鉆孔灌注樁施工技術(shù)在碼頭工程項(xiàng)目中的應(yīng)用

屈建剛

(中國(guó)水電建設(shè)集團(tuán)十五工程局有限公司，陜西 西安 710068)

0 前 言

港口碼頭對(duì)地基的質(zhì)量提出較高的要求，即必須具有承載能力強(qiáng)的特點(diǎn)，否則易引發(fā)不均勻沉降等問(wèn)題。通過(guò)鉆孔灌注樁施工技術(shù)的應(yīng)用，有利于建設(shè)穩(wěn)定可靠的碼頭地基，但此項(xiàng)施工技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)較多，其應(yīng)用水平將直接影響到工程質(zhì)量，因此需要加強(qiáng)技術(shù)探討，把握具體的應(yīng)用要點(diǎn)，將施工技術(shù)落實(shí)到位。

1 工程概況

某工程碼頭全長(zhǎng)628 m，總寬50 m，采用高樁梁板結(jié)構(gòu)。于碼頭前平臺(tái)縱向鋪設(shè)2條軌距為30 m的軌道，碼頭排架間距8 m，每排榀架分別為9根直徑1 000 mm的PHC管樁，長(zhǎng)度59～60 m。立足于現(xiàn)場(chǎng)施工條件，結(jié)合工程質(zhì)量要求，經(jīng)技術(shù)可行性、質(zhì)量可靠性等多角度分析后，選用鉆孔灌注樁施工技術(shù)，以此保質(zhì)保量完成樁體的建設(shè)工作。

2 鉆孔灌注樁施工工藝

2.1 準(zhǔn)備工作

為快速鉆孔，先做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，包含測(cè)量放樣、現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地整理、根據(jù)工程要求制作護(hù)筒并埋設(shè)、泥漿制備、鉆機(jī)就位、搭建穩(wěn)定可靠的鉆孔架等。

1)場(chǎng)地整理。從現(xiàn)場(chǎng)施工條件出發(fā)，采取針對(duì)性的場(chǎng)地整理措施。樁基設(shè)置在旱地時(shí)，先將該處的樹根、雜草等雜物清理干凈，安排夯實(shí)處理；對(duì)于在水中的鉆孔灌注樁，為了便于施工，搭建可靠的施工平臺(tái)。

2)護(hù)筒的制作和埋設(shè)。以3～5 mm厚的鋼板為原材料制作鋼護(hù)筒。為切實(shí)提高剛度，在護(hù)筒上、下和中部外側(cè)焊一道加勁肋。相比于鉆孔樁直徑，護(hù)筒直徑在該基礎(chǔ)上適當(dāng)增加25 cm。待鋼護(hù)筒制作成型后將其埋設(shè)到位。精細(xì)化調(diào)整護(hù)筒的軸線，使其與預(yù)先標(biāo)記的樁位中心對(duì)準(zhǔn)，提高鋼護(hù)筒所處位置的準(zhǔn)確性；護(hù)筒周邊和護(hù)筒底接觸緊密；護(hù)筒傾斜度≤1%。

3)泥漿的制備。制漿前，先打碎黏土，盡可能使其均勻，以便更快速地?cái)嚢璩蓾{，得到優(yōu)質(zhì)的泥漿。黏土經(jīng)過(guò)打碎處理后投入護(hù)筒內(nèi)，啟用沖擊錐，用該裝置制備泥漿，過(guò)程中需密切關(guān)注黏土的實(shí)際狀態(tài)，待其攪拌成泥漿后開始鉆孔。施工中可能存在多余的泥漿，此部分用管導(dǎo)入泥漿池內(nèi)，暫時(shí)存放在該處，后續(xù)可根據(jù)需求補(bǔ)充孔內(nèi)泥漿，此方式可有效提高泥漿的利用率。

