LNG 碼頭引橋段跨斜坡堤灌注樁施工控制措施

孫方

摘要：本文以福建漳州 LNG 項目碼頭工程為實例，介紹碼頭引橋段跨斜坡堤沖孔灌注樁施工穿透拋石層的主要技術難題，總結施工過程中采取的一些措施和方法。

關鍵詞：碼頭引橋跨斜坡堤;沖孔灌注樁;穿透拋石層;施工措施

中圖分類號：U65? 文獻標識碼：A?? 文章編號：1006—7973（2022）03-0125-03

1工程概況

福建漳州 LNG 項目碼頭工程建設規模為8-26.6萬 m3LNG 裝卸泊位，其中泊位引橋總長556m，寬度15m，引橋頂面標高+12m（廈門零點），大部分位置采用重力墩式結構，其中引橋接岸段由于陸域拋石斜坡堤護岸已先期實施，引橋與護岸銜接段60m 內無法進行沉箱安裝，因此該段引橋采用高樁梁板結構，排架間距10m，基礎采用φ1600嵌巖樁（沖孔），每榀排架布置3根樁，上部結構為現澆橫梁和預制+現澆鋼筋混凝。

2主要施工工序及技術難點

本工程沖孔灌注樁施工過程中需穿透現有護岸斜坡堤扭王字塊護面層和5～20m 厚的拋石層。由于扭王字塊護面層和拋石層孔隙較大導致其透水性極強，沖孔灌注樁成孔施工時泥漿容易流失;同時設計高潮位和設計低潮位潮差5.05m，受潮汐影響沖孔內很難保持靜水壓力穩定，加上成孔時機械和其他外力的作用，沖孔灌注樁施工過程中很容易出現塌孔現象，導致施工難度較大。經綜合分析沖孔灌注樁的成孔進度能否滿足計劃要求成為項目進度控制的重點。

2.1施工工序

根據施工現場場地情況結合相關技術規范要求，確定沖孔灌注樁的工序為：鋼平臺（棧橋）搭設→測量定樁位→樁機布設→埋護筒、設泥漿池→沖進、排渣循環作業直至設計深度→吊放鋼筋籠就位→清渣→澆灌樁身混凝土，詳見下圖：

2.2施工技術難點

（1）護筒打設困難。鋼棧橋搭設完成后，樁機根據灌注樁孔位布置于鋼棧橋橋面，大部分孔口距護岸斜坡面較遠且沒有淤泥層或沙土地層等利于鋼護筒定位穩定的地質條件，加之海水水流湍急，鋼護筒一次安裝到位并保持穩定的難度較大。

（2）易造成漏漿。護岸斜坡堤由塊石拋填而成，石塊粒徑大小不一且孔隙較大，造成其透水性極強，施工過程中極易造成漏漿。

（3）清渣難度較大。由于施工中漏漿嚴重，清渣過程中泥漿比重降低、粘度下降時，清渣難度較大。

（4）成孔工效很低。拋石層塊石強度較高，部分位置含有大粒徑石塊，沖錘能量損耗大，成孔速度比一般地質效率降低較大。

（5）意外問題較多。前期護岸斜坡堤拋石層石料拋填過程中是不規則且經過海浪沖刷，塊石長短大小不一堆積紊亂，灌注樁樁基位置范圍內塊石各個方向的強度各異，造成沖孔進尺較難，容易造成灌注樁孔底傾斜、卡錘、埋錘、塌孔等施工難題。

3采取的技術措施

3.1鋼護筒定位

由于沒有淤泥層或沙土地層等利于鋼護筒定位穩定的地質條件，且灌注樁在沖擊進尺時鋼護筒和樁錘間的部分空隙處的塊石未被及時沖碎，鋼護筒底邊緣坐落其上，進尺便會落后于樁錘，有時相差幾米，易造成底部鋼護筒未跟進處塌孔埋錘。在進尺的某個時刻，鋼護筒會因為支撐的拋石邊角被沖毀而瞬間下落，鋼護筒的垂直度無法保證，嚴重時有可能壓住樁錘。經分析研究后，施工現場采取了以下技術措施予以解決：

（1）在搭設施工鋼平臺前用沙袋、碎石和二片石填充護岸斜坡面上灌注樁位置及附近的扭王字塊體的孔隙，并用片石和塊石在斜坡面上找平出一個水平施工面，為后續灌注樁開孔創造條件。

（2）為確保鋼護筒的沉放精度，特設計制作鋼護筒下沉井字型導向架，導向架采用20#槽鋼對拼焊加工而成并準確安裝定位焊接在鋼棧橋上。護筒導向調整采用可調節的頂絲和底層兜纜結合。上下層導向架設置可調的頂絲進行平面位置調整，使護筒定位準確，底層設置鋼絲繩兜纜，以有效保障鋼護筒的垂直度，防止護筒下端傾斜和突然下沉，詳見下圖：

3.2泥漿配置

在拋石層中沖孔施工，漏漿不可避免，無法使用傳統材料造漿;同時，灌注樁沖孔正常施工進尺，造漿循環濾渣環節是不可或缺的。因此采取以下技術措施予以解決：

（1）采用海泥作為造漿材料，優點是海泥本身的特殊性質更適應海水環境。海泥自身擁有較大的粘結度，能有效堵塞塊石間的孔隙且不容易被海水沖散;同時可起到有效減少泥漿沉淀速度和沉碴厚度的作用。

