水上沉管灌注樁在船閘靠船墩樁基中的應(yīng)用

曹漢杰

摘 要：文中對(duì)口岸船閘靠船墩樁基施工方法進(jìn)行了介紹， 傳統(tǒng)的水上樁基施工方法是搭設(shè)水上支架平臺(tái)、內(nèi)外護(hù)筒施工，本文介紹了水沖沉管灌注樁施工，沉管灌注樁施工的優(yōu)點(diǎn)是施工簡(jiǎn)單，作業(yè)面小，對(duì)通航影響小，施工對(duì)生產(chǎn)生活和環(huán)境影響降到最低，并取得了良好效果。

關(guān)鍵詞：水上沉管灌注樁;船閘靠船墩樁基;應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U655.55 ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006—7973（2020）07-0079-03

1 工程概況

江蘇省口岸船閘位于泰州市高港區(qū)口岸街道西南，是南官河入江口門(mén)通航建筑物?？诎洞l于1959年建成通航，2008年進(jìn)行大修改造。口岸船閘上游右側(cè)引航道護(hù)岸為漿砌塊石重力式結(jié)構(gòu)，大噸位船舶過(guò)閘時(shí)停靠，加劇了護(hù)岸的損壞程度，護(hù)岸已發(fā)生不同程度的水泥砂漿剝落，漿砌塊石松動(dòng)、破損、坍塌。另外，護(hù)岸后民房建筑在不斷增多，護(hù)岸頂?shù)缆菲嚭奢d也在增大。經(jīng)驗(yàn)算，護(hù)岸安全已不能滿足規(guī)范要求，存在較大的安全隱患，急需進(jìn)行護(hù)岸加固。此次加固方案分兩部分，一部分對(duì)現(xiàn)狀護(hù)岸進(jìn)行小方樁加固，另一部分是在護(hù)岸前增設(shè)一排靠船墩。增設(shè)的靠船墩，上部為三角形的承臺(tái)，下部為三根樁徑0.8米、長(zhǎng)10米灌注樁。如下圖所示。

2 樁基施工方案比選

傳統(tǒng)的水上樁基施工方法是搭設(shè)水上支架平臺(tái)、內(nèi)外護(hù)筒施工，需要泥漿護(hù)壁，占用水域大，且內(nèi)護(hù)筒永久保留，但該方案缺點(diǎn)較多：施工作業(yè)人員多，周轉(zhuǎn)材料多，施工設(shè)備復(fù)雜;而本工程內(nèi)側(cè)樁靠護(hù)岸近，施工時(shí)作業(yè)面小，機(jī)械轉(zhuǎn)向不易;泥漿制備及泥漿處理困難等，加上靠近護(hù)岸的樁離護(hù)岸較近，河床上石塊較多，埋設(shè)內(nèi)外鋼護(hù)筒不易。而水上沉管灌注樁，不需要搭設(shè)排架，占用水域相對(duì)較小;利用工程船作為水上移動(dòng)平臺(tái)，它機(jī)動(dòng)靈活，當(dāng)施工中遇船舶航行高峰時(shí)，可及時(shí)撤出水域，能有效降低水上作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)，為航道正常通航提供保障;不需要泥漿護(hù)壁，減少了泥漿排放，利于環(huán)境保護(hù);成孔速度快;船機(jī)配置少，降低了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)比較，采用沉管灌注樁法施工較合適。

3 施工步驟

3.1測(cè)量放樣

沉管為內(nèi)徑0.8m、長(zhǎng)10.5m、壁厚10mm的鋼管，采用螺旋鋼板一次加工而成。沉管前，根據(jù)施工圖紙?zhí)峁┑臉段蛔鴺?biāo)表，對(duì)沉管埋設(shè)的平面位置進(jìn)行放樣。首先采用全站儀，對(duì)沉管中心在護(hù)岸上的投影進(jìn)行放樣，用噴漆做好標(biāo)記;然后在圖上測(cè)出投影到沉管中心的平面距離。

3.2沉管就位

利用吊機(jī)船，起吊沉管。把沉管吊放到施工圖紙所示的位置。根據(jù)距離，沉管時(shí)，對(duì)沉管的位置進(jìn)行定位，沉管過(guò)程中要反復(fù)多次測(cè)量，確保位置準(zhǔn)確。

