廣西北海潿洲島某原油碼頭引橋鉆孔灌注樁施工技術

楊洪明，楊祝青，王現國

(1.中鐵港航(廣東)海洋工程有限公司，廣東 廣州510623;2.中交第四航務工程勘察設計院有限公司，廣東 廣州510230;3.河南省地質調查院，河南 鄭州450001)

廣西北海潿洲島某原油碼頭引橋鉆孔灌注樁施工技術

楊洪明1，楊祝青2，王現國3

(1.中鐵港航(廣東)海洋工程有限公司，廣東 廣州510623;2.中交第四航務工程勘察設計院有限公司，廣東 廣州510230;3.河南省地質調查院，河南 鄭州450001)

根據廣西北海潿洲島某原油碼頭的工程水文地質條件，采用鉆孔灌注進行樁基礎施工，對鉆孔灌注樁的施工方法、工藝流程、鋼筋籠吊放、水下澆筑等關鍵施工工藝和技術進行討論，提出幾種常見的質量問題及防范措施。

潿洲島;鉆孔灌注;水下澆筑;混凝土

廣西北海潿洲某原油碼頭新建工程有30萬 t接卸泊位一個、引橋2 800 m、工作船碼頭一座。其中引橋部分由78 m跨度鋼桁架引橋和15 m跨度鋼筋混凝土小排架引橋結構組成。排架總長度887.5 m，共60個排架。根據設計要求排架基礎必須以中風化或微風化玄武巖為持力層，樁尖嵌入中風化巖厚度不少于3 m，嵌入微風化巖厚度不少于2.5 m。

排架基礎設計為鋼筋混凝土灌注樁，樁基礎共計124根樁(其中42根為沖孔灌注樁，82根為鉆孔灌注樁;)樁徑Φ 1 500 mm，樁長22.5 m，混凝土 C40;為此，鉆孔成孔施工工藝成為本工程的重點。在此本文簡要介紹鉆孔灌注樁施工技術，并對在施工過程中常見的問題進行了分析。

1 工程地質概況

1.1 工程水文地質條件

工程位于北部灣潿洲島西北側，地屬亞熱帶海洋性氣候，季風盛行，高溫多雨。年均氣溫23.1℃。年均降水量1 379.5 mm。冬季受北風影響，風向多偏北，夏季受西南方向季風影響，風向以SW為主，每年5～11月受臺風影響。工程小排架位置天然水深－2.0～0 m，一個月內有20 d每日出現一次高潮，一次低潮;7 d出現兩次高潮，兩次低潮。設計高潮位+4.85 m，設計低潮位+0.67 m。潮流為沿海岸線走向的往復流，落潮流速大于漲潮流速，表層流速大于底層流速;漲潮平均流速0.35 m/s左右最大流速為0.60 m/s;落潮平均流速 0.41 m/s左右，最大流速為 0.65 m/s。

1.2 工程地質條件

根據地質鉆探揭示排架結構工程場區主要發育地層如下:

1)生物礁灰巖:厚度變化較大，層厚3～7.5 m不等;質軟，生物結構，塊狀結構，主要礦物為珊瑚碎塊、貝殼碎塊等，充填較多中細砂;本層主要指標為單軸飽和抗壓強度2.8 MPa。

2)全風化玄武巖:稍濕，可塑～硬塑，呈砂混粘土狀，平均厚度 1.0 m(0.5 ～1.5 m);本層主要指標為 N=32.3 擊(20～40擊);

3)強風化玄武巖:堅硬土狀，風化裂隙發育，手可折斷，浸水崩解，平均厚度1.33 m(0.6～1.9 m)，本層主要指標為N≥50擊;

4)中風化玄武巖:質硬，隱晶質結構，塊狀構造，主要礦物成分為輝石、長石、石英等，風化裂隙較發育，平均厚度3.98 m(1.1～6.4 m)，本層主要指標為單軸飽和抗壓強度為77.0 Mpa(35.1 ～110.6 Mpa);

5)微風化玄武巖:硬質巖，隱晶質結構，塊狀構造，主要礦物成分為輝石、長石、石英等。平均厚度5.4 m(2.3～7.3 m)，本層主要指標為單軸飽和抗壓強度為98.4 Mpa(74.4～ 120.0 Mpa);