（2）施工過程中在海泥中加3%～5%水泥用沖錘低沖程反復沖搗，過程中孔內的小粒徑塊石、二片石、風化石渣等細料會與海泥和水泥混合在一起，受壓會擠入塊石的間隙，形成止水孔壁，同時由于水泥的固化作用也提高了孔壁穩定性。

3.3采用雙護筒工藝

本工程灌注樁成孔的關鍵之一在于護壁效果及孔壁的穩定性，由于拋石層較厚結合現場地質條件采取雙鋼護筒護壁。外護筒內徑為φ1800mm，壁厚10mm，內護筒內徑φ1600mm，壁厚16mm。沖擊鉆沖擊成孔外護筒隨之跟進，直到外護筒下至強風化層終止，然后把內鋼護筒放入外護筒之中，更換較小的沖錘繼續沖擊成孔，隨著成孔進尺地增加內護筒也同步跟進。

3.4采用雙泵泥漿循環系統

施工過程中由于漏漿導致泥漿濃度時常下降，為了提高泥漿循環清渣的效果，同時結合沖孔灌注樁在鋼棧橋上進行施工的情況，本項目孔內排碴采用沖擊雙泵正循環工藝，此系統提高了泥漿在孔內的流動速度，同等泥漿濃度下比單泵循環清渣效果更優。該泥漿循環系統由泥漿泵、泥漿輸送軟管、泥漿沉渣池、泥漿池、溜槽等組成。其中一臺泥漿泵安裝于泥漿池內，將泥漿用高壓膠管輸入孔內鉆頭處，沖洗孔底并使沉碴隨泥漿浮起至孔口上層;一臺泥漿泵安裝于孔口上部，將含有沉渣的泥漿用高壓膠管輸入沉渣池，沉渣池通過溜槽將經過沉淀的泥漿排入泥漿池再循環利用。

3.5加工撈渣筒撈渣

由于潮汐的作用和拋石層孔隙較大，在灌注樁沖擊拋石層成孔過程中會遇到泥漿流失非常嚴重的情況，從而導致泥漿濃度和粘度降低較大，孔底沉渣較厚，繼續采用泥漿循環清渣效果較差。為此現場設計加工了一個撈渣桶，其底部有個活門，桶在沖孔中往下放時因浮力的作用門會打開，泥漿進入桶內，上提時門在重力的作用下關閉，但關得并不嚴，渣就落在桶底了，同時泥漿還會流出到孔內，提至孔口打開門便可將石渣處理掉，詳見下圖。

4其它狀況的預防和處理

（1）孔內泥漿監測。由于漏漿和潮汐引起的孔外水位變化影響，需派專人監測水位和泥漿濃度，根據漏漿和孔外水位變動情況，及時調整沖孔內泥漿濃度和液面高度，減小沖孔內外水壓力避免產生塌孔。

（2）沖錘選擇。由于拋石層石塊強度高，沖擊錘選用3T 重十字型錘頭，錘底的錘牙長度宜短，同時在錘頭位置上焊接鈦鈷合金。

（3）沖打拋石層。由于拋石層中塊石長短大小不一堆積紊亂，有時塊石呈傾斜面狀，因此在沖孔時容易產生偏孔。發生該情況時需向孔底拋擲直徑20～30厘米的片石，將巖層斜面和高低不平之處嵌補填平;然后進行低錘快打，造成一個較緊密的平臺，承托沖錘，均勻受力，防止偏孔。待巖層基本上打平后，方可高錘猛打，加快沖孔進度。

（4）沖孔震動影響。沖孔灌注樁在進行沖孔施工時，會有一定的振動，對原護岸和胸墻有一定影響，施工過程中要注意多臺樁機施工時沖錘不要同時起落，避免形成共振引起護岸和胸墻的損害。

5樁檢情況

碼頭引橋跨斜坡堤21根沖孔灌注樁施工完成后，第三方檢測單位進行了基樁聲波透射法檢測，21根樁全部為Ι類樁，占所檢測樁數的100%。通過采取上述施工技術措施樁基質量完全滿足相關技術規范要求，達到了預期的目標。

6結語

沖孔灌注樁施工穿透拋石層是漳州 LNG 項目的主要技術難點，項目開始便受到高度重視。結合本工程實際情況，在施工過程中通過采取相應措施解決了鋼護筒定位的問題;通過采用雙護筒工藝基本保證了孔壁的穩定性;通過選用海泥作為造漿材料，確保孔壁不易坍塌使沖孔順利進行;通過采用海泥中參加適量水泥反復沖搗形成止水孔壁，降低了漏漿情況發生的同時也提高了孔壁穩定性;通過采用雙泵泥漿循環系統和設計加工撈渣桶解決了孔內清渣的問題。本次漳州 LNG 項目碼頭工程跨斜坡堤灌注樁施工，摸索出了一套比較適合拋石層沖孔灌注樁成孔的施工工藝，為后續類似項目提供了施工經驗。

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