碼頭樁基水下混凝土施工技術

王罕見 中交四航局第四工程有限公司

1.工程概況

重慶主城港區果園作業區重大件碼頭工程位于東部新城（魚嘴組團）的東部，上距朝天門約28km（航道里程）的長江北岸。本工程分為多用途泊位和重大件泊位，共計186根樁基礎。搭設鋼平臺沖孔施工：多用途泊位平臺樁基120根，多用途引橋前沿兩排樁基共12根，重大件泊位前沿靠船墩樁基18根，后排樁基視情況開展筑島回填施工。

2.施工工藝方法

2.1 筑島平臺施工

建設多用途泊位過程中引橋、泊位、墩樁的施工需筑島來輔助施工，為其提供施工平臺。填筑施工所需土方可從爆破位置中直接取用，通過挖掘機、運輸車運送至指定位置，根據測量放線的方向使用裝載機、挖機來平整和壓實場地。填筑的標高根據設計要求應高出樁基頂70cm，尺寸的選擇上通常大于承臺2m，筑島外側的坡度比為1∶1。填筑施工完畢后根據設計圖紙修整并做好臨時防護。

2.2 鋼護筒施工

該工程施工中鋼護筒是較為重要的施工環節，一般情況下鋼護筒的材質是鋼板，通過設備將鋼板卷制而成。護筒分為φ2800×δ20mm、φ2500×δ18mm、φ2300×δ18mm、φ2100×δ16mm四種。

焊接鋼護筒的方式主要以螺旋對接焊縫中的多層焊為主，并且多于四層，焊縫應達到過渡平順、緊密、焊道均勻的標準，焊縫過程中避免出現未焊透、裂縫和未熔合現象。為了減少焊縫的次數，護筒的長度一般選擇為10m，通過整體運輸的方式運輸到前場。在護筒對接前完成護筒內十字撐裝置的拆除。

下沉護筒前，按照定位架→安裝第一節鋼護筒的順序進行焊連，然后固定焊接第二節護筒，校正后割除護筒與導向架焊接處，將護筒延伸至指定位置。

2.3 泥漿制備

將泥漿攪拌機運輸到施工現場攪拌泥漿，并快速注入到孔中。泥漿用優質粘土或膨潤土配制，泥漿性能如表1所示。

表1 泥漿性能表

2.4 成孔

在鉆機進入到指定位置和護筒全部埋設結束后鉆孔，開孔前在護筒內添加黏土，如果表土層松散度較大，加適量的碎石或者片石，并使用沖擊設備進行密擊，但注意避免對護筒底口部位造成影響。還要在孔內注滿泥漿以保證孔壁的穩定性。

鉆孔作業方式是連續作業，盡量避免間歇，作業班組交班時落實好交接制度，詳細說明現場情況。鉆孔過程中注意土層變化，其方式是定期定點取樣，詳細記錄實際情況，從而為鉆進速度、鉆進壓力等參數的確定提供參考。

樁基鉆至設計高度時，監理人員進入現場核實嵌巖深度、孔的中心位置、孔徑、傾斜度等，經核實與設計圖紙一致后方可終孔，如果達不到要求則繼續鉆進。檢測孔徑的工具為鋼筋檢孔器，檢測孔深使用測繩，中心位置的檢測由全站儀完成。

經監理工方與設計方共同確認后立即清孔，清理孔內的鉆渣和泥漿，這一過程主要靠掏渣筒完成。一般的檢查方式是用手摸泥漿中無明顯顆粒即可，同時將泥漿密度降低至1.20～1.30左右。另一種方式是清渣完畢后投入松散黏土，通過反復拌漿的方式將剩余雜物清除。

2.5 鋼筋籠制作安裝

樁基鋼筋籠的制作需要經過配料、下料和加工成型等工序，必須嚴格遵循設計方案完成上述工序，成型后運至現場組裝，綁扎過程中在鋼筋籠下方安裝枕木以防止鋼筋受污染。樁基主筋使用直螺紋機械連接，螺紋加工后進行打磨作業并用塑料套加以保護。在此過程中保證保護層厚度達到設計值，避免鋼筋籠在吊裝過程中因外力出現變形情況，嚴格按照要求設置加勁箍。

