碼頭基礎改造工程中的升漿加固施工技術

李子昂 渤海石油航務建筑工程有限責任公司

基于升漿加固施工技術可被有效利用于港工建筑物水下施工作業，是當前行業內較為可行的一種方法，對于港工建筑物破損而言更具適用性，在保障工程質量的同時發揮出優良成本效益。

1.工程概況

本文針對某碼頭基礎改造工程展開探討。在當前海油工程持續發展背景下，既有的滑道無法滿足實際需求，為保障產品加工效率，提升場地加工能力，計劃在4#、5#兩滑道之間增設裝船出海口，以達到對碼頭改造的效果。整個改造區域面積為1200m2，主要將原有的胸墻拆除，并對碼頭基礎部分實行升漿加固措施。

2.現場漿液選擇試驗

在項目改造過程中，要對大量拋石棱體實行壓力滲透灌漿施工，考慮到該結構孔隙偏小的特性，經分析后初步選定為水泥凈漿與水泥砂漿兩種。項目所在區域較為復雜，經較長一個階段后容易出現沉降密實現象，無法準確分析拋石基礎孔隙率實際情況，為進一步探討漿液的使用性，實行了鉆孔注漿試驗，以便展開對比分析。

2.1 水泥凈漿試驗

在項目升漿區設置兩個孔位，以便展開旋噴水泥漿試驗，通過現場配置的方式得到漿液（遵循水灰比1：1原則），基于高噴臺車展開施工作業。

在旋噴管底部增設了2個φ2mm噴嘴，進入到注漿環節時保持漿壓力36MPa不變，同時風壓力以0.6MPa為宜，將設備的旋噴管置入孔底以便展開施工作業。就理論層面而言，經施工后若形成了旋噴樁，此時各旋噴孔壁都會達到封閉狀態，通過壓力作用泥漿會持續向上擴散，在短時間內返升到孔頂，到達此狀態后便出現了孔口返漿現象。而經試驗分析后得知：經過20h的持續注漿后，所使用的水泥漿總量達到80余立方米，但并未發現孔口有任何返漿現象。經分析后得知，基床中各塊石有較大孔隙，直接與周邊的海水聯通，受高壓的影響漿液懸浮于海水之中，出現泥漿流失現象，難以有效附著在拋石塊體上。因此，水泥漿液對于此類地質而言不具適用性。

2.2 水泥砂漿試驗

與上述試驗相類似的是，依然選取2個孔位，適配有砂漿泵設備，在后續注漿中可提供高達5MPa的壓力。將配制好的水泥砂漿運輸至現場，經由濾網過濾處理后轉至儲漿罐中（設置有低速攪拌機，以起到避免砂漿沉淀的效果），在儲漿罐下方連接一個砂漿泵，經由軟管將漿液轉移至注漿管內。在展開升壓注漿作業時，要利用浮子測錘做進一步的觀測，準確掌握漿面高度情況，同時分析砂漿泵運行壓力，以確定注漿管的埋深情況。伴隨漿液的提升，會帶來注漿管隨之上浮現象，每完成一次提升后，都保證注漿管埋深在0.6m以上，經長達10h的持續升壓后，實際單孔注漿量達到20m3，觀察孔口出現了返漿現象，意味著整個升漿作業完成，試驗成功。綜合上述分析，最終將水泥砂漿作為基礎加固的主要材料。

3.漿液配制

3.1 對制漿材料的要求

具體選用的是M20水泥砂漿，并摻入PC42.5復合水泥與適量細砂。考慮到砂漿流動性要求，在配制過程中還要得到粉煤灰與高效減水劑的支持。關于原材料的使用，若水泥受潮且出現結塊現象，堅決不允許投入使用；細砂粒徑最大值為2.5mm，同時將細度模數控制在1.8～2.2；要使用專用水工混凝土水，同時各類外加劑的用量要足夠合理。

