某碼頭工程沖孔灌注樁施工工藝研究

陳茂生 渤海石油航務(wù)建筑工程有限責(zé)任公司

1.工程概況

擬建碼頭位于桂平市長安工業(yè)園區(qū)，郁江右岸，上距貴港航運(yùn)樞紐約102.8km，下距桂平航運(yùn)樞紐約6.8km。郁江特大橋位于碼頭上游約2.4km，桂平郁江二橋位于碼頭下游約1.8km。項(xiàng)目采用灌注樁工藝，本工程灌注樁超前鉆施工共計(jì)44根，其中φ800mm型灌注樁20根；φ1200mm型灌注樁16根、φ1400mm型灌注樁8根。灌注樁施工前需對施工場地進(jìn)行整平并修建圍堰，整平標(biāo)高約+33m，圍堰區(qū)域由擬建碼頭前沿線向江側(cè)推進(jìn)1.5m，圍堰采用岸坡開挖土石修建，為灌注樁超前鉆施工形成陸地施工條件。

2.超前地質(zhì)鉆孔

2.1 鉆探操作和程序

（1）本項(xiàng)目中鉆孔直徑至少達(dá)100mm；（2）主要包含如下工藝流程：測放孔位→鉆進(jìn)就位→正式鉆進(jìn)→提鉆→取巖土芯→檢測鉆孔施工效果并記錄→清孔。（3）對于軟土或砂土等特殊地質(zhì)條件，鉆孔時(shí)明顯加大縮孔概率，需加強(qiáng)質(zhì)量控制，并做好施工信息記錄。

2.2 巖芯采取率的控制措施

（1）依據(jù)巖石狀態(tài)合理調(diào)整巖芯采取率，對于巖石較完整的情況該值至少為80%，破碎狀條件下達(dá)到65%或更高；（2）綜合考慮地層條件以及施工所用鉆具的長度，在此基礎(chǔ)上確定合適的鉆探回次；（3）鉆探過程中兼并采用泥漿護(hù)壁的方式，以確保鉆孔穩(wěn)定性；部分土層分布在地下水位上方，以干鉆較為合適。

2.3 編錄和描述

（1）施工中做好現(xiàn)場檢測工作，并將相關(guān)信息記錄好，如鉆探進(jìn)尺、各層厚度情況；針對厚度＞0.5m的地層，此條件下的地質(zhì)情況應(yīng)做到分層描述；（2）巖石描述除了基礎(chǔ)的名稱、顏色、成分外，還需包含構(gòu)造、節(jié)理發(fā)育程度等深層次的信息。

2.4 巖芯保留和拍照

地質(zhì)編錄要依據(jù)特定流程有序推進(jìn)，為各孔生成相應(yīng)的巖芯彩色數(shù)碼照片，并標(biāo)記好孔號、終孔深度等相關(guān)信息。

2.5 勘察報(bào)告綜合評價(jià)

樁基施工質(zhì)量的評價(jià)可通過樁端持力層超前鉆的方式而實(shí)現(xiàn)，此項(xiàng)工作由施工和設(shè)計(jì)兩個(gè)單位攜手完成，生成具有參考價(jià)值的地質(zhì)資料，以便給施工階段的設(shè)計(jì)變更提供依據(jù)。實(shí)際施工中，樁端持力層易出現(xiàn)突發(fā)情況，此時(shí)必須做好超前鉆探工作，明確實(shí)際地質(zhì)條件對施工所帶來的影響。

3.灌注樁沖孔施工

3.1 測定孔位

平面基點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)是施工中的關(guān)鍵要素，要求建設(shè)單位提供與之相關(guān)的信息；以建設(shè)單位給出的方案為基準(zhǔn)，在合理的區(qū)域布設(shè)控制點(diǎn)，由此完成平面控制工作，并以工期安排以參考，形成布設(shè)測量控制網(wǎng)點(diǎn)。

3.2 泥漿池布設(shè)

以現(xiàn)場施工情況為基本依據(jù)開挖泥漿池，具體應(yīng)布設(shè)在樁基周邊，規(guī)格為4m×3m×1m，以便給后續(xù)灌注樁施工提供支持。

3.3 鋼護(hù)筒埋設(shè)

基于對樁位周邊地質(zhì)情況的分析得知，樁位前沿主要分布的是回填土層，此情況下易發(fā)生漏漿現(xiàn)象，并加大護(hù)壁難度，因此設(shè)置壁厚為8mm的鋼護(hù)筒，此裝置深入上部結(jié)構(gòu)的部分需達(dá)到100mm，底部取樁位對應(yīng)岸坡最大標(biāo)高。

3.4 沖孔樁機(jī)就位

圖1 泥漿循環(huán)

結(jié)束鋼護(hù)筒埋設(shè)作業(yè)且無誤后，樁機(jī)就位。以挖機(jī)為牽引設(shè)備，將樁機(jī)轉(zhuǎn)移到樁位周邊區(qū)域，調(diào)整樁機(jī)的姿態(tài)，使其底座與頂端都具有足夠的穩(wěn)定性，實(shí)際施工中樁機(jī)不可發(fā)生位移。檢查樁基錘頭鋼絲繩，將其與樁中心對照，要求二者達(dá)到完全重合的狀態(tài)；合理選擇錘頭規(guī)格，以樁徑為基礎(chǔ)減少10～15cm后所得的值則作為錘頭直徑。沖孔作業(yè)時(shí)，全程樁機(jī)都要維持穩(wěn)定的狀態(tài)，不可發(fā)生傾斜或沉陷等不良問題，否則需及時(shí)調(diào)整。