4)鉆機(jī)就位。鉆錐中心對(duì)準(zhǔn)已經(jīng)測(cè)放的樁位，檢測(cè)并判斷兩者的差值，必須確保對(duì)中誤差不超過(guò)5 cm，否則需進(jìn)一步調(diào)整。

2.2 鉆孔工藝

2.2.1 沖擊鉆鉆孔

沖擊鉆孔施工示意圖如圖1所示。

圖1 沖擊鉆鉆孔工藝示意圖

2.2.2 開 鉆

1)正式鉆進(jìn)前，向護(hù)筒內(nèi)摻入適量的黏土。若施工現(xiàn)場(chǎng)的地表土層偏疏松，為提高其穩(wěn)定性，還需摻入適量的小片石，再注入泥漿和清水，借助鉆頭的沖擊作用將摻入的材料擠向孔壁，起到加固的作用。沖擊振動(dòng)的擾動(dòng)作用較強(qiáng)，可能會(huì)導(dǎo)致鄰孔已灌注的混凝土出現(xiàn)異常(例如無(wú)法正常凝固)，為此應(yīng)合理調(diào)整施工時(shí)間，待鄰孔混凝土達(dá)到特定的強(qiáng)度要求后方可鉆孔。首先以小沖程的方式鉆孔，加強(qiáng)檢查，待孔底在護(hù)筒腳下3～4 m位置時(shí)，若現(xiàn)場(chǎng)條件允許可適當(dāng)增加沖程。

2)鉆機(jī)需平穩(wěn)運(yùn)行，為此提前對(duì)鉆機(jī)就位區(qū)域做整平、夯實(shí)處理，以免因地基層面的問(wèn)題而導(dǎo)致鉆機(jī)異常運(yùn)行(傾斜、下陷等)。鉆機(jī)精準(zhǔn)就位且必須有足夠的穩(wěn)定性，不允許在鉆孔期間出現(xiàn)移位現(xiàn)象。鉆孔時(shí)，及時(shí)檢查鋼絲繩的回彈情況，勤松動(dòng)、少量松繩；嚴(yán)格控制孔內(nèi)泥漿液面，要求其始終在護(hù)筒腳以上0.5 m或更高的部位，否則將由于泥漿面蕩漾而損傷護(hù)筒腳孔壁，但不可隨意增加孔內(nèi)泥漿液面的高度，即需要比護(hù)筒頂面低0.3 m，否則將由于泥漿量過(guò)多而溢出。

2.2.3 抽 渣

適時(shí)向孔內(nèi)補(bǔ)漿或補(bǔ)水，例如在抽渣后隨即沖擊投放黏土，但嚴(yán)格控制好投放量，單次不可過(guò)多，否則會(huì)出現(xiàn)粘結(jié)現(xiàn)象。抽碴筒到達(dá)孔底后，于該處做多次的上、下提放操作，盡可能將鉆渣清理出孔。此外，鉆頭刃口在鉆井期間有持續(xù)性磨損的情況，為保證鉆孔效果，每班開鉆前均檢查鉆頭直徑，要求直徑磨耗量≤1.5 cm，否則需修補(bǔ)，必要時(shí)換新。

2.3 回轉(zhuǎn)鉆鉆孔工藝

1)初鉆。泥漿泵和轉(zhuǎn)盤空轉(zhuǎn)一段時(shí)間，在此期間輸入適量的泥漿，此后方可正式鉆進(jìn)。在不影響鉆孔質(zhì)量的前提下，接、卸鉆桿動(dòng)作需迅速，避免停鉆時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，否則有明顯的孔底沉淀現(xiàn)象。

