高樁碼頭大管樁嵌巖施工中遇到的問(wèn)題及處理對(duì)策

董亮

摘要：在高樁梁板式水工結(jié)構(gòu)中，對(duì)于基巖覆蓋層較薄，管樁入土后，其所受到的摩阻力不能滿足樁基抗拉要求時(shí)，設(shè)計(jì)一般會(huì)選擇進(jìn)行管樁嵌巖。相應(yīng)的管樁嵌巖施工不同于純粹的打入樁施工和灌注樁施工，需要我們認(rèn)真對(duì)待相應(yīng)每一個(gè)施工步驟，避免前道工序給后道工序造成困難，下面是我們?cè)谏钲谝夯烊粴忭?xiàng)目碼頭工程大管樁嵌巖施工中遇到的問(wèn)題，以及相應(yīng)的處理對(duì)策，望能對(duì)今后類(lèi)似工程施工起到參考和借鑒作用。

關(guān)鍵詞：嵌巖樁施工問(wèn)題；分析；對(duì)策

中圖分類(lèi)號(hào)：U655.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-7973（2016）07-0045-02

1 工程概況

深圳液化天然氣項(xiàng)目碼頭工程部分樁基采用大管樁嵌巖的方式，相應(yīng)大管樁直徑為1.2m，壁厚145mm，樁長(zhǎng)17.5m，其中下部1.8m設(shè)置鋼樁靴，鋼樁靴壁厚18mm，底部設(shè)置200mm厚的加強(qiáng)箍，背后設(shè)置16片加勁肋。下部嵌巖長(zhǎng)度為4.0m，有效直徑為800mm。

樁位處下部基巖覆蓋層厚度為11.0m，相應(yīng)的土層為粉細(xì)砂層為2.5m，基巖上部為1.5m厚的殘積土層，期間為軟土層，為砂混淤泥和淤泥層，總厚度3.8m。相應(yīng)位置碼頭這一部分的結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)附圖1，碼頭引橋結(jié)構(gòu)斷面圖。

從現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件看，相應(yīng)位置軟土層比較厚，細(xì)粉砂層雖然由一定的承載能力，但其位于面層，處于松散狀態(tài)，而相應(yīng)殘積土層則也處于軟塑和可塑狀態(tài)。樁尖要求進(jìn)入微風(fēng)化花崗巖層，給樁身的穩(wěn)定和受力帶來(lái)了較大穩(wěn)定，所以設(shè)計(jì)采取了相應(yīng)的嵌巖措施，要求大管樁施工時(shí)，樁尖穿越大部分殘積土層。對(duì)此，設(shè)計(jì)提出相應(yīng)的沉樁施工時(shí)，將以樁尖標(biāo)高控制作為停錘標(biāo)準(zhǔn)。

2 樁基施工和相應(yīng)問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)

本工程基礎(chǔ)采用的為后張法預(yù)應(yīng)力大管樁，大管樁制作完成后，在工廠落駁運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，沉樁在采用76.0m架高的打樁船，整個(gè)施打，考慮到整個(gè)區(qū)域的地質(zhì)條件，配備相應(yīng)D125的柴油樁錘。

整個(gè)沉降過(guò)程前期下樁和穩(wěn)樁過(guò)程均比較順利，在大管樁在自重作用下，不再下沉后，開(kāi)啟樁錘，開(kāi)始錘擊沉樁，前期貫入度也比較大，基本與地質(zhì)資料提供的情況吻合。當(dāng)樁尖標(biāo)高達(dá)到-9.5m位置，貫入度顯著增加。由于要求以標(biāo)高控制，所以，沒(méi)有停錘，達(dá)到設(shè)計(jì)高程后，總的錘擊數(shù)在1354擊。

根據(jù)相應(yīng)的施工情況，當(dāng)時(shí)就認(rèn)為可能已經(jīng)出現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)此，我們通過(guò)小應(yīng)變對(duì)樁身進(jìn)行檢測(cè)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)樁身?yè)p壞，但鋼樁靴部分情況還不甚明了。

在大管樁打設(shè)完成，為進(jìn)行相應(yīng)的大管樁嵌巖施工，我們搭設(shè)的相應(yīng)的施工平臺(tái)。由于為直樁嵌巖，采用相應(yīng)的沖擊成孔的工藝，為提高效率，施工前，采用高壓水槍?zhuān)宄M(jìn)人大管樁樁芯底部的泥土，然后，上沖擊鉆機(jī)進(jìn)行成孔施工。