6)中風化凝灰巖，濕，可塑，粘性一般，含少量細砂，厚度1.3 m，本層主要指標為單軸飽和抗壓強度為18.7 Mpa;

7)中風化凝灰質砂巖、凝灰質角礫巖，質軟，粉砂結構，主要礦物成分為石英、火山灰等，平均厚度1.37 m(0.6～2.1 m)，本層主要指標為單軸飽和抗壓強度為14.4 Mpa(2.2 ～26.6 Mpa)。

2 鉆孔灌注樁施工工藝

由于本工程樁尖持力層為中風化或微風化玄武巖，巖質堅硬，設計要求樁尖入土深度在中風化嵌巖層時不小于3 m，微風化嵌巖時不小于2.5 m。若采用普通鉆頭的回轉施工工藝鉆硬質巖層鉆進緩慢，且容易發生斷桿、掉桿以及鉆頭嚴重磨損等現象，甚至無法成孔。若采用一般重錘沖孔施工工藝，因地質條件影響，較大的沖擊能對持力層基巖破壞較大，難以滿足樁基整體要求。

針對中風化或微風化玄武巖巖質堅硬等地質條件的影響，擬采用高頻低能的大直徑回轉潛孔錘，氣舉反循環全斷面或分級造孔的施工工藝，以提高成孔效率，確保基巖持力層的完整性，滿足樁基整體要求。

施工時，基巖上部土層采用回轉鉆機，刮刀鉆頭，卷揚機控制鉆壓，置入粘土或自然土層造漿排渣，氣舉反循環造孔;基巖部分采用大直徑回轉潛孔錘，氣舉反循環全斷面或分級造孔。

2.1 施工工藝流程

鉆孔樁機就位→樁位復核→制漿鉆進(刮刀鉆頭)→到基巖層面→更換鉆具→鉆進(回轉潛孔錘)→致持力層→清孔排漿→鋼筋籠吊放→壓注砼→成樁→清洗機具、移機。鉆孔工藝見圖1。

圖1 鉆孔工藝圖

2.2 主要施工方法及技術要求

2.2.1 回轉鉆施工方法

鉆機定位 鉆機定位應調平、周正、并對中，水平尺嚴格校正“三點一線”，施工時立軸線與樁位中心線應重合。

鉆進鉆進過程中應隨機多次檢查鉆機的垂直度及孔斜率，并依據不同地質情況及時調整鉆速、鉆壓及泥漿性能，以防卡鉆，及時做好班報表記錄，有異常情況及時匯報，及時處理，直至設計標高;并由監理工程師簽認。

2.2.2 回轉潛孔錘施工方法

在上部土層采用回轉鉆機，刮刀鉆頭鉆致基巖面后;基巖部分采用大直徑回轉潛孔錘，氣舉反循環全斷面或分級造孔。其主要控制技術為:1)嚴格按潛孔錘施工要求進行泥漿調節，盡量采用清水施工，局部較硬基巖采用分級造孔時，應確保分級擴進孔和樁孔中心線的同線性;2)鉆頭和鋼護筒直徑偏差不得大于50 mm，應使鋼護筒內土質或巖質全段面排出及擴孔孔徑滿足要求;3)鉆至基巖面鉆頭更換后，應著重調節鉆壓及轉速，采用低壓，底轉速控制鉆進進尺的方式，以保樁底斜率和設計要求偏差不得大于50 mm;4)潛孔錘施工時，應嚴格控制風壓、風量及油量，確保潛孔錘孔內施工效率，嚴防超鉆現象。

2.2.3 成孔質量要求

直孔孔斜率小于1%;樁孔進入設計持力層、達到設計要求;成孔后的孔底沉渣不得大于50 mm。

2.2.4 鋼筋籠吊放

在鋼筋籠吊放前，應檢查灌注導管(接口)密封性，確保高密封，同時檢查導管內是否附有固結物，以防灌注時堵管。應嚴格按規范及設計要求制作，分段焊接時，其主筋焊接不小于10 d，嚴格控制上下對中，主筋凈保護層不得低于70 mm。φ10環螺旋布設，確保保護層厚度，樁鋼筋籠吊放時宜慢、穩，安裝后，其中心線偏差不得大于1%，并將其固穩，確保其樁內居中，以防彎曲及灌注時上移。