2)鉆進(jìn)要點(diǎn)。鉆進(jìn)初期加強(qiáng)對(duì)進(jìn)尺的控制，且尤為關(guān)鍵的是在護(hù)筒刃腳處需適當(dāng)放慢速度，目的在于使該處形成穩(wěn)定的泥皮，起到護(hù)壁的作用。鉆至刃腳下1 m位置時(shí)，若確認(rèn)無(wú)異常狀況可按正常速度鉆進(jìn)。鉆進(jìn)期間由于護(hù)筒土質(zhì)松軟而漏漿時(shí)，適當(dāng)向上提起鉆錐，向其中倒入黏土，經(jīng)過(guò)此處理后下鉆錐倒轉(zhuǎn)，通過(guò)鉆錐的運(yùn)轉(zhuǎn)將膠泥擠入漏漿部位，起到封堵的作用。此外，鉆進(jìn)進(jìn)尺2～3 m，過(guò)程中要及時(shí)檢查鉆孔的垂直度和直徑，根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果采取針對(duì)性的調(diào)整措施，保證鉆孔精度。

3)鉆孔檢查及清孔。鉆孔后及時(shí)檢查成孔質(zhì)量，通過(guò)孔深、直徑、傾斜度幾項(xiàng)指標(biāo)做系統(tǒng)性的判斷，其中傾斜度不可超過(guò)1%，其他指標(biāo)的實(shí)測(cè)結(jié)果均要與設(shè)計(jì)要求一致。經(jīng)過(guò)成孔檢查后，清理鉆孔期間堆積在孔內(nèi)的石碴、泥漿，以便鋼筋籠下放等后續(xù)工作的順利進(jìn)行[1]。

2.4 鋼筋籠的制作和吊裝

1)材料的選取。以設(shè)計(jì)圖紙要求為準(zhǔn)，挑選合適規(guī)格的鋼筋，保證其種類、型號(hào)、表觀形態(tài)等方面均滿足要求。此外，Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)鋼筋的力學(xué)性能均要符合相關(guān)規(guī)定，以免因鋼筋力學(xué)性能不足而影響鋼筋籠的整體質(zhì)量。

2)鋼筋籠的制作。鋼筋籠制作時(shí)涉及調(diào)直、除銹、彎折等相關(guān)操作，均要嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙操作。鋼筋籠的主筋盡可能保持整根，若由于長(zhǎng)度需要采取對(duì)接措施時(shí)，優(yōu)先選用搭接焊接頭，搭接長(zhǎng)度至少為5d(d為鋼筋直徑)，以保證搭接的穩(wěn)定性。成品鋼筋籠應(yīng)具有順直性，此外諸如直徑、箍筋間距等各項(xiàng)指標(biāo)均要得到有效控制，誤差不可超過(guò)許可范圍。

3)鋼筋籠的吊裝。鋼筋籠外設(shè)置混凝土保護(hù)層，其厚度控制至關(guān)重要，為保證厚度的合理性，分別在上下端及中間區(qū)域按照2 m的間距設(shè)鋼筋“耳環(huán)”(統(tǒng)一布設(shè)在橫截面上)。吊裝前，先用探孔器檢測(cè)鉆孔，判斷實(shí)測(cè)結(jié)果與設(shè)計(jì)鉆孔直徑是否保持一致。若檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)鉆孔內(nèi)有不利于鋼筋籠安裝的障礙物，及時(shí)將其清理干凈。

待各項(xiàng)準(zhǔn)備工作均完成后，吊裝鋼筋籠，使該裝置對(duì)準(zhǔn)孔位，以緩慢的速度向下放置。下放期間遇障礙物時(shí)，采取慢起慢落的方法，或適當(dāng)做正反旋轉(zhuǎn)處理，若經(jīng)過(guò)前述操作后仍無(wú)法取得良好的效果(鋼筋籠難以正常下放)，則暫停下落，分析原因并處理。禁止強(qiáng)制性下放，否則會(huì)損傷鋼筋籠，孔壁也易失穩(wěn)。鋼筋籠入孔后呈懸吊狀態(tài)，需具有足夠的穩(wěn)定性，容許偏差不超過(guò)5 cm。

