碼頭沉箱區大直徑灌注樁的施工技術分析

劉漢卿 劉洪瑞

摘 要：本文以碼頭沉箱區改造為背景，對在沉箱倉格內施工的大直徑灌注樁施工展開探討，引入工程實例做針對性分析，提出可行的施工技術方法，其中涉及到成孔工藝、鋼筋籠制作、灌注施工等多個環節，旨在給同行提供可行參考。

關鍵詞：碼頭沉箱區 大直徑灌注樁 回填料固結

1.工程概況

海上石油開采項目是推動我國能源戰略發展的重要領域，關于本文探討的海油工程（青島）有限公司已投入使用的5#滑道已經無法滿足生產所需，基于此，工程人員對其展開改造作業。此處重點圍繞碼頭滑道改造工作展開探討，滑道前沿15m較為特殊，其施工區域分布在已經竣工的重力式沉箱碼頭之上。基于荷載受力分析，綜合考慮沉箱格倉實際狀況，確定了縱、橫向樁基間距，需控制在2.15～3.60m區間內，任何一個格倉都要適配兩根樁基，考慮到兩個沉箱結構空腔的要求，該空間內要設置一排樁基，總量以93根為宜。

2.主要施工技術

根據施工圖紙及資料，碼頭沉箱倉隔內的回填料主要為細顆粒和塊石、二片石，在這樣的土質中成孔較為困難。針對此土質情況，有2種處理方式：（1）護筒法，即開挖出沉箱隔艙內的回填料，下鋼護筒至沉箱底板，然后回填，在鋼護筒內沖擊成孔;（2）固結法，即對回填料進行固結處理，回填料固結主要有兩種處理方式，其一是將沉箱內的回填料開挖出來，添加一定比例的固結材料如水泥等，攪拌均勻后回填至沉箱倉格，待回填料固結具有一定的強度后，直接沖擊成孔，其二是采用高壓旋噴或注漿工藝，對沉箱倉隔內的回填料直接進行注漿、旋噴，使其固結并具備一定的強度，然后直接沖擊成孔。

2.1沉箱內倉格處理

2.1.1安裝護筒

提前預制8mm厚的鋼護筒，需要做好對上下口的加固工作，基于焊接的方式增設定位支架，避免在回填過程中鋼護筒出現移動等不良狀況，重點控制外支架南北尺寸，建立在沉箱格倉同向尺寸基礎之上，比其略小2～5cm為宜，保障護筒能夠與沉箱混凝土隔墻達到緊密貼合狀態。在護筒安裝作業時，需要使用吊車持續下放直至與沉箱底板間距為10cm時停止，啟動挖掘機設備并輕微操作，使得護筒東西兩側能夠與混凝土隔墻達到緊密貼合狀態，做好此工作后勻速松鉤，保障護筒穩固置于沉箱底板上。結束護筒安裝作業后，優先對護筒中間區域采取回填措施，持續操作且深度達到2m時，工程人員便可使用碎石對隔墻做以回填處理，最終達到護筒口。結束薄壁護筒安裝作業后，使用鋼筋網片對護筒端口采取遮蓋措施，加大回填深度使其達到+4.0m標高處，此方式可為相鄰排架薄壁護筒施工創設良好條件。

2.1.2回填料固結

首先用PC-270型挖掘機將場地標高開挖整平至+4.0m處，再從碼頭前沿滑道板北側隔艙向滑道板南側的隔艙順序進行清石作業。然后按照隔倉平面位置，利用挖掘機將隔倉內的塊石清除至-2.7m，剩余6.8m塊石用長臂挖掘機或伸縮臂挖掘機進行挖除，直至清除到-9.5m標高位置。

在陸地對回填料進行粗略篩選，使用挖掘機將回填料中的大塊石挑選出來棄置，剩余細料堆存使用。將回填料加入水泥拌合后，采用挖掘機將其回填至沉箱倉隔內，直至標高+4.0m處，回填過程中注意回填均勻、密實，填至-2.5m標高以上時，每回填0.5m厚度采用挖掘機將回填料拍密實。

2.2回旋鉆機成孔

持續展開灌注樁護筒埋設施工，完成第3排后，已形成穩定的作業場地，允許展開灌注樁鉆孔施工。具體流程為：埋設周轉護筒，準確定位待施工樁位并采取開挖措施，使得薄壁護筒外露，將預先設置的鋼筋網片去除并隨即埋設周轉護筒，采取回填措施使其達到+5.0m標高處。

