某通用碼頭（1#泊位）工程引橋灌注樁施工

張文鋒

（中國港灣工程有限責任公司，北京 100027）

1 工程概況

1.1 工程概況

引橋工程長1665m，寬17m，分為26 個結構段，每個結構段有9 個排架，每個排架由3 根樁組成，排架間距7.5m，同一排架的樁間距6.5m。引橋工程接岸處有10 個結構段，全長612.61m，樁基為嵌巖灌注樁，樁徑1.0m，共354 根，其中引橋第4 結構段第32 排架至第13 結構段為水上灌注樁，樁徑1.0m，樁頂標高+1.9m，嵌入中風化巖不少于3.0m，鉆孔深度14～26m，共258 根。

1.2 工程特點分析

其一，當地5—10 月為雨季，11 月—次年4 月為旱季。雨季降水豐富，海上風浪大，施工效率低，施工平臺搭設難度大。旱季雨水較少，海面平穩，風浪小。考慮總體施工工期，將水上灌注樁施工安排在旱季，減少安全隱患，增加有效工作天數。

其二，中風化砂巖層嵌入了灌注樁，施工效率較低。

其三，鉆機作業平臺需在水上灌注樁施工前搭設。搭設約615m，搭設拆除工作量大，鋼材用量大。施工前經過計算，保證鋼平臺必須有足夠的強度和穩定性，同時根據施工工期及周轉次數核算需用平臺的套數。

其四，個別樁基位置覆蓋層較薄，無法穩定鋼護筒，需要提前拋砂加厚覆蓋層[1-2]。

2 施工流程

施工工藝流程圖如圖1 所示。

圖1 施工工藝流程圖

3 施工方案確定

常規水上灌注樁施工工藝是先打設輔樁，通過輔樁安裝施工平臺，然后打設鋼護筒進行水上灌注樁施工。該工程由于施工水域旱季風浪小，水面平穩，通過方案比選，直接利用鋼護筒作為支撐受力樁基，在鋼護筒上焊接牛腿，搭設施工平臺。大大節省了一次性投入的周轉材料，減少工程量，加快工期，節省費用[3]。

4 施工工藝

4.1 鋼護筒加工、打設

委托專業隊伍在項目部場地內加工制作鋼護筒。單個鋼護筒長1.5m，內徑1.04m，采用8mm 厚鋼板焊接而成，根據使用要求接長，接頭處焊接嚴密，不得漏水。

水上灌注樁鋼護筒長11～21.5m。鋼護筒加工成型后，裝船，采用65t 方駁吊機吊裝至2000t 方駁上，然后運輸至現場（見圖2）。

圖2 鋼護筒吊裝示意圖

采用160t 方駁吊機吊DZ-90 型振動錘振沉鋼護筒，下沉深度根據樁孔的具體地質情況確定，打設深度為打入強風化巖層0.2m。鋼護筒打設前，在方駁邊緣用35#工字鋼焊護筒限位架，由測量人員用GPS測放樁位坐標，放樣誤差≤5cm（見圖3）。

圖3 鋼管樁限位架

在振沉鋼護筒時，若發現偏差過大，應通過起重機調整振動錘的位置，及時糾正。用全站儀檢查鋼護筒的垂直度。

4.2 水上施工平臺搭設

4.2.1 牛腿安裝

牛腿的焊接位置依據樁頂部的標高，在鋼護筒振沉穩定后確定。在平臺完成后，將高出標高的部分用氣焊剪掉，并按實際長度將低于標高的鋼護筒接長。牛腿以30cm 的雙I40 工字鋼焊接而成[4]。

4.2.2 平臺縱梁安裝

鋼護筒牛腿焊接完成后，及時安裝縱梁。縱梁采用I40 工字鋼由方駁運輸到施工現場，用65t 方駁吊機吊運縱梁搭放在鋼護筒的牛腿上，調整好精度后，將縱梁與牛腿焊接牢固。