表1 砂漿配合比

3.2 漿液的配合比

試驗中進行了多次試配，最終確定可行材料用量，具體如表1所示。

3.3 漿液的性能指標

合理控制砂漿流動度是保障混凝土質量的關鍵，具體以16～25s為宜；砂漿初凝12～14h；實際泌水率必須達到控制在5L以內，強度為M20。

3.4 升漿鉆孔設備

本次基礎改造工程需使用到大量鉆孔（共計1000余個），各孔間距保持在0.8～2.0m范圍內，基于對項目實際情況等多方面因素分析，選定為XY-2G鉆機，在滿足工程需求的同時還具備靈活性好等優點。值得注意的是，此鉆機鉆進功率較大，適配有多個檔位以滿足不同環節的需求，運行狀態平穩，鉆進速度快且成孔質量好，正適應于本項目鉆孔過多的要求。

4.施工技術及控制要點

4.1 施工工藝流程

具體為：鉆機造孔→清淤→升漿施工→漿面觀測→施工結束。

4.2 鉆機造孔

從工程實際情況考慮，主要對拋石、機床塊石等展開鉆孔施工，結束造孔作業后啟動卷揚機，通過300kg吊錘展開施打作業。合理控制錘擊鉆孔深度，要以區域內強風化巖頂面為基準確定，通常情況下孔深介于18.8～22.6m。在鉆進環節，需要嚴格控制水量、進尺與壓力，這是保障鉆進效率的重要條件，并安排專員做好記錄工作。

4.3 升漿前基床清淤

由于是基于老碼頭的改造工程，在過去長時間使用后，會加大基床拋石塊體間隙，大量淤泥存留在其中，嚴重制約了升漿漿液與拋石塊體的結合效果，大幅降低升漿體強度，因此在施工前做好淤泥清理工作至關重要。在本項目中，采用的是“預擾泵抽”的方式，結束鉆孔作業后，需要在同排增設充氣孔與吸水孔，為提升底部石頭縫隙內漿液的流動性，要使用油氣分離機向其中持續性充氣，并且需得到泥漿泵的支持，將殘留在其中的渾濁物清理出來。施工采用的是兩排一組的方式，遵循此方法持續施工。結束上述工作后給予沉箱1～2d靜置時間，分析注漿管內泥層是否達到深度清理狀態，否則需要再次展開上述抽泥操作。

4.4 升漿施工

從一側展開，沿著橫向持續向對側推進，具體而言，需要展開第一排孔施工作業，持續作業且漿面達到特定高度后，方可展開第二排孔施工作業，基于這一方式持續施工，對于任何一個施工區域而言，都要優先對巖面高程較低的部分展開操作。為保障沉箱升漿質量，在此之前需要分析漿液性能并做出調整；同時試運行注漿設備，確保各項參數切實可行；此外，注漿管起拔與試水試驗必不可少，注漿管需脫底面并為貫通狀態，要求單次起拔高度在10cm以內。注漿遵循連續作業原則，通過拌和站集中配制，所得漿液利用罐車運輸至指定區域。在后續注漿環節，要將砂漿進一步轉移至儲漿罐內，為避免砂漿沉淀現象，所適配的攪拌機要保持低速運行狀態，通過灌漿管將漿液持續注入到各塊石孔隙中，形成具有足夠強度的固結體。

4.5 漿面觀測

要求在雙數排孔內增設3個觀測管，浮子測錘長度為40cm，達到1.98g/cm3的密度要求，且注漿管置入漿面的深度至少要達到0.6m。

4.6 施工結束

完成上述施工后起拔注漿管，使其與沉箱底板的間距至少為4m；關于棱體區域的施工作業，若漿液持續上升且到達棱體頂高程后便完成了施工作業，此時可起拔注漿管。

5.試驗檢測

5.1 砂漿抗壓試驗

在此之前，要對工程所需材料做全面檢測，任何不達標材料不可投入使用，完成養護作業后做強度檢測。

5.2 取芯抗壓試驗

結束注漿施工，經一段時間且達到特定強度后（通常情況下需20d），可利用鉆機取芯，將所得芯樣編號，展開28d抗壓試驗，分析各項指標實際情況，確保達到工程既定要求。

6.結束語

港工建筑物具有特殊性，成型后無法拆除，同時更換也面臨較大難度。基于此，在對既有碼頭水下基礎展開改造作業時，最為可行的是就地加固法，具體又以升漿加固的方式最為可行，在提升施工速度的同時還可有效控制成本，周邊建筑物不會因施工而受到過多影響。本文則對該方法做出系統性探討，提出一些可行的技術要點，以期提升升漿加固技術應用水平，為各類碼頭基礎改造工程提供參考。