2.3沖擊成孔

若沉箱底板達到鉆透狀態，要轉而使用沖孔機設備，對沉箱底板下方區域做以鉆進施工并成孔。值得關注的是，沉箱基床內沖孔方法尤為講究，以低錘密擊的方式為宜，提錘高度應≤2m，以免對沉箱基床造成破壞。到達基巖后，允許適當加大提錘高度，推動工程快速發展。在對沉箱區展開沖孔作業時，要注重泥漿池的放置區域，以沉箱后方回填區為宜。

2.4檢孔和清孔

經由檢孔環節主要分析孔的各項指標，如深度、孔徑等。當出現不符合標準的情況時，要合理調整樁孔。若各項指標都滿足工程所需，便要展開清孔作業，利用膠管在泥漿泵的作用下持續性將泥漿輸送至孔底，同時將孔底渣帶出，經由循環與沉淀工藝后可以達到循環使用的效果。在循環液的作用下，還可有效清孔，在泥漿循環過程中，要基于抽渣筒持續收集鉆渣，完成清孔作業后使用泥漿比重計進一步檢測，保障泥漿比達到1.2左右。泥漿循環具體如圖1所示。

2.5鋼筋籠制作、吊放

為滿足工程對鋼筋籠保護層提出的厚度要求，有必要進一步處理完成預制的鋼筋籠，在外側綁扎環狀砼墊塊，但該材料的半徑不可超過凈保護層厚度，組距以4～5m為宜。還需要在鋼筋籠周邊區域適配超聲波檢測管，每套鋼筋籠均為3個。為避免在鋼筋籠吊運過程中出現變形等不良問題，宜采用四點吊的方式，兩條鋼絲繩的長度要一致，分別掛在鋼筋籠四個點上。基于緩慢勻速的原則展開起吊作業，觀察鋼筋籠的狀態，當完全直立后便可緩慢置入孔中。密切分析鋼筋籠底端吊點位置，當與護筒頂部相接近時，要通過鐵扁擔保障鋼筋籠可以橫擔在護筒上，在此基礎上解除底端掛鉤，借助φ8吊筋實現對鋼筋籠籠頂標高的調節，最終將鋼筋籠吊裝到指定位置。

2.6二次清孔

結束鋼筋籠安裝作業后，需要隨即設置混凝土輸送管，為保障施工質量，導管以無縫鋼管為基礎材料制得，內徑φ250mm，各節長度一致均為3.0m，確保導管壁厚至少達到3mm，為提升導管與孔深之間間距調節的靈活性，可以適配0.5m與1.5m兩種規格的短節材料。基于絲扣方式實現導管連接，并利用橡膠密封墊圈做進一步處理，避免后續出現泄漏問題，此方式可以保障導管有效承受0.6MPa壓力，在連接過程中還要講求順直性原則，不允許出現不平整現象。以實際孔深為基準，確定合適的導管長度，確保與底口孔距控制在0.5m以內。結束導管安裝作業后，合理優化泥漿參數以便展開二次清孔處理，經此環節后孔底沉渣必須在50mm以內，同時要分析孔底500mm以內的泥漿性能，要求粘度≤28s，含水率≤8%，且相對密度要滿足≤1.25g/cm3的要求。

3.水下混凝土澆注

使用商品混凝土，必須保障原材料質量，這點對于沉箱內混凝土而言尤為重要，其強度等級必須達到水下C30的標準。為確保混凝土澆注質量，在施工之前要合理控制坍落度，以180～220mm為宜，此時和易性較好，且不會出現離析問題。在首次澆注施工時，要嚴格控制好導管底部與孔底的間距，使其介于300～500mm，提升集料存儲容器容積，要滿足首次澆注量要求。混凝土澆注要講求連續性原則，非特殊情況下不可中途停止，將導管置入混凝土的深度控制在2～6m范圍內，持續澆注時可以適當提升導管，但不可出現快速提升現象，否則會帶來混凝土脫空問題，嚴重時還會出現斷樁現象。在澆注過程中，要充分借助導管內外混凝土壓力差，保障混凝土有效從導管中流出，推動混凝土面層高度持續提升，原本殘留在孔內的混凝土有效置換出來，并進入到泥漿池中。分析混凝土面層高度，當快要達到樁頂時，需要把控好最后一次澆筑量，將余下的殘渣清理干凈，保障已澆注混凝土滿足強度要求。每完成一次灌樁施工后，需要使用清水將導管沖洗干凈。

4.結束語

綜上所述，為適應發展需求，對海工青島基地5#滑道采取整改措施，需選定合理技術，保障沖孔灌注樁質量。經本文提及的方法展開施工作業，實際結果表明5#滑道質量達到工程標準，該方法具有一定的參考價值。

參考文獻：

[1]陳帥.港口碼頭工程鉆孔灌注樁施工技術及其質量控制[J].珠江水運，2019（15）：7-8.