試論港口碼頭工程水下鉆孔灌注樁施工工藝技術

鄭永梓 廣東正方圓工程咨詢有限公司

在港口碼頭工程施工過程中，鉆孔灌注樁施工需要在水下完成，不僅工序較多，同時提出了較高技術水平要求。作為隱蔽工程，水下鉆孔灌注樁施工質量將直接影響工程整體建設水平。因此，還應加強施工工藝技術的研究，以便在充分發揮技術成本低、污染小等優勢的同時，保證灌注樁能夠穩固承載上部載荷，繼而使工程施工質量能夠達到碼頭建設需求。

圖1 灌注樁施工立面圖

1.工程概況

某港口碼頭工程屬于主體項目，由北向南依次完成1#-4#泊位的“蝶形”布置。碼頭采用高樁梁板結構，平面由工作平臺+系攬墩構成，采用φ2200mm灌注樁作為樁基。碼頭墩臺為12×12m方形，樁基采用φ2600mm灌注樁。工程水下地質條件復雜，最上層為淤泥和淤泥質粘土，其下依次為砂混淤泥、中砂、碎石混粘土、砂礫粘性土、強風化巖、中風化巖。為保證樁基深入分布有孤石的強風化層，需要采用鉆孔灌注樁施工工藝。

2.水下鉆孔灌注樁施工工藝技術

2.1 沉樁施工

在水下施工階段，需要根據建筑單位提供測量控制點完成控制網布設，在護岸上布置主要控制點，使施工坐標基線與引橋軸線平行或垂直。完成測量校核后，考慮到工程采用鋼套管徑在φ1600-2600mm之間，壁厚在18-20mm之間，需要加強錘擊能量控制，在保證樁尖進入水下巖層的同時，避免套管發生變形問題。結合施工條件，需要先對引橋樁進行典型施打，之后對平臺和纜墩樁進行沉樁施工。在引橋樁施工階段，泥面標高需要控制在-1m到12.2m的范圍內，由于低潮水深無法達到沉樁要求，需要在趕高潮水深條件下施工。根據設計的平臺荷載最大值，需要完成施工平臺搭設，如圖1所示，引橋每個排架設置2根樁，采用小鋼套管施工，標高控制為750mm，確保泥漿面在水位之上，以免樁內泥漿性能受到影響。利用打樁船對沉樁進行捶擊，樁尖以下成孔直徑較之外徑小200mm，能夠避免塌孔問題的發生。在沉樁施工階段，需要對施工過程進行記錄，加強現場情況分析，使關鍵工序得到合理安排，必要時適當增加小鋼套管數量，以便使平臺承載能力符合設計要求。

2.2 鉆孔施工

鉆孔施工前應保證鉆機和配套設施就位，能夠正常進行水電供應。由于樁徑不同，工程施工需要配備JK8、JK10和JK12.5三種型號的鉆機。由于施工在水下進行，需要加強水文資料和氣象條件分析，根據水漲落情況確定鉆孔部位發生問題的可能性，發現問題及時固定鉆孔內水頭。鉆孔采用正循環鉆孔施工方法，在鉆機轉動時將帶動鉆桿和鉆頭運轉，破土削石的同時，利用泥漿加強孔壁保護，帶走孔內部分殘渣。泥漿經過泵到達鉆桿內后，從鉆頭噴出，使得碎渣沿著鉆孔于鉆桿空隙溢出，流入泥漿池沉淀，用于下次施工。經過反復施工，可以完成孔內碎渣清理。工程施工將遭遇不均勻底層，應先利用剛度大、重量大的JK12.5鉆機施工，遇到孤石或巖層減慢鉆進速度。遇到厚度較大的砂層，將泥漿比重和粘度提高，促使護筒內水位始終比地下水位高，需要時向孔內拋填片石和粘土。