開(kāi)始施工時(shí)，為保證孔底堅(jiān)實(shí)平臺(tái)，前期向孔中拋填了部分片石和低標(biāo)號(hào)水泥。由于前期采用小沖程施工，隨著片石的沖實(shí)，發(fā)現(xiàn)大管樁振動(dòng)逐步加大，相應(yīng)成孔進(jìn)尺很小，甚至沒(méi)有，從泥漿循環(huán)而出的沉渣，前期為拋填片石，后期則越來(lái)越少，對(duì)此，立即停止施工，查找原因。

3 原因分析

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，首先確認(rèn)在沖孔施工中發(fā)現(xiàn)大管樁出現(xiàn)強(qiáng)烈振動(dòng)是不正常的，在此基礎(chǔ)上，我們進(jìn)行了認(rèn)真的分析。只有找出真正的原因，才能采取針對(duì)措施，以保證后續(xù)施工的順利進(jìn)行。

3.1 沖錘不垂直，引起觸碰大管樁內(nèi)壁

在以往嵌巖灌注樁施工中，我們也碰到過(guò)類(lèi)似的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)分析主要由二種情況，其一大管樁垂直度有問(wèn)題，如果管樁出現(xiàn)傾斜，就有可能出現(xiàn)沖錘碰到管樁內(nèi)壁的現(xiàn)象。對(duì)此對(duì)大管樁的垂直度進(jìn)行測(cè)量，檢查結(jié)果為，大管樁在垂直度在2.5‰，根據(jù)保留的間隙，大管樁的切斜不會(huì)影響到?jīng)_擊成孔施工。其二，大管樁樁芯十分有障礙物，對(duì)此，在樁芯部分下6倍樁徑的鋼筋籠孔規(guī)，測(cè)試結(jié)構(gòu)正常，樁芯上下通透。由此看來(lái)大管樁的振動(dòng)不是由此原因引起的。

3.2 基巖振動(dòng)引起管樁共振

當(dāng)下部基巖較為完整，相應(yīng)強(qiáng)度比較高的情況，沖擊成孔會(huì)引起大管樁的共振。這一種情況比較復(fù)雜，為驗(yàn)證此種情況，我們?cè)诖蠊軜吨苓?，打設(shè)相應(yīng)的鋼管，如果基巖振動(dòng)，必然會(huì)引起附近鋼管的共振。

在相應(yīng)監(jiān)測(cè)中發(fā)現(xiàn)，相應(yīng)大管樁和觀測(cè)鋼管之間的振動(dòng)頻率是不一致，大管樁比較大，而鋼管則比較小，部分可以忽略。對(duì)此，可以得出結(jié)論：沖擊成孔產(chǎn)生的振動(dòng)不可能引起大管樁的劇烈振動(dòng)。

3.3 大管樁鋼樁靴的鋼板向內(nèi)卷曲

根據(jù)沉樁記錄，我們發(fā)現(xiàn)，在大管樁樁尖進(jìn)入殘疾土層后，接近于樁尖高程后，貫入度非常小，甚至沒(méi)有，以后至設(shè)計(jì)標(biāo)高的區(qū)段，貫入度雖然很小，但10擊有2-5mm的貫入度。對(duì)此，我們前期在沉樁貫入度很較小時(shí)，是否已經(jīng)將下部鋼樁靴打壞，并向內(nèi)卷曲，這樣在沖錘實(shí)際上沖擊在這一部分樁靴鋼板，引起管樁振動(dòng)。

對(duì)此，首先對(duì)鋼樁靴在沉樁過(guò)程中的受力進(jìn)行分析，我們參閱了相關(guān)樁錘資料，在開(kāi)啟最大檔的情況下，樁錘作用于樁頂?shù)淖畲蟊?600kN。鋼樁靴部分采用Q345B鋼板焊接而成，在下部基巖強(qiáng)度比較大，上部由于錘擊振動(dòng)，土層對(duì)樁身的摩阻力急劇下降，在此情況下，全部應(yīng)力均集中鋼管靴位置，鋼樁靴相應(yīng)位置的焊縫和材質(zhì)的薄弱位置造成損壞。