3.3射水沉管

沉管用的水流由高壓水泵提供，高壓水泵安裝在吊機(jī)船上，水泵使用的電源由船上柴油發(fā)電機(jī)提供，不需接岸電。

（1）按計(jì)算長(zhǎng)度配好射水管，將各接頭連接牢固，裝上彎管，并與輸水膠管接通，進(jìn)行通水試驗(yàn)。

（2）射水管裝上導(dǎo)向環(huán)，插入即將起吊的沉管。

（3）吊插沉管，插正立穩(wěn)后，壓上樁帽及樁錘，吊裝鋼絲繩暫不解下，即開(kāi)啟水閥，開(kāi)始射水。高壓水槍開(kāi)始沖泥，利用高壓水流的動(dòng)力，來(lái)切割和絞松水下土層的泥層，粉碎土體，使之濕化、崩解，形成泥漿，泥漿在重力作用下向泥漿泵入口流動(dòng)，通過(guò)離心式泥漿泵的作用產(chǎn)生一定的真空把泥漿經(jīng)吸泥管吸出，再通過(guò)輸泥管線排到泥漿沉淀船上。高壓水槍沖刷樁尖下的土層，樁靠自重下沉。

（4）沉管初期應(yīng)控制下沉速度，不能下沉太快，防止阻塞水嘴，隨時(shí)控制和校正沉管樁的方向。

（5）沉管樁下沉漸趨緩慢時(shí)，為加快沉樁速度，可適當(dāng)振動(dòng)沉樁。

（6）沉管下沉一定深度，管身穩(wěn)定后，可解下吊沉管的鋼絲繩，并逐步加大射水量，加大沉管速度。

（7）接管停水時(shí)，應(yīng)防止停水導(dǎo)致泥砂涌入樁內(nèi)堵塞或卡住射水嘴。

（8）沉管下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高約1m時(shí)，即停止射水，拔出射水管，用振動(dòng)沉樁法使沉管下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高。

沖挖過(guò)程中，要準(zhǔn)備吊繩一套，在沖挖過(guò)程中，經(jīng)常用吊繩檢測(cè)深度，確保最終孔深符合要求。

3.4 清孔

當(dāng)沖孔達(dá)到設(shè)計(jì)要求的深度時(shí)，用高壓水槍沖洗沉管內(nèi)壁，再用泥漿泵將孔內(nèi)泥水吸掉，反復(fù)幾次，完成清孔。

3.5 鋼筋籠制作及安裝

3.5.1鋼筋籠的制作

3.5.1.1鋼筋的驗(yàn)收及管理

鋼筋應(yīng)具有出廠質(zhì)量證明書(shū)。進(jìn)場(chǎng)后按有關(guān)規(guī)定、批量、規(guī)格進(jìn)行抽樣檢查。對(duì)于需要焊接的材料還應(yīng)有焊接試驗(yàn)報(bào)告。確認(rèn)該批材料滿足設(shè)計(jì)、施工要求后，物資部門(mén)將該材料入庫(kù)、登記、造冊(cè)，不合格的材料清運(yùn)出施工現(xiàn)場(chǎng)。

鋼筋進(jìn)庫(kù)后須按不同鋼種、等級(jí)、牌號(hào)、規(guī)格批號(hào)及生產(chǎn)廠家分別堆存，不得混雜，且應(yīng)掛牌以資識(shí)別。鋼筋在運(yùn)輸、儲(chǔ)存過(guò)程中，應(yīng)避免銹蝕和污染。

3.5.1.2主筋下料及鋼筋籠成型

鋼筋下料應(yīng)用切斷機(jī)，下料鋼筋下料前檢查鋼筋的端部是否有彎曲現(xiàn)象，如有應(yīng)先用調(diào)直機(jī)調(diào)直，嚴(yán)禁使用氣割和其它熱加工的方法切斷鋼筋。

鋼筋籠制作時(shí)應(yīng)注意：

鋼筋籠加工尺寸應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙及規(guī)范要求，鋼筋籠的主筋采用焊接接頭，不設(shè)彎鉤，主筋與箍筋焊成鋼筋籠骨架，雙面焊長(zhǎng)度>5d，單面焊長(zhǎng)度>10d;主筋接頭間距>1000mm，并在同一連接區(qū)段上接頭少于總數(shù)50%。施工中按照以下規(guī)定加工鋼筋籠：

