管的目的是確保能夠順暢地完成混凝土灌注工作。隨著導管的上下提拉，導管外的混凝土面會發生變化，避免發生攪拌質量隨著灌注時間的延長而下降的問題。混凝土流動性會隨著澆筑時間延長而逐漸降低，應當以現場實際情況為基礎動態調整提拉幅度和速度，避免幅度過大速度過快造成樁身混入空氣出現蜂窩、孔洞，也要避免幅度太小速度太慢導致混凝土流動性嚴重下降。

3? 港口鉆孔灌注樁施工的主要問題與處理措施

3.1 常見問題

3.1.1 鉆孔位置和垂直偏差過大

鉆孔過程中如果遇到障礙物會導致垂直偏差增大、鉆孔后平面位置發生變化。如果鉆孔位置出現偏差那么就無法穩定、安全地完成設備的安裝，所以，在鉆孔過程中應當做好位置的確定和監控。此外，地面質地也會影響鉆孔垂直度，如果地質軟硬不同，那么施工人員在鉆孔過程中就很難平衡地操作設備，無法保證鉆孔質量。如果土層中存在混亂的硬物、石頭也會導致鉆孔位置不準確。

3.1.2 孔壁坍陷

在鉆孔過程中非常容易發生的質量問題之一就是孔壁坍塌。造成孔壁坍塌主要是因為突然漏失入股泥漿和泥漿中氣泡量過大，同時土質疏松、護筒內水位不高、泥漿護壁不好等也是常見原因。在鉆孔過程中應當對鉆孔速度提高重視，做好時間的控制，確保孔壁的穩定性。

3.1.3 漏漿問題

在護筒發生傾斜或者位移時會出現漏漿甚至是地基整體下沉的問題，對整體工程的施工進度都產生不良影響。此外，鋼筋籠上浮、卡管、混凝土流失、斷樁等也是廠家的造成漏漿現象的原因。

3.2 防治措施

3.2.1 防止鉆孔位置和垂直偏差過大的方法

為了避免鉆孔過程中出現較大的偏差首先將土層中的硬物處理干凈，為此，需要提前備好沖抓鉆機，在正式鉆孔施工之前首先利用設備將土層中的硬物震碎，最后粉碎這些硬物，在確定土層中不會存在威脅鉆孔施工的物品后方可正式開始鉆孔作業。如果在陸地上進行港口工程建設為了降低出下不均勻枕木落地的問題可以提前處理好枕木，保證枕木能夠平衡地落到平整的陸地上。如果在枕木施工中受到了影響那么首先應當將排架穩定住，確保鉆機和鉆架處于平穩的狀態后方可繼續作業。應當保證起吊滑輪和水平線相同從而保證鉆機的平穩性。鉆機的選取過程中需要充分考慮鉆桿剛度和鉆機自身的重量，為了取得更好的效果在操作前應當合理確定鉆機類型，并且擊碎土層硬物，保證緩慢地完成鉆孔施工。如果處于不平衡土質中那么為了保證能夠達到平衡狀態應當填入相應的沙石料，只有土層平衡后鉆孔才能將尺寸偏差降低。

3.2.2 防止孔壁坍陷的解決措施

港口工程所在區域的土質大多都是較硬的，為了保證施工效果應當將護筒填埋量加深，然后密封處理好周圍結構，例如可以用黏土、稻草進行密封處理，這樣不但能夠保證護筒埋設的效果還能夠節省成本。必須在操作過程中做好水位控制，確保泥漿水位比地下水高，從而在施工中將灌漿時間縮短，降低出現坍塌的概率。

3.2.3 預防漏漿問題的措施

成孔之后需要清洗干凈孔內的雜物，判定灌注的時間應當以孔內沉渣基礎情況為根據。在清孔中需要保證將壁中的泥漿清洗干凈，并且清洗干凈孔底所有的沉淀物。在完成清孔和終孔之后應當對孔徑和傾斜度等指標進行專業測量。如果出現直徑縮小、超過垂直線等質量問題需要采取方法進行處理，確保施工質量，避免對后續工作產生不良影響。沖進施工中需要加強管理和檢查各個環節，每個小時都要檢查繩卡等重要位置，密切關注是否出現卡鉆、掉鉆等現象。工程項目的施工組織管理應當嚴謹，確保施工效果。試驗室在鉆孔中需要采集芯樣進行檢測。完成沖孔作業之后需要加強管理混凝土灌注施工，避免出現過多的沉渣。在混凝土灌注施工中首先應當將孔徑距離進行明確，從而更好地將混凝土灌注量進行計算。灌注混凝土的過程中需要對其配合比進行嚴格控制，否則容易影響混凝土應用效果。灌注期間需要對泥漿多想指標進行密切監測，謹防出現漏漿等施工問題。

3.2.4 預防斷樁問題的措施

在成孔后首先需要將孔內雜物清理干凈，用沖洗液充分進行清孔，并且沖孔時間要根據孔內沉渣情況進行確定，只有清孔達標后方可進行混凝土灌注作業。還要實時控制好混凝體面標高和導管埋深情況，保證導管能夠準確可靠地進行提升。此外需要保證混凝土灌注的連續性，做好速度空中，提前做好停水停電的預防措施。

3.2.5 孔底沉渣控制

造成沉渣的原因主要包括四點，其一，沒有充分做好二次清孔;其二，清孔后灌注作業拖延導致大量泥漿沉積在孔底;其三，泥漿比重較小或者混凝土注入量不足導致出現嚴重的浮起沉渣;其四，沒有合理地進行鋼筋籠吊裝，導致孔壁碰撞大量泥土造成混凝土灌注質量不佳。為了嚴格控制好沉渣問題，應當重點從以下幾方面進行控制：第一，將鉆頭及時從成孔后的孔洞中提出保證距離在100-200毫米，保持較慢的空轉速度，循環清空至少30分鐘。第二，有效控制泥漿的粘度和比重，保證其性能。第三，吊放鋼筋籠要確保其和樁中心一致，避免碰撞孔壁。第四，制作鋼筋籠中采用冷壓接頭工藝，施工中對接質量和效率要提高，盡量縮短空孔時間，減少沉渣形成量。第五，完成鋼筋籠放置后檢查沉渣情況，如果沉渣較多需要二次清孔。

4? 港口工程中鉆孔灌注樁施工技術需注意的問題

①提前規劃好承樁區域，將施工時間和安全保障方案合理安排，施工前將各個工作內容責任詳細分配，并且提前制定應急方案，一旦出現問題及時處理，避免造成嚴重的損失。應當安排專門的人員監測水位深度、水位變化等指標，及時記錄和通報。

②將泥漿質量提升，保證在砼到現場結束后進行二次清孔。

③混凝土灌注到鋼筋籠底部時需要將放料速度降低從而避免出現上浮問題。

④下放導管前在管內部涂滿油，確保管壁光滑，同時要做好橡膠密封圈安裝，保證密封性。

5? 結語

港口工程需要較長的施工周期，投入大量資金，且施工難度較大，如果出現事故造成的經濟損失和社會影響較大，為此，應當盡量優化施工技術，提高施工現場質量和安全管理。在港口工程建設中，鉆孔灌注樁施工技術有著越來越廣泛的應用，成本較低，有著較強的適應性，但是在施工中難以實時觀察內部情況，所以每道工序的開展都需要嚴格控制，避免出現質量安全問題。在未來應用中，應當積極引入先進的信息技術，提高對鉆孔灌注樁施工的實時監控，優化施工方案，從而更好地提高港口工程建設效果。

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