2.5 混凝土灌注施工

2.5.1 混凝土的材料要求及相關(guān)裝置的制作

1)混凝土由砂石、水泥、水等材料組成，要求其級(jí)配足夠合理，嚴(yán)格控制最大顆粒尺寸，不可偏大。此外，集料中的雜物含量也需要滿足要求，否則需安排清洗和過(guò)篩處理，剔除其中的雜質(zhì)，以免影響集料的正常使用。

2)混凝土灌注施工中采用到導(dǎo)管、漏斗、儲(chǔ)料斗，各自均是重要的輔助裝置。導(dǎo)管以3 mm厚的鋼板為原材料，經(jīng)卷制后制作成型，直徑≥250 mm，具體根據(jù)樁長(zhǎng)、樁徑、灌注速度而定。導(dǎo)管由多個(gè)節(jié)段組成，以便快速完成各節(jié)段的搬運(yùn)和拆裝作業(yè)，中間節(jié)長(zhǎng)度約為2 m，下端節(jié)可適當(dāng)增加，例如4～6 m，在漏斗下方配備長(zhǎng)度約為1 m的上端節(jié)導(dǎo)管。中間節(jié)法蘭兩端以焊接的方式穩(wěn)定設(shè)置厚度為10～12 mm的法蘭，以便螺栓互相連接。在一端法蘭附近焊接一對(duì)小吊耳，備栓掛鋼絲繩用，取4～5 mm厚的橡膠墊圈墊在上下兩節(jié)法蘭間。

漏斗呈圓錐形，用2～3 mm厚的鋼板制作成型，在距漏斗上口15 cm的外面兩側(cè)對(duì)稱焊吊環(huán)。錐形漏斗插入導(dǎo)管的深度通常為15 cm，具體視實(shí)際情況靈活調(diào)整。儲(chǔ)料斗的原材料為3 mm厚鋼板和加勁肋，出口設(shè)閘門，底部制作成斜坡狀，在料斗出口下方設(shè)活動(dòng)溜槽。

2.5.2 混凝土的拌和

鉆孔灌注樁施工中，混凝土是重要的材料，在其質(zhì)量控制中配合比的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。其中，坍落度以18～22 cm為宜；骨料粒徑為0.5～3 cm，材料可選擇機(jī)制碎石；水灰比控制在0.5～0.6；在取用水泥時(shí)，實(shí)配標(biāo)高比設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)高10%～15%。在確定具體的配合比后，精準(zhǔn)稱量適量?jī)?yōu)質(zhì)的原材料，然后按特定的順序摻入并充分?jǐn)嚢琛楸ＷC混凝土的均勻性，要求攪拌時(shí)間不小于2～2.5 min；下盤材料裝入前，必須確保已經(jīng)存在于攪拌機(jī)內(nèi)的拌和料完全卸出。由于某些原因?qū)е聰嚢铏C(jī)停用時(shí)間達(dá)到30 min以上時(shí)，需要先清理攪拌機(jī)，在此前提下方可繼續(xù)拌和。

2.5.3 混凝土灌注

遵循連續(xù)作業(yè)的原則，盡可能縮短每斗混凝土灌注的間隔時(shí)間[2]；合理協(xié)調(diào)，力爭(zhēng)導(dǎo)管的拆除時(shí)間不超過(guò)15 min；混凝土灌注時(shí)及時(shí)檢測(cè)混凝土面的高度，根據(jù)實(shí)際情況適時(shí)拆除或提升導(dǎo)管，全程導(dǎo)管埋深以2～4 m為宜，最大不超過(guò)6 m。

鉆孔灌注樁混凝土施工中，需注意：①及時(shí)檢測(cè)并合理控制導(dǎo)管下端的位置，要求其距離樁底0.3～0.4 m；②嚴(yán)格控制導(dǎo)管埋入混凝土的深度，全程均要≥1.0 m；③水下混凝土灌注施工中，以樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高為參照基準(zhǔn)，要求實(shí)際樁頂標(biāo)高略大于該值0.5 m；④合理選擇優(yōu)質(zhì)的導(dǎo)管并在混凝土灌注期間加強(qiáng)防護(hù)，以免因?qū)Ч苈┧畬?dǎo)致斷樁。