（1）先制作鋼筋籠的加強(qiáng)箍，加強(qiáng)箍先根據(jù)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度下料并在特制的平臺(tái)上彎制而成。加強(qiáng)箍制作完成后，在加強(qiáng)箍上準(zhǔn)確地放樣出鋼筋籠每一根主筋的確切位置，并用紅油漆做出標(biāo)記。

（2）主筋分段長(zhǎng)度，將所需鋼筋用切斷機(jī)成批切好備用，并按規(guī)格掛牌分類堆放整齊。

（3）鋼筋籠加工在特制加工平臺(tái)上進(jìn)行，加工前先檢查平臺(tái)的平直度，確保鋼筋籠的主筋順直。加工時(shí)先將主筋點(diǎn)焊于加強(qiáng)箍的外側(cè)所標(biāo)示的主筋位置，確保主筋位置正確，間距一致。鋼筋籠箍筋施工前，先在主筋上分出箍筋間距，然后將箍筋纏繞于鋼筋籠骨架上并將箍筋與主筋50%交錯(cuò)點(diǎn)焊。加工成形的鋼筋籠，要穩(wěn)定放置在堅(jiān)實(shí)平整的地面上，防止變形。

（4）每幅成品鋼筋籠須經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收，合格后方可使用，每節(jié)鋼筋籠均要掛牌標(biāo)識(shí)，標(biāo)明節(jié)號(hào)、樁號(hào)和檢驗(yàn)狀態(tài)。

（5）鋼筋籠從上至下每2.0m的間距設(shè)一組定位鋼筋。

3.5.1.3鋼筋籠保護(hù)層

鋼筋籠的縱筋保護(hù)層厚度為50mm，為保證有足夠的保護(hù)層厚度，在鋼筋籠的縱筋外側(cè)綁扎混凝土墊塊，鋼筋籠吊入沉管內(nèi)時(shí)，不得碰撞管壁，要采取有效措施保證筋籠的設(shè)計(jì)標(biāo)高、垂直位置等的準(zhǔn)確。

3.5.2鋼筋籠安裝

鋼筋籠安裝前應(yīng)清除粘附的泥土和油漬，保證鋼筋與混凝土緊密黏結(jié)。

（1）現(xiàn)場(chǎng)鋼筋籠的起吊，采用 25t 吊機(jī)船。

（2）鋼筋籠起吊時(shí)要保持平穩(wěn)，避免鋼筋籠在起吊過(guò)程中變形。

（3）下籠時(shí)由人工輔助對(duì)準(zhǔn)孔位，保持鋼筋籠垂直，下放過(guò)程中若遇阻礙立即停止，嚴(yán)禁強(qiáng)行沖放。

3.6下放導(dǎo)管

（1）鋼導(dǎo)管內(nèi)壁光滑、圓順，內(nèi)徑一致，接口嚴(yán)密。導(dǎo)管直徑為30cm，壁厚為10mm，導(dǎo)管管節(jié)長(zhǎng)度3m。

（2）導(dǎo)管使用前必須進(jìn)行試拼和試壓，按自下而上順序編號(hào)和標(biāo)示尺度。導(dǎo)管組裝后軸線偏差，不能超過(guò)鉆孔深度的0.5%且不得大于10cm。澆筑首盤(pán)混凝土?xí)r，導(dǎo)管底部至孔底距離控制在30～40cm。

（3）每次安裝導(dǎo)管時(shí)要檢查連接處有無(wú)雜物，并檢查橡皮圈有無(wú)破損，發(fā)現(xiàn)有破損的要及時(shí)更換。

（4）導(dǎo)管安裝采用挖機(jī)船配合安裝。

3.7 灌注水下混凝土

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，本工程混凝土采用商品混凝土，混凝土由攪拌車運(yùn)至施工點(diǎn)附近，用固定溜槽卸入混凝土運(yùn)輸船內(nèi)，混凝土灌注采用挖泥船配合導(dǎo)管進(jìn)行。首批封底混凝土：首批灌注混凝土量必須使導(dǎo)管在混凝土中埋深不小于1.0m。