3.5 泥漿制備

選擇孔底造漿法，若無明確的設(shè)計(jì)規(guī)定，則要求泥漿比重維持在1.10～1.20，含砂率≤4%。施工全程都要加強(qiáng)對泥漿的質(zhì)量檢驗(yàn)，要求其性能指標(biāo)足夠合理，具有較好的性能表現(xiàn)，同時(shí)做好泥漿池的清理工作。針對回填層和碎石層，此環(huán)境下的工藝參數(shù)可適當(dāng)調(diào)整，泥漿比重在原基礎(chǔ)上適當(dāng)增加，以1.4～1.45為宜。各階段應(yīng)根據(jù)實(shí)際施工情況靈活調(diào)整性能指標(biāo)，使其與設(shè)計(jì)規(guī)范相符。關(guān)于泥漿循環(huán)流程，具體見圖1。

3.6 沖擊成孔

結(jié)束護(hù)筒沉設(shè)作業(yè)后，利用樁機(jī)做進(jìn)一步處理，調(diào)整沖擊錘的姿態(tài)，該裝置中心與護(hù)筒中心對齊，嚴(yán)格將其偏差控制在±20mm內(nèi)。初期以低錘密擊的方式為宜，錘高控制在0.4～0.6m，且增加片石，輔以泥漿護(hù)壁的方式，全面確保孔壁擠壓具有足夠的密實(shí)性，按照此方式持續(xù)施工，當(dāng)進(jìn)尺達(dá)到護(hù)筒下方3～4m時(shí)，可在原基礎(chǔ)上加快速度，此階段的錘高以2～3.5m為宜。沖孔作業(yè)時(shí)加強(qiáng)質(zhì)量控制，孔內(nèi)的殘?jiān)患皶r(shí)排出，此項(xiàng)工作以沖擊1～2m為間隔依次執(zhí)行，并及時(shí)補(bǔ)漿。此外，每沖擊1～2m均要安排技術(shù)人員檢驗(yàn)成孔質(zhì)量，如垂直度、位置等，若存在斜孔等質(zhì)量問題需及時(shí)停機(jī)，分析實(shí)際情況并采取處理措施。對于粘土環(huán)境中的鉆進(jìn)施工，較合適的是原土造漿的方式；若遇到厚度較大的砂層，泥漿以膨潤土為原材料制得。

沖孔要點(diǎn)如下：（1）粘土或粉質(zhì)粘土層：中、小沖程1～2m，泵入清水或稀泥漿，經(jīng)常清除鉆頭上的泥塊，為防粘鉆，可投片石；（2）粉砂或中粗砂：中沖程2～3m，泥漿比重1.2～1.5，投入粘土塊，勤清碴，（3）基巖：高沖程3～4m，泥漿比重1.3左右，勤清碴。如遇基巖面傾陡，回填塊石至巖面以上30～50cm，先低錘密擊待形成平面后正常沖擊，如遇溶洞，采用回填粘土夾片石，低錘密擊沖擊造壁或壓入鋼護(hù)筒護(hù)壁；（4）軟弱土層或塌孔回填重鉆：小沖程反復(fù)沖擊，加粘土塊夾小片石，泥漿比重1.3～1.5。

鉆進(jìn)成孔后，向其中下放測繩（要求其帶有0.5kg的重物），經(jīng)過檢驗(yàn)且施工情況滿足要求后，安排監(jiān)理工程師檢驗(yàn)，無誤則進(jìn)入后續(xù)環(huán)節(jié)。

3.7 檢孔

檢孔器是重要設(shè)備，外徑與設(shè)計(jì)孔徑保持一致，以孔徑為準(zhǔn)，取其的5倍作為檢孔器長度，每鉆進(jìn)5m均要完成一次檢孔作業(yè)，若拉緊時(shí)出現(xiàn)了鋼絲繩偏位現(xiàn)象，表明鉆孔效果欠佳，考慮是否出現(xiàn)斜孔等問題。

3.8 終孔、清孔

持續(xù)鉆進(jìn)并滿足設(shè)計(jì)標(biāo)高后則不再進(jìn)尺，略微向上提起沖擊錘，再按照小沖程的方式多次沖擊樁底沉渣，此過程中通過泥漿凈化器的作用完成清孔作業(yè)，確保沉渣厚度可維持在許可范圍內(nèi)，諸如泥漿比重等相關(guān)參數(shù)都要滿足質(zhì)量要求。結(jié)束鋼筋籠安裝作業(yè)后，需安排人員二次清孔，確保孔底沉渣厚度＜5cm，通過適量補(bǔ)充泥漿的方式以避免水頭高度異常的情況。對于孔內(nèi)水位的控制，應(yīng)設(shè)置在地下水位以上1.5～2m，否則將存在大量坍陷風(fēng)險(xiǎn)。

4.驗(yàn)收

以行業(yè)規(guī)范為依據(jù)加強(qiáng)質(zhì)量控制，本項(xiàng)目的施工驗(yàn)收工作嚴(yán)格依據(jù)《水運(yùn)工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》（JTS 257—2008）而執(zhí)行，在某道工序施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的情況下不可進(jìn)入后續(xù)施工環(huán)節(jié)。

5.結(jié)束語

基于行業(yè)技術(shù)水平的逐步提高，沖孔灌注樁施工技術(shù)取得廣泛應(yīng)用，但涉及到的環(huán)節(jié)較多，若缺乏合理的施工技術(shù)或是質(zhì)量控制不到位，均容易對建筑物上部結(jié)構(gòu)造成不良影響。對此，施工人員需高度注重對各環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，所選用的施工技術(shù)也應(yīng)與現(xiàn)場環(huán)境相適應(yīng)，精心組織施工，以正確的心態(tài)及妥當(dāng)?shù)姆绞矫鎸Ω黝愘|(zhì)量問題，全面確保鉆孔灌注樁施工質(zhì)量。