淺談港口碼頭鉆孔灌注樁設計及其施工技術

◎ 張冬樓 中交二航局第三工程有限公司

?

淺談港口碼頭鉆孔灌注樁設計及其施工技術

◎ 張冬樓 中交二航局第三工程有限公司

在我國社會科技水平不斷提升以及水運工程建設迅猛發展的條件下，怎樣對鉆孔灌注樁進行合理設計是當前港口碼頭工程建設單位需要重點關注的問題。本文以云浮港六都四圍塘碼頭工程為例，主要對港口碼頭建設過程中鉆孔灌注樁的有效設計和具體施工技術進行分析探討僅供參考。

港口碼頭 設計 鉆孔灌注樁 施工技術

鉆孔灌注樁本身具備很多優點，其中包括：不受氣候條件、地域差異、地質條件、樁身長度、地下水位以及樁徑等方面的限制，同時承載能力非常高、成本投入比較低等，在高層建筑工程、水利工程、重型廠房、碼頭工程以及橋梁港口工程建設中得到了廣泛的應用。

1.工程概況

工程位于云浮市云安縣六都鎮下游3km的西江右岸，逢遠河至四圍塘村之間。建設內容為2個1000DWT級集裝箱泊位、4個1000DWT級件雜貨泊位和1個1000DWT級散貨泊位及相應配套設施。另在下游預留1 個1000DWT級件雜貨泊位，碼頭作業區考慮按口岸設置。碼頭結構按2000DWT級進行設計。碼頭岸線總長494m，擬建7個泊位碼頭岸線長420m，預留1個泊位碼頭岸線長74m。

碼頭采用高樁框架結構，樁基為Ф1200灌注型嵌巖樁，每個排架設6根樁，排架間距8m，共計53個排架。樁基上部設置4層現澆層，第1、第2、第3層現澆之間采用現澆立柱進行連接，每個排架設置5根Ф1000現澆立柱和1個現澆靠船立柱。碼頭前沿設置5層系纜，前4層系船柱設置在現澆系靠船梁上，第5層系船柱設置在現澆上橫梁上。下圖1為該港口碼頭工程設計平面圖。

2.鉆孔灌注樁的設計

由于本工程場地覆蓋有相對較厚的淤泥層及粘土層，所以地基承載力比較小，但碼頭承重非常大，需要基礎才可以提供比較大的承載力，同時考慮到工程建設造價等方面的影響因素，最后決定采取鉆孔灌注樁當做本工程建設的基礎形式。

對于樁基礎，如果樁長一定，那么樁承載力主要取決于樁端承載力以及樁側摩阻力。若材料數量一樣，樁長保持一定，并且樁底面積一樣，隨著樁徑的變小，樁數也會增多，那么樁周面積就會更加大，這才可以獲得足夠側摩阻力，材料所能提供的相應承載力就更加大。由于為海水會對鋼筋混凝土產生一定腐蝕作用，因此需要采用有較厚保護層的相應鋼筋。

本工程引橋采用高樁梁板結構，樁基采用Φ1000灌注型嵌巖樁。引橋上部結構主要包括帽梁、立柱、水平撐、縱、橫梁、面板等，均采用現澆結構；護岸結構采用混合式（半直立半斜坡）結構。由于本工程鉆孔灌注樁一共設計有384根，其中：碼頭平臺Φ1200鉆孔樁318根，4座引橋Φ1000鉆孔樁70根?？紤]到鉆孔樁必須嵌巖，因此采用自由落體式沖擊鉆機。

圖1　港口碼頭工程設計平面圖

施工平臺立柱支撐在河床上，立柱采用Φ120mm、δ8mm鋼管打入泥面以下2.0m左右，鋼管底部以上1.5m處為增大受力面積焊一塊50×50cm、δ8mm鋼板，立柱間距1.5m～2.0m，為確保搭設施工平臺的穩定性和牢固性，在立柱之間及排架之間采用［14槽鋼連接加固，工作平臺面層采用［16槽鋼及10cm×15cm木方組合形成；C∽F優先考慮填土筑島陸上成孔施工設計方案，具體為：先在C排樁江側方向3m處打兩排木樁后充編織；回填土直接采用堆場后面的山坡土，挖掘機鏟土裝車，翻斗汽車運輸粘土，推土機平整筑島面并壓實土層，島面標高回填至3m；平臺面與島面用［16槽鋼錨固土層相連。

Y砼H2=1.5Y水H3根據該公式計算出H。

其中Y砼—砼密度；H2—導管內砼的高度；H1—導管澆注首罐料的埋置深度=，一般按照1.1m考慮；Y水—水的密度；H3—樁內水深（叢樁砼面到孔頂）（可以按照樁長減去進行取值）；首罐料的計算公式為：—砼導管的半徑—鉆孔樁的半徑。