第一次灌注混凝土前用圓鋼板作為混凝土擋板，根據(jù)首灌混凝土方量，將料斗卸料口用擋板蓋住，放入混凝土后，迅速開(kāi)啟卸料口，首灌混凝土一次迅速卸放到孔底，不得中斷。然后測(cè)量混凝土面深度，確保導(dǎo)管在混凝土中埋深不小于2.0m，每次拆管前測(cè)量混凝土面深度，計(jì)算導(dǎo)管埋深確定拆除節(jié)數(shù)，導(dǎo)管的埋深控制在1m～3m，灌注開(kāi)始后混凝土要連續(xù)進(jìn)行，并盡量縮短灌注時(shí)間，爭(zhēng)取在初凝前澆筑完畢，過(guò)程中指定專人負(fù)責(zé)填寫(xiě)水下混凝土灌注記錄。全部混凝土灌注完成后，待混凝土初凝后，稍微提高鋼護(hù)筒，使鋼護(hù)筒與混凝土之間存在間隙以便鋼護(hù)筒的拔出。

灌注水下混凝土應(yīng)注意：

（1）水下混凝土坍落度控制在180mm～220mm。

（2）灌注混凝土前和過(guò)程中，按規(guī)定時(shí)間檢測(cè)混凝土的坍落度，并做好記錄。

（3）水下混凝土必須連續(xù)澆筑，中途不宜停頓，并盡量縮短拆除導(dǎo)管的間斷時(shí)間，灌注間隔時(shí)間不能超過(guò)30min，保證在配合比設(shè)定的初凝時(shí)間內(nèi)澆筑完成。

（4）在澆筑過(guò)程中，應(yīng)特別注意混凝土面到達(dá)鋼筋籠底標(biāo)高位置時(shí)的操作，當(dāng)混凝土面接近鋼筋籠底時(shí)應(yīng)保持較大的導(dǎo)管埋深，放慢澆筑速度，以減少混凝土向上的沖擊力，當(dāng)混凝土面超過(guò)鋼筋籠底2m左右，減少導(dǎo)管的埋深，使導(dǎo)管口處于鋼筋籠底標(biāo)高附近，并加快澆注速度，以增加鋼筋籠的埋深。當(dāng)混凝土面高于鋼筋籠底2～4m后即可正常澆筑。

（5）在澆筑混凝土過(guò)程中，采用測(cè)繩測(cè)量孔內(nèi)混凝土頂面位置，保持導(dǎo)管埋深不小于1m ，不大于6m。當(dāng)混凝土澆筑面接近設(shè)計(jì)高程時(shí)，緩慢提升導(dǎo)管。

（6）灌注樁施工過(guò)程中，要做試塊，試塊要用紅油漆或毛筆寫(xiě)上日期、樁號(hào)、混凝土標(biāo)號(hào)和試塊編號(hào)。

（7）在灌注將近結(jié)束時(shí)，在拔除最后一節(jié)長(zhǎng)導(dǎo)管時(shí)，拔管速度要慢，以防止樁頂沉淀的泥漿擠入導(dǎo)管下形成泥心。

（8）混凝土灌注到接近設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)施工人員要計(jì)算還需要的混凝土量，避免造成浪費(fèi)。

3.8 成樁質(zhì)量檢查

混凝土澆筑后養(yǎng)護(hù)28天，進(jìn)行樁基檢測(cè)，檢測(cè)采用低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法檢測(cè)樁身完整性，所有樁基均要進(jìn)行完整性檢測(cè)。當(dāng)根據(jù)低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法檢測(cè)樁身完整性為 III或IV類時(shí)，應(yīng)進(jìn)行鉆芯法進(jìn)行驗(yàn)證。所有沉管灌注樁驗(yàn)收合格后進(jìn)行靠船墩承臺(tái)部分施工。

4 結(jié)束語(yǔ)

采用沉管法，跟搭排架鉆孔灌注樁施工相比，增加了鋼護(hù)筒的長(zhǎng)度，經(jīng)濟(jì)上投入不大，減少了搭設(shè)排架支架和鉆機(jī)使用的費(fèi)用，施工時(shí)作業(yè)人員較少，施工質(zhì)量提高了，施工方法也較簡(jiǎn)單，解決鉆孔樁施工中塌孔及泥漿制備、排放難題，施工噪聲小，是一種較環(huán)保的施工方法，加上船閘的引航道一般可供施工的水域有限，施工時(shí)又不能影響船閘的正常運(yùn)行，作業(yè)面較小，水沖沉管灌注樁能解決這一難題。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉培玉.水沖法沉樁工藝在黃驊港綜合港區(qū)通用泊位中的應(yīng)用[J]. 港工技術(shù)，2014， 51（4）： 66-68.