2.3 清孔施工

水下鉆孔施工關鍵在于加強沉渣和孔深控制，需要根據孔深測量結果實現孔底沉渣厚設計。為保證施工質量，需要加強清孔施工，通過不斷更換孔內泥漿降低相對密度和粘度，使孔底沉渣得到減少。在完成殘渣清理的基礎上，孔底土層才能作為樁底支撐，促使灌注樁的承受力得到提高。因此在混凝土灌注前需要加強清孔，端部承力的主樁孔深比設計值增加50mm，沉渣厚不超50mm，摩擦樁孔深達到設計值，沉渣厚不超100mm。

完成孔深檢查后，需要采用空壓式吹砂管實施清孔，借助軟風管將空氣送至管底部，利用吹砂管將相對密度小的混合物排出。使用的泥漿比重不超過1.25，含砂率小于8%，粘度不超28Pa·s。在沉渣得到清理期間，泥漿將加速流動，使得沉淀的泥漿回流，孔管水位得到保持，直至達到設計要求。通過清孔可以避免泥漿沉淀，防止樁孔倒塌，促使混凝土灌注施工質量得到提高。

2.4 鋼筋籠安裝

在安裝鋼筋籠階段，需要在岸上完成鋼筋籠分段制作和連接，應確保相鄰主筋接頭錯開，距離至少達到500mm，相同截面接頭數不超主筋根數一半。主筋內側利用箍筋防止結構變形，每隔2m完成一根箍筋焊接，每隔3-4m設置可拆卸十字形加強架，用于臨時穩固結構，周圍主筋設置混凝土墊塊。利用導向鋼管對安裝位置進行固定后，順著鋼管可以將鋼筋籠吊入孔中，做到分段放置。對鋼筋籠進行垂直連接后，應確認垂直度達到施工要求。為確保鋼筋籠能夠擠入孔壁，需灌注混凝土主筋，保護層厚50mm，完成輪形保護塊制作。鋼筋位于中間，在主筋外側焊接。此外，為避免鋼筋籠在灌注施工期間上浮，需要在每個籠子的同一截面主筋上完成3-4個“倒刺”焊接。

2.5 灌注施工

完成二次清孔后，將孔底沉渣厚度控制在50mm以內，可以進行混凝土灌注。使用的混凝土應保證具有較強的和易性，能夠滿足水下施工要求。為此需要添加適量減水劑和粉煤灰，并選用5-30mm卵石作為石料，粒徑在40mm范圍內，避免卡管問題發生。采用導管進行混凝土灌注，管長距離孔底約30-50cm，中間不能停頓或發生滲漏，應確保上下平順。初次灌入使用的導管應達到混凝土以下0.8m位置，結束后深度在2-4m范圍。灌注期間混凝土坍落度在18-22cm范圍內，樁頂對50-100cm浮漿鑿除層進行預留。實際施工采用φ250mm導管，經過水壓試驗可以確定回路具有較好密封性。阻水塞采用砂包結構，施工前確認質量合格。施工期間，使用從攪拌泵出來的混凝土，應嚴格按照配比加強水灰比控制，保證材料具有較好流動性，不會出現離析現象。灌注期間加強孔內土結構和水位下降觀察，確認不出現返漿現象后繼續向漏斗添加混凝土，灌注后垂直將導管拔出。完成灌注施工后，需要加強混凝土養護，溫度低于0℃需要加強保溫，高于30℃需要采取措施減慢混凝土凝固速度。受周圍地質條件影響，如果孔內泥漿密度過大，樁徑過大，還要使灌注高度得到適當增加。而接樁前只要對超出的部分進行鑿除，就能保證后續施工順利進行。

3.結論

綜上所述，港口碼頭工程施工條件較為特殊，還要結合水漲落情況合理進行鉆孔灌注樁施工，以便使工程施工質量和安全得到保證。實際在工程建設階段，還應加強對沉樁施工、鉆孔施工等各個工序的把控，以便使工程施工質量得到全面提升，為工程的可持續發展奠定扎實基礎。