吊運樁基鋼筋籠時采用的設備為75t履帶吊，首先，將首段吊放置鋼筋籠內，保持與外露護筒2.0m的距離，使用兩根鋼管橫穿到加勁箍下并置于護筒頂端，然后，將下一段鋼筋籠與第一節連接，使用直螺紋套筒連接主筋，鋼筋連接按照專業標準進行，鋼筋籠安裝完畢后使用鋼筋將護筒與鋼筋籠連接，避免鋼筋籠吊運過程中上浮。機械套筒是連接灌注樁鋼筋籠的重要工具，施工過程認真檢查套筒質量、絲頭螺紋的長度，使用扭矩扳手測試套筒連接質量，保證鋼筋的機械連接接頭符合工程施工要求。吊運過程中安排專人進行警戒和指揮。重點控制好鋼筋籠的加工長度和下方深度，下放時保持勻速，合理預估鋼筋籠位置，避免出現觸底而造成變形。

鋼筋籠安裝與聲測管埋設同時進行，其材質是無縫鋼管，一根樁安設5根，每根長度是樁長加20cm，平均布置在周圍。鋼管底部焊接封底，操作完畢后注入清水，使用木塞塞住管口，避免雜物進入。

3.混凝土澆筑

商品混凝土是樁基混凝土的主要用料，使用專門的運輸設備快速澆筑，混凝土澆筑速度≮15m3/h。一般由罐車運輸混凝土，利用輸送泵完成澆筑，導管的直徑為260mm，型號是插接式導管，在下設導管前認真檢查導管連接的連接絲扣和密封圈，并進行封閉性試驗，試驗水壓控制在孔內水深1.5倍以上，同時不得小于焊縫承受壓力最大值的1.5倍，保證其密封性。

隔水栓的制作按照設計進行，使用前在頂端安裝釘膠墊，保證其密封性達到施工要求，并使其通過導管進入到孔底。下放導管過程中保持勻速，首先將導管放置到孔底然后提起，保證導管底端與孔底有50cm距離。初灌水下混凝土時，導管首次埋入混凝土的深度不應小于1m。

灌注混凝土的過程中重點觀察孔內反漿情況，必須由專業人員測量導管內外混凝土液面高度和管在混凝土內的埋深，初次灌入混凝土時避免觸動導管，及時測量混凝土面高度，保證拆卸導管時導管埋深在3～8m左右，并如實記錄測量結果。在澆筑水下混凝土時禁止中途停止，保證樁基基礎密實，同時定期抽插振動導管，保證振搗效果達到最佳。混凝土灌注時要超過樁頂設計值1.0～1.5m。

混凝土灌注在計劃內進行，根據浮漿高度、樁徑、充盈系數和樁長計算每一次混凝土用量，由施工員記錄樁基混凝土澆筑用量，整個灌注過程對凝土充盈系數（即實際灌注混凝土體積和樁身設計計算體積加預留長度體積之比）復核、檢算，樁孔的充盈系數保持在1.0～1.30之間。如果充盈系數超過或者低于這個范圍，工作人員應立即到現場查明原因并制定措施。

料斗及初灌量：在導管頂端安裝漏斗，將提前制作好的集料斗放置在漏斗周圍，料斗的容積值設定以混凝土用量為參考。灌注水下混凝土的方式是拔球法，該方法的優點是封底效果好，混凝土的數量能夠完全滿足灌孔需要。所需混凝土量計算方法：

式中：V為灌注首批混凝土所需數量，m3；D為樁孔直徑，m；H1為樁孔底至導管底端間距，一般為0.4m；H2為導管初次埋設深度，m；d為導管內徑，m；h1為樁空內混凝土達到埋置深度H2時，導管內混凝土柱平衡導管外泥漿壓力所需的高度，m，即h1＝HwYw/Yc；其中導管外泥漿高度Hw=樁長-埋深-H1，泥漿密度取Yw=1.1，混凝土密度Yc=2.4。

4.結束語

碼頭工程中樁基是核心結構，關乎著工程的整體質量，所以必須嚴格把控樁基的施工質量。本文對樁基水下混凝土施工技術進行了研究，闡述了施工過程中的技術要點，希望能為相關碼頭工程提供參考。