4.2.3 平臺橫梁安裝

橫梁采用I20 工字鋼，按間距0.6～1.2m 搭設在縱梁上。橫梁就位后，將橫梁與縱梁焊接成整體，接觸部位必須滿焊。

4.2.4 鋪設木板和安裝欄桿

平臺頂面鋪滿厚度5cm 的木板，同時預留出搭設鋼護筒的位置。防護欄立桿采用φ50×3mm 鋼管，按每1.5m 設置1 道，高度為1.2m，橫桿采用φ12 鋼筋，設置3 道。

4.3 泥漿制備

泥漿用膨潤土與清水勾兌而成。把清水注入泥漿機中，投入膨潤土勾兌。選擇3PNL 泥漿泵與80 鋼管相連的管輸送泥漿至各槽孔。回收澆灌混凝土時頂托出的質量較好的泥漿，就近排放到沉淀箱。不能滿足重復使用性能要求的泥漿，要投入指定的地方，在沉淀硬化后，重新進行處理。

泥漿比重、黏度和含砂率等技術指標需要根據現場鉆進的地質情況經試驗確定，參考《港口工程灌注樁設計與施工規程》（JTJ 248—2001）附錄C，泥漿的比重為1.2～1.4，黏度為22～30Pa·s。在施工過程中，每一班都要保證每小時一次對泥漿性能的檢測。在土壤發生改變時，應與設計的泥漿質量標準相適應，檢測次數應增多[5]。

4.4 鉆孔

根據現場地質條件，采用沖擊鉆機成孔。鉆機使用50t 履帶吊輔助就位，并使鉆機四角標高一致。在沖孔前，要檢驗鉆機的各個部分，尤其底座要平穩，防止在沖孔過程中發生位移。

沖擊鉆機成孔時，開始用低錘（小沖程）密擊，錘高0.4～0.6m，并適時加泥護壁，使孔壁擠壓密實。直至孔深達護筒下3～4m 后，再加快速度，加大沖程，使錘高1.5～2.0m，進入正常的連續沖擊。應在鋼絲繩上做記號，以控制沖程，避免在撞擊時放繩太多或太少。對不同地質采用不同的沖程高度。每鉆深2～3m 后進行清渣，然后對孔進行清洗，重復循環，直至實現設計孔深為止。鉆孔時，為避免孔內殘渣過多，造成埋樁現象，應及時將孔內殘渣清除出孔。當沖擊面為斜巖面或有漂石時，應投入黏土、小塊巖石，在沖擊成孔之前，先將表面墊平。在風化巖上打孔，振動較大，沖程過高會引起破錘，也容易產生偏孔。應合理控制沖程，避免空錘。在鉆孔時，每鉆入2m，應吊線檢測和檢查。如有偏差的地方，要立即停止鉆進，并采取相應的措施。對變層處和容易產生偏差的區域，通過低錘輕擊、間歇沖擊等方式穿過，使孔徑始終保持完整。

4.5 清孔

通知監理工程師，在到達巖面上確定并記錄巖樣品。在鉆孔深度滿足設計要求的入巖深度或樁底標高時，應在監理工程師的見證下，將巖樣品撈取出來，并進行孔深測試。監理工程師驗收合格后停止鉆進，將鉆頭吊起20～30cm，進行清孔。用正循環的3PNL泥漿泵將孔隙石渣中的漿液抽入儲漿箱，經沉淀后，由泥漿泵皮管輸入樁孔，反復循環進行清渣。

4.6 鋼筋籠加工、吊運

鋼筋籠加工成型自檢合格后，報監理驗收合格后等待吊裝下籠。鋼筋籠的制作要達到設計圖的要求，保證根數和間距，鋼筋擺放位置正確。用50t 履帶吊吊裝鋼筋籠，主副鉤同時起吊，在離地4～5m 處繼續吊起主鉤，并確保鋼筋籠垂直不變形，副鉤逐漸下放。鋼筋籠對準樁孔中心緩慢下放，垂直度控制在1%以內。用垂球測量，并做記錄。為避免灌注混凝土時，鋼筋籠下沉或上浮，鋼筋籠就位后要牢牢定位。