2.6 清理樁頭

樁頭混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的25%時(shí)，根據(jù)計(jì)劃由專員將護(hù)筒拆除，確定樁頭多余的混凝土并將其鑿除干凈。為了保證樁頭質(zhì)量，宜采取手工鑿除的方法，精細(xì)化施工，確保處理后的樁體達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高要求。

3 成樁質(zhì)量控制

1)原材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)，詳細(xì)檢驗(yàn)出廠合格證、化驗(yàn)報(bào)告等相關(guān)資料，若實(shí)際情況與資料不符，隨即取樣復(fù)查，禁止任何不達(dá)標(biāo)的材料被投入工程施工中。

2)導(dǎo)管灌注是應(yīng)用較為廣泛的鉆孔灌注水下混凝土施工方法，其應(yīng)用效果較好。但從實(shí)際施工情況來(lái)看，混凝土仍有可能離析，為此需注重對(duì)配合比的優(yōu)化，從源頭上規(guī)避離析問(wèn)題。實(shí)際施工中密切關(guān)注水泥品種、砂石料的規(guī)格及其含水率，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)配合比做動(dòng)態(tài)化的調(diào)整，確保每根樁的配合比均滿足要求。在正式拌和前還需復(fù)核配合比，嚴(yán)格計(jì)量和測(cè)試管理，制備試件，做好信息的記錄工作。

3)為避免斷樁、堵管等質(zhì)量問(wèn)題，需加強(qiáng)對(duì)拌和時(shí)間、坍落度的控制。從拌和時(shí)間的角度來(lái)看，若偏短會(huì)影響混凝土的強(qiáng)度，坍落度控制在18～20 cm較為合適，同時(shí)灌注期間密切關(guān)注混凝土面的標(biāo)高，適當(dāng)向上拔起導(dǎo)管，保證導(dǎo)管的埋入深度達(dá)到要求。通常，導(dǎo)管在混凝土中的埋深以2～4 m為宜，禁止將導(dǎo)管底端完全拔出混凝土面。隨著灌注進(jìn)程的推進(jìn)，距離樁頂標(biāo)高8～10 m時(shí)，在原坍落度的基礎(chǔ)上適當(dāng)調(diào)整，減小至12～16 cm，保證樁身上部的施工質(zhì)量(有足夠的抗壓強(qiáng)度)。施工時(shí)，抽動(dòng)導(dǎo)管使混凝土面上升的力度應(yīng)適中，升降幅度不可過(guò)大，否則會(huì)導(dǎo)致混凝土體沖刷孔壁，進(jìn)而誘發(fā)孔壁下墜、樁身夾泥等質(zhì)量問(wèn)題[3]。每灌注2 m3時(shí)，測(cè)定一次混凝土面上升高度，根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果展開計(jì)算，明確各段樁體的充盈系數(shù)，根據(jù)規(guī)定該值需在1以上。

4 結(jié)束語(yǔ)

鉆孔灌注樁施工技術(shù)在港口碼頭工程中具有舉足輕重的地位，其兼具質(zhì)量可靠、靈活性強(qiáng)等多重優(yōu)勢(shì)，有利于推動(dòng)我國(guó)港口建設(shè)事業(yè)的發(fā)展。經(jīng)過(guò)本文的分析，提出鉆孔灌注樁施工技術(shù)的具體應(yīng)用要點(diǎn)，體現(xiàn)在前期準(zhǔn)備、材料配套、鋼筋籠制作與安裝、混凝土灌注等方面，希望所提內(nèi)容可為同仁提供參考。

[ID:013944]