穿越拋石斜坡堤沖孔灌注樁施工技術(shù)

◎ 張成 中交四航局第三工程有限公司

1.工程概況

茂名港博賀新港區(qū)東區(qū)油品碼頭工程陸域公用管廊棧橋基樁采用灌注樁，灌注樁直徑有φ600mm、φ1200mm和φ1300mm三種，樁長(zhǎng)為8～55m不等，其中灌注樁數(shù)量33根，灌注嵌巖樁數(shù)量229根。灌注樁樁基巖層為中風(fēng)化或微風(fēng)化巖層，灌注樁混凝土等級(jí)為C35，鋼筋籠重量1.15～10.62t不等。灌注樁沖孔成孔過程中，需穿越拋石斜坡堤塊石層，最大厚度為13m。護(hù)面塊石重2000-3000kg、厚1950mm，堤心石為1-800kg以下開山石。陸域公用管廊典型斷面圖見圖1。

2.方案選擇

灌注樁施工方案的選擇重點(diǎn)是如何選擇合適的施工平臺(tái)，安全可靠，經(jīng)濟(jì)適用。施工平臺(tái)主要有水上搭設(shè)浮平臺(tái)、斜坡上搭設(shè)鋼平臺(tái)、回填渣土筑島形成施工平臺(tái)幾種方式。鑒于水上搭設(shè)浮平臺(tái)需要2艘駁船在水上搭建浮式平臺(tái)，并在駁船上搭建2個(gè)桁架，桁架由槽鋼焊接成桁架結(jié)構(gòu)，承受豎向荷載、側(cè)向剪力和扭矩等。這種搭設(shè)方式只能采用水上澆筑混凝土，適應(yīng)性較差，成本較高。本項(xiàng)目重點(diǎn)對(duì)比考慮斜坡上搭設(shè)鋼平臺(tái)及回填渣土筑島形成施工平臺(tái)的搭設(shè)方式。

斜坡上搭設(shè)鋼平臺(tái)，自下而上結(jié)構(gòu)依次為：Φ600mm(δ8）鋼管樁，鋼管樁上部橫向設(shè)雙拼I40b工字鋼作為承重梁，縱向間隔45cm設(shè)I32b工字鋼作橫向分配梁，橫向分配梁上滿鋪δ10mm標(biāo)準(zhǔn)橋面花紋鋼板作為頂面。斜坡上搭設(shè)鋼平臺(tái)，當(dāng)鋼管樁沉放時(shí)，鋼管樁與斜坡堤塊石斜面接觸，樁尖會(huì)因受力不均勻從而會(huì)引起樁基礎(chǔ)傾斜、滑移、平臺(tái)傾覆等問題，施工安全風(fēng)險(xiǎn)較大。

經(jīng)充分論證最后采用回填石渣土筑島形成施工平臺(tái)進(jìn)行施工，由水上施工轉(zhuǎn)為陸上施工，施工安全可控。同時(shí)解決了基樁位于斜坡堤斜面上，斜面不平整，開孔時(shí)容易形成樁基偏位的難題。回填石渣土筑島形成的施工平臺(tái)頂部總體尺40m＊23m，平臺(tái)中部標(biāo)高+6m與堤頂?shù)缆废噙B，平臺(tái)北端及南端樁位部分標(biāo)高+4.5m，由中部往北端及南端緩慢放坡至平臺(tái)頂標(biāo)高+4.5m。回填平臺(tái)斜坡頂處采用混凝土預(yù)制塊體結(jié)合砂袋、編織布的方式進(jìn)行防護(hù)。

灌注樁鋼筋籠安排于附近設(shè)置的鋼筋加工場(chǎng)內(nèi)分節(jié)或整節(jié)制作完成，利用平板車拖運(yùn)至施工場(chǎng)地，采用50t汽車吊沉放鋼筋籠。陸上攪拌站拌合混凝土，利用混凝土罐車運(yùn)輸至施工場(chǎng)地，直接自卸澆筑水下混凝土成樁。待灌注樁樁基及上部承臺(tái)施工完成，拆除所回填的石渣土施工平臺(tái)，恢復(fù)斜坡堤內(nèi)坡護(hù)面原貌。

圖1 陸域公用管廊典型斷面圖

3.穿越拋石斜坡堤塊石層沖孔效率分析及影響因素

灌注樁沖孔時(shí)間主要花費(fèi)在嵌巖段和穿越塊石層段，針對(duì)穿越拋石斜坡堤塊石層段沖孔效率選擇15根有代表性的φ1300mm、穿越拋石斜坡堤塊石層厚度4.5-13.0m的灌注嵌巖樁進(jìn)行研究分析，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表1所示：

表1顯示穿越塊石層的天數(shù)在其沖孔過程中天數(shù)占比在40%～60%，與塊石層厚度有關(guān)，塊石層厚度小，耗時(shí)短，反之則長(zhǎng)。穿越塊石層天數(shù)在沖孔總天數(shù)中占絕大部分時(shí)間，其中漏漿、卡錘、塌孔、擴(kuò)孔、泥漿比重精準(zhǔn)控制是影響灌注樁在斜坡堤塊石層沖孔效率的主要因素。

4.提高沖孔效率應(yīng)對(duì)措施

灌注樁施工穿越拋石斜坡堤塊石層沖孔效率比一般土質(zhì)工況的低，如何減少漏漿、擴(kuò)孔、卡錘、塌孔、泥漿比重控制不精準(zhǔn)現(xiàn)象的發(fā)生對(duì)提高沖孔效率十分關(guān)鍵。

