嵌巖斜樁工藝在海工碼頭項(xiàng)目中的應(yīng)用

劉青

摘 要：嵌巖斜樁在沿海高樁碼頭中應(yīng)用普遍，施工工藝復(fù)雜，技術(shù)難度大，需要結(jié)合施工環(huán)境、地質(zhì)情況，選擇高效的施工設(shè)備、先進(jìn)的施工工藝，加強(qiáng)過(guò)程控制，確保施工質(zhì)量、安全。

關(guān)鍵詞：高樁碼頭；嵌巖斜樁；設(shè)備選擇； 質(zhì)量控制

一、 工程概況

本項(xiàng)目位于于舟山本島東北部，黃大洋南側(cè)的梁橫山島附近。工程新建一個(gè)26.6萬(wàn)m3LNG卸船泊位、2個(gè)3萬(wàn)m3LNG裝船泊位。采用開(kāi)敞式蝶形布置型式，泊位總長(zhǎng)876m，由4座工作平臺(tái)、10座靠船