2.2.5 C40不收縮混凝土施工

混凝土施工前，孔底沉渣不得大于50 mm，灌注時應均勻，連續，嚴格按設計要求施工，灌注過程中，嚴格控制漿液上升高度和整樁灌注時間，保持灌注連續性，最后一次灌注量，應加以控制(通過計算與實測相結合)勿使樁頂漿液飽滿，確保樁身及樁頂質量，確保樁身砼完整連續、無“五現象”(斷層、瓶頸、鋼筋揭露、離析、蜂窩)、膠結好、強度均達到設計要求以上，樁頂標高符合設計要求。

2.3 施工技術質量保證措施

鉆孔加沖孔灌注樁是一項質量要求高，施工工序多，必須在一個短時間內連續完成的地下隱蔽工程，特別要把好鉆孔、清孔、下鋼筋籠和灌注混凝土這四道工序，根據規范要求和施工經驗，對樁孔質量的控制(表1)，在施工中主要采取如下措施［1－2］:

表1 樁孔質量控制表

2.3.1 垂直度控制

本工程采用潛孔錘施工時，鉆壓為潛孔錘自身重量，且在孔底施壓，具有良好的垂直導正性，能較高的滿足垂直度要求。

2.3.2 入巖深度的控制

鉆孔樁的嵌巖深度是保證單樁承載力的關鍵，施工人員應結合施工中鉆孔巖樣、鉆進速度等情況結合地質報告來判定檢查其入巖深度是否達到設計要求。

2.3.3 孔底沉碴控制

施工時應嚴格清孔質量，采用反循環返渣，一般在安裝鋼筋籠后均能滿足要求，如果沉渣厚度超過設計要求，必要時進行二次清孔，或可通過更換新鮮泥漿調節泥漿性能，使孔底沉渣小于5 cm，孔內少量鉆渣受泥漿膠體懸浮作用，在一定時間內不下沉，以保證孔底干凈。

2.3.4 灌注水下砼的控制

水下澆筑混凝土，是成樁質量最關鍵的工序，為保證灌注質量，施工時采取如下措施:1)澆筑前仔細檢查施工機械設備情況，確保正常使用，預防因機械設備不正常造成的時間耽誤引起事故;2)為保證樁較深孔的順利澆筑，應加快澆筑速度;3)保障混凝土澆筑的連續不間斷;4)派專人負責記錄水下砼澆筑情況，量測孔內砼面位置和指導拆管。

3 結語

限于工程特殊的地理位置，在海上鉆孔灌注樁施工中要嚴格規范鉆孔樁施工工藝，尤其是對樁基沉降和樁徑摩擦力影響較大的鋼筋籠制作安放和水下澆筑混凝土的控制，以確保鉆孔樁各個環節的施工質量。

此外，還應制定嚴密的試樁方案，通過對樁基礎單樁靜載試驗和群樁持荷沉降試驗研究，獲取樁基的極限承載力和荷載傳遞規律，了解樁基沉降隨荷載與時間的變化規律;通過不同地質、樁徑、樁長、不同鉆孔樁施工設備下的鉆孔樁工藝試驗，以指導并規范鉆孔樁施工工藝以及橋梁各部分工程沉降差調整［3］。

［1］王亮.常德青峰煤礦四號井三水平二采區地面鉆孔注漿堵水工藝［J］.地下水.2011，33(3):105－106.

［2］景列芳.鉆孔灌注樁施工中的質量事故及防范措施［J］.地下水.2010，32(5):134 －135.

［3］回達鵬 武廣客運專線王觀坪大橋沖擊鉆孔施工技術［J］.西部探礦工程.2011(11):216－218.

U443.15+4

B

1004－1184(2012)04－0166－02

2012－03－13

楊洪明(1978－)，男，湖北廣水人，工程師，主要從事港口與航道工程施工管理工作。