超厚淤泥質層水上灌注樁充盈系數控制

趙殿鵬

(浙江省交通運輸廳工程質量監督局，浙江杭州 311215)

1 工程概況

1)工程簡介。舟山釣浪碼頭工程新建3萬t級通用泊位及5萬t級多用途碼頭各1座，新建3座棧橋與陸域連接，建設場地位于舟山本島北部舟山市經濟開發區新港工業園區，西側毗鄰舟山電廠，東側為規劃中預留的發展區。碼頭樁基采用φ1200PHC及 φ1000PHC，棧橋樁基采用φ1000灌注樁及φ800PHC樁。棧橋灌注樁計131根，樁長51m～60m。其具體布置見圖1。

2)地質情況。本工程棧橋范圍為潮間帶，泥面平緩，向海域傾斜，坡度小于2°;碼頭所在范圍為水下岸坡，泥面坡度變陡，約8°～12°。擬建場地上部②1淤泥、②2淤泥質粘土層屬全新統海積層，具高含水量、大孔隙比、高壓縮性和高靈敏度等特征，工程力學性質差，②1，②2厚度普遍在10m以上，地質剖面圖見圖2。

圖1 舟山釣浪碼頭平面布置圖

圖2 地質剖面圖

3)施工發現的問題。2011年2月，2號棧橋灌注樁進行了一批典型施工，根據這14根樁基施工情況，經匯總統計，發現這批灌注樁的充盈系數正常的僅占21.4%，1.2～1.3的占42.8%，超過1.3的占35.8%，具體樁基的充盈系數統計詳見表1。

充盈系數的增大在一定程度上影響了灌注樁的施工質量，同時增加了施工成本，違背了綠色工程的要求。

2 原因分析

本工程在計算充盈系數時已考慮各方面情況，因此計算過程不存在假性偏大情況。鉆孔平臺的搭設穩固，鉆機水平情況良好、鉆桿垂直鉆機，鉆頭直徑980mm，鉆進過程中無晃動現象，鉆進速率調整由熟練工負責操作，無異常現象。泥漿比重控制在1.25左右，符合易塌地質區域的規定。護筒長度控制在15m～18m，護筒底標高仍處于淤泥層內，一般入泥深度在10m以上，護筒與淤泥層結合部位在鉆孔時無漏漿現象，但是澆筑混凝土時，在混凝土面上升至該部位時混凝土面上升速率減慢，上升至該部位以上2m時無法上升，繼續澆筑約0.5h混凝土面才開始上升。結合本工程地質情況我們認為澆筑時受混凝土自重影響破壞了該部位的土體，導致擴孔。

3 改進措施

3.1 護筒沉放工藝改進

根據原因分析要解決充盈系數偏大的問題普遍采用的方法為護筒跟進。但是由于本工程區域淤泥層較厚，兩層相加有約25m以上厚度，如果采用跟進法，護筒沉放最少長度需要30m，單根樁需增加鋼板3.2t，折合費用約1萬元人民幣，同時施工效率也將大大降低。如果考慮后續樁基全部采用此方法，將比原施工多投入約150萬元施工成本。為此我們又重新考慮了錘擊法沉護筒工藝，此工藝與普通的跟進法對比見表2。

表1 樁基充盈系數統計表

表2 錘擊法與跟進法對比表

同時經過成本測算，該法可節約施工成本約6萬元人民幣。

3.2 減少對土體的側壓力

由于前面幾根充盈系數較大的樁都是在澆筑至護筒底以上2m～3m后混凝土面無法上升，因此可以認為在護筒與淤泥粘土層交接處土體破壞導致混凝土向周圍溢出。針對此現象我們采取兩點措施。

1)選擇高潮位澆筑。本工程護筒頂標高4.3m，泥面標高－1.8m，潮位高差約3.5m，具體高程關系圖如圖3所示。通過計算我們可以看出:混凝土澆筑至護筒底以上3m時，土體側壓力:P=2.5×10×3+1×10×14=215kPa。而此時若潮位為最高位，則能對土體產生負壓力:P=1×10×3.8=38kPa，相當于減少38/215=17%的土體側壓力，因此我們在安排混凝土澆筑時應充分考慮潮水漲落情況，將澆筑至土體薄弱處的時間控制在高潮位期間。

圖3 高程關系圖（單位：m）

2)在距護筒頂2m處開設泄漿孔。在開設泄漿孔后相當于減少壓力:P=1×10×2=20kPa。即接近10%的土體側壓力。泄漿孔在混凝土面上升后及時封閉。通過控制混凝土澆筑時間，開設護筒泄漿孔，我們降低了約1/3的土體側壓力，對混凝土面順利通過土體薄弱處起到了關鍵作用。

4 成果分析

通過以上的施工工藝改進以后，在后期的117根灌注樁施工中，混凝土充盈系數在1.10～1.20之間的灌注樁達到了103根，占88%;在1.20～1.30間灌注樁僅 9根，占 7.7%;大于 1.30的灌注樁僅5根，占4.3%(見表3)。

表3 1號～3號棧橋灌注樁充盈系數表

灌注樁充盈系數的降低，避免了約40萬元人民幣的施工成本浪費，同時通過改進護筒沉放工藝直接縮減了經濟成本6萬元人民幣。在工程進度及質量上，通過技術改進，后期灌注樁施工按時在4個月全部完成，117根樁樁身檢測結果均為Ⅰ類樁。

5 結語

本工程在控制水上超厚淤泥層灌注樁充盈系數時采用錘擊法沉護筒工藝，避免了跟進沉護筒法在此類地質條件下的大量護筒浪費，同時通過采用護筒頂開孔以及候潮澆筑的方法降低了混凝土自重對淤泥層的側向壓力，保證了混凝土順利澆筑，為此類地質條件下的灌注樁充盈系數提供了參考。