4.7 導管下放

其一，樁混凝土采用導管法灌注工藝，安裝導管前，用吊車起吊井字灌注架安裝，安裝要求平穩。其二，導管底管長4m，其他節長1.5m。其三，導管內徑為250mm，采用螺紋扣連接。導管連接處加橡膠墊，以保證連接嚴密，不漏水。在使用導管前對導管進行水壓試驗，試驗壓力不小于工作壓力的1.5 倍。其四，下放導管時，其底端距離孔底控制在30～50cm。

4.8 泥漿比重與沉渣

灌注混凝土前，應檢測泥漿比重及沉渣厚度，泥漿比重為1.1～1.2、黏度為20～22s，沉渣厚度不大于50mm。合格方可灌注混凝土，如不合格，則置換泥漿或二次清孔[6]。

4.9 水下混凝土灌注

采用導管法進行混凝土水下灌注。利用2.0m3強制攪拌機，嚴格按照配合比進行混凝土攪拌，保證攪拌時間，做好沉降度等多種試驗（見圖4）。在灌注之前，先將一個直徑小于導管直徑1cm 的球膽放入導管，然后將60cm×60cm 的方形漏斗放入導管管口。用9.0m3混凝土罐車將混凝土運至引橋鋼管樁臨時出運碼頭，罐車自卸至600t 方駁的灰斗內。方駁將混凝土運至施工現場后，用210 反鏟直接裝至導管頂部的漏斗內，灌注首罐混凝土的量，應滿足導管埋深不得小于1.0m 的要求（見圖5）。灌注水下混凝土時，用120t 方駁吊機作為導管升降設備。

圖4 攪拌站混凝土生產

圖5 反鏟灌注混凝土

灌注混凝土時，先測量混凝土表面的高度，并伴隨著灌注混凝土，緩慢提升導管，從而保證導管埋深在2～6m。隨著混凝土面的逐漸升高，埋管達到一定深度后開始拆管。拆管時，應測量孔內混凝土面的標高，然后確定拆管的長度，并做好有關記錄，保證導管始終埋深在2.0m 以上，如此循環至樁頂。

5 樁基檢測

引橋灌注樁施工時，按設計要求進行樁身的完整性檢測，低應變動力檢測抽查率100%，抽取31 根進行高應變動力檢測。測試結果：606 根一類樁、6 根二類樁，合格率都在99%以上。

6 結論

其一，水上灌注樁施工平臺的設計與施工，對現場水文情況、潮流與水位、地質情況等進行詳細了解，經過多次論證，最終確定用鋼護筒做支承樁搭設施工平臺。與傳統的沉設小直徑鋼管樁做支承樁搭設施工平臺比較，具有結構簡單、施工方便、周轉速度快、成本低的特點。

其二，平臺應根據鉆機的尺寸進行設計，經過受力計算確定鉆機的擺放位置，盡量減少工字鋼的使用量和平臺面積。施工時，要求對每臺鉆機的擺放位置進行嚴格檢查，同時安排專人對所有焊縫進行巡查，發現脫焊必須及時處理。

其三，受施工現場條件限制和船機設備匱乏的影響，制定經濟合理的水下混凝土灌注方案，為工程順利實施提供有力保障。

其四，灌注樁質量控制以控制混凝土坍落度、和易性為重點。根據實際混凝土的運距和灌注工藝確定。過小的混凝土坍落度會造成灌注困難，易發生斷樁現象；坍落度過大，混凝土易離析，灌注混凝土容易堵管，也會出現斷樁，同時混凝土灰面會出現不同程度的下沉。因此，要根據實際情況確認坍落度，混凝土的和易性必須良好。灌注至樁頂時，需等待約20～30min，確認混凝土灰面是否下沉，如果下沉，繼續灌注，直至灌滿為止。