對(duì)于可能出現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行相應(yīng)的查證確定，是一個(gè)非常重要的問(wèn)題，對(duì)此，我們采用高壓水槍沖擊樁芯下部在沉樁前期涌入的土體，用潛水泵對(duì)樁芯內(nèi)的水進(jìn)行置換，在相應(yīng)循環(huán)水體含泥量較少時(shí)，利用目前較為先進(jìn)的水下探頭，進(jìn)行樁尖部分水下探查，以取得相應(yīng)的第一手資料。

通過(guò)探頭傳送到計(jì)算機(jī)的圖片，我們可以看到，相應(yīng)的樁尖部分鋼樁靴已經(jīng)嚴(yán)重撕裂，向樁芯內(nèi)部卷曲，相應(yīng)原鋼樁靴高度低了600～800mm。這樣相應(yīng)的嵌巖部分施工中，沖錘沖擊引起大管樁振動(dòng)的原因等到了合理的解釋。

4 鋼樁靴卷曲部分的處理

根據(jù)常規(guī)，由于處在位置位于水下比較深的位置，一般施工單位合金的鉆頭，進(jìn)行磨削，將卷曲部分除掉，保證下部嵌巖的施工。但采用此種方法，雖然比較簡(jiǎn)單，但費(fèi)時(shí)比較多。特別是采取采用的是沖擊成孔，這樣需要專(zhuān)門(mén)的大功率鉆機(jī)，需要的時(shí)間更長(zhǎng)。由于前期問(wèn)題調(diào)查已經(jīng)耽誤了一段時(shí)間，對(duì)此，我們想尋找另外快捷的方法。

對(duì)此，我們首先從大管樁樁芯著手，發(fā)現(xiàn)大管樁樁芯部分的直徑達(dá)到940mm，可以容下一個(gè)人作業(yè)，對(duì)此設(shè)想采用人工切割的方法，這樣不但施工時(shí)間短，由于較為直觀，相應(yīng)的質(zhì)量也容易得到保證。

樁芯內(nèi)切割方案雖然原理比較簡(jiǎn)單，但具體實(shí)施起來(lái)還存在一點(diǎn)的困難，主要體現(xiàn)在施工操作的安全性上，對(duì)此，首先我們進(jìn)行了大量的前期準(zhǔn)備工作，首先要處理的是滲水問(wèn)題，根據(jù)相關(guān)地質(zhì)資料殘積土主要成份為粘土，又一定的止水作用，在將樁芯內(nèi)積水排干后，發(fā)現(xiàn)滲水不是很厲害，這樣就不需要采取另外的在外側(cè)注漿等措施了。

由于下孔切割施工時(shí)，相應(yīng)空間畢僅較為狹窄，對(duì)此，下孔采用繩結(jié)懸梯，照明采用36伏的低壓燈，同時(shí)，每只相應(yīng)的空壓機(jī)向空中送風(fēng)，保證施工安全。在施工前，還進(jìn)行必要的模擬試驗(yàn)，諸如相應(yīng)切割的煙塵排除，然遠(yuǎn)在孔低操作姿態(tài)等。由于施工準(zhǔn)備比較充分，氣割人員下孔后，順利地割除了樁芯內(nèi)的損壞的鋼樁靴，為后續(xù)施工創(chuàng)早了有利的條件。

5 總結(jié)

通過(guò)本工程對(duì)大管樁鋼樁靴卷曲問(wèn)題的處理，得到了許多有益的經(jīng)驗(yàn)，可供相關(guān)工程建設(shè)參考。對(duì)有嵌巖要求前期大管樁打設(shè)，沉樁貫入度一定要控制，相應(yīng)樁尖標(biāo)高控制為輔，這樣就不會(huì)出現(xiàn)鋼樁靴打壞的現(xiàn)象。出現(xiàn)問(wèn)題后一定要冷靜分析，相應(yīng)的結(jié)論均要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格論證和驗(yàn)證。采取措施時(shí)，一定要注意現(xiàn)場(chǎng)條件，因地制宜，不可盲目追求高大上，有時(shí)最為簡(jiǎn)單的方法，往往是最可靠的。施工前，要做好充分的準(zhǔn)備，最好模擬一下現(xiàn)場(chǎng)情況，確保萬(wàn)無(wú)一失。