4.1 針對(duì)“穿越塊石層時(shí)孔隙率變大，泥漿流失，導(dǎo)致漏漿”的應(yīng)對(duì)措施

①出現(xiàn)漏漿情況后，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和補(bǔ)救，采取止?jié){措施，減少因漏漿導(dǎo)致的誤時(shí)。②加強(qiáng)關(guān)于止?jié){措施及效果的技術(shù)交底，對(duì)施工人員強(qiáng)調(diào)止?jié){的重要性，加強(qiáng)其責(zé)任意識(shí)；③準(zhǔn)備充足的黃泥和粘土塊，以及袋裝水泥、稻草、粗纖維等，發(fā)現(xiàn)疑似漏漿情況時(shí)，不斷往孔內(nèi)投止?jié){物。④工程技術(shù)人員應(yīng)時(shí)刻關(guān)注每個(gè)孔內(nèi)的漏漿情況，及時(shí)做好臺(tái)賬以便后續(xù)分析總結(jié)。

4.2 針對(duì)“沖程選擇不合理”的應(yīng)對(duì)措施

沖孔施工過程需按不同的地質(zhì)進(jìn)行調(diào)整錘的沖程，如沖程過大，易使錘頂?shù)霓D(zhuǎn)向卡環(huán)不起作用，沖擊過程造成巖孔位邊緣不平滑而卡錘的現(xiàn)象。

①嚴(yán)格要求做好監(jiān)督，明確什么土質(zhì)用什么樣的沖程，提高技術(shù)人員、施工人員的意識(shí)。②強(qiáng)調(diào)沖程選擇不合理的弊端：如會(huì)導(dǎo)致鋼纜繩斷裂，進(jìn)而導(dǎo)致卡錘等嚴(yán)重問題的出現(xiàn)。③要求所有作業(yè)人員保持低錘密擊、穩(wěn)步?jīng)_進(jìn)的原則，不得隨意改變沖程。

4.3 針對(duì)“護(hù)筒跟進(jìn)程度不夠”的應(yīng)對(duì)措施

①在沖進(jìn)過程中，技術(shù)人員應(yīng)經(jīng)常檢查有無沖孔傾斜的情況出現(xiàn)，若有應(yīng)將樁機(jī)樁架重新安裝牢固，并對(duì)導(dǎo)管架進(jìn)行水平和垂直校正，并及時(shí)檢修設(shè)備。當(dāng)偏斜過大時(shí)，填入碎石粘土，重新沖進(jìn)，并嚴(yán)格控制沖程，慢速提升下降往復(fù)掃孔，進(jìn)行偏位糾正。②技術(shù)人員時(shí)刻檢查孔壁是否完整，出現(xiàn)疑似塌孔及時(shí)采取措施。③必要時(shí)，若穿越的塊石層孔隙較大，或沖進(jìn)過程受阻，應(yīng)采取層層護(hù)筒跟進(jìn)施工的方法，確保護(hù)筒最小尺寸滿足設(shè)計(jì)樁徑要求，當(dāng)鋼護(hù)筒穿越塊石層后，采用稍大于樁徑的沖擊樁錘下沉復(fù)查檢驗(yàn)，確保后續(xù)護(hù)筒順利跟進(jìn)并且滿足灌注樁尺寸要求。

4.4 針對(duì)“泥漿調(diào)配不合理，或黃泥質(zhì)量不達(dá)標(biāo)”的應(yīng)對(duì)措施

沖孔施工過程需嚴(yán)格按照規(guī)范要求控制泥漿濃度。如泥漿濃度太濃，泥漿的阻尼過大會(huì)造成錘的勢(shì)能損失過大而降低沖孔進(jìn)尺效率，甚至因泥漿吸附力過大造成卡錘；如泥漿濃度太稀，則無法進(jìn)行及時(shí)排渣而造成埋錘現(xiàn)象。

①通過現(xiàn)場(chǎng)施工數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析斜坡堤塊石層段沖進(jìn)選用1.35的泥漿比重是效率最高的，加強(qiáng)對(duì)施工人員的技術(shù)交底，增強(qiáng)施工人員的質(zhì)量意識(shí)。②對(duì)進(jìn)場(chǎng)的黃泥質(zhì)量進(jìn)行抽樣檢查，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量不符合要求的立即整改，符合要求后方可施工；③提高測(cè)量孔內(nèi)泥漿比重的頻率，尤其是在塊石層沖進(jìn)時(shí)，及時(shí)通知施工人員調(diào)整泥漿比重，及時(shí)更新臺(tái)賬記錄，以便后期分析、總結(jié)、提高。

圖3 灌注樁沖孔效率的主要因果分析關(guān)聯(lián)圖

表1 灌注樁施工穿越塊石層天數(shù)在總沖孔天數(shù)中的占比統(tǒng)計(jì)表

5.結(jié)語

結(jié)合茂名港油品碼頭陸域公用管廊棧橋基樁施工，對(duì)穿越拋石斜坡堤灌注樁進(jìn)行了工程實(shí)踐，得出了以下結(jié)論：

（1）回填石渣土筑島形成施工平臺(tái)進(jìn)行施工，由水上施工轉(zhuǎn)為陸上施工，施工安全可控，同時(shí)解決了基樁位于斜坡堤斜面上，斜面不平整，開孔時(shí)容易形成樁基偏位的難題。

（2）灌注樁穿越拋石斜坡堤塊石層沖孔所用時(shí)間較長(zhǎng)，效率較低。通過減少漏漿、選擇合適沖程、護(hù)筒跟進(jìn)程度、及時(shí)調(diào)整泥漿比重可提高沖孔效率20%，利于加快灌注樁施工進(jìn)度。