首次灌注的砼量根據樁長經計算，灌注過程中，應注意導管的埋深控制在2m-6m，砼塌落度控制在16cm-22cm之間。

灌注砼到樁頂時，應超過樁頂設計標高（一般考慮1.0m），以保證在鑿除浮漿層后，頂標高和質量符合設計要求。

3.鉆孔灌注樁具體施工技術的應用

3.1沉降位移觀察點設置

在鉆孔樁施工期間，選定固定的樁進行沉降位移觀測，鉆孔樁施工開始前和結束后分別進行觀測，檢查后續鉆孔樁施工對前期鉆孔樁施工的影響。考慮到擬建碼頭前后方高程相差較大（碼頭平臺3.0m左右，后方堆場部位20m左右），因此必須對高邊坡進行沉降位移觀測。該工程巖土工程詳細勘察報告顯示，在4-4剖面存在不良地質，該土層為具流～軟塑狀的淤泥質土層，對地基基礎穩定性影響較大，因此樁基施工時必須加強對該部位的岸坡穩定觀測。

此外，因為本工程碼頭平臺鉆孔樁施工完成后，部分排架現澆第一層縱橫撐無法完成施工，樁基面臨安全度汛，因此在水位上漲前，必須對已經完成砼澆筑的樁進行測量，待洪水退后以便確認樁基受洪水影響程度。

3.2護筒埋設

鋼護筒采用6mm厚的A3鋼板在工廠分節制作而成。水域平臺部位鋼護筒沉放：采用6mm厚鋼護筒，沉放前，鉆樁平臺已搭建完成，先在鉆樁平臺上精確地放出樁位，安裝導向架，導向架由4根足夠剛度的槽鋼或鋼管組成，直接焊接在鋼管立柱與平臺固結。護筒制作好并檢查合格后內側用米字形鋼筋撐子撐住，人工運往施工平臺。25T吊車（吊車下平鋪鋼板到位）起吊護筒使其垂直后由人工定位徐徐放入導向架，然后在鋼護筒頂部鋪設30mm的鋼板，采用沖擊錘沖擊下沉，每下沉2節鋼護筒后，繼續焊接后續鋼護筒，直到鋼護筒底部達到預定的標高方停止。

如果發現護筒出現冒水現象，就必須立刻停止鉆孔操作，通過粘土在其周圍填實加固；如果護筒出現嚴重下沉或者是位移，就必須重新對護筒進行安裝。

3.3鉆孔

鉆孔開始前，必須對該樁位處的地質情況有所了解，確認是否采用外運粘土進行造漿。

鉆孔過程中，用經緯儀經常檢查鋼護筒的位置是否移動及鉆桿是否在護筒中心位置，注意孔內泥漿的濃度，并保持孔內水頭高于孔外水頭1.0m～1.5m以維持孔壁內的穩定。鉆機開鉆時及時填寫鉆孔施工紀錄，樁孔鉆進采用分班連續作業，中途不得停止，交接班時及時交待鉆井情況及下一班注意事項。

3.4終孔及清孔

當鉆進到強風化巖面時，要求鉆機操作人員每鉆進50cm取樣一次，并將巖樣依次排放，便于技術員及監理工程師能夠直觀了解巖層變化情況。中風化巖面確定后再鉆進2.5m后方可終孔。終孔后，利用正循環進行清孔，將鉆頭吊離孔底約20cm～30cm，輸入密度為1.05～1.10的純泥漿，換出孔內含鉆渣較多的泥漿，清孔結束后，測定孔深、沉渣，保證沉渣厚度滿足規范要求。

3.5下導管以及二次清孔

導管內經位25cm，每節長2.5m，導管兩端設有快速套接接頭，將導管分節插入孔中，使其下口離孔底約30cm。若一次清孔的泥漿比重較大或下放鋼筋籠和導管時產生泥漿沉淀，都會在孔底有一定厚度的沉渣，故需兩次清孔，孔底沉渣厚度必須≤5cm。

4.結束語

建設港口碼頭工程的時候，非常普遍的地層就是淤泥質土層，而通過鉆孔灌注樁能夠有效處理這種土層帶來的問題。為了確保工程建設質量，首先應該對鉆孔灌注樁進行合理有效的設計，然后依據設計方案，采取先進性以及經濟性都比較強的灌注樁施工技術來提升工程施工質量。

顧元威.海上大直徑鉆孔灌注樁施工技術［J］.煤田地質與勘探，2003，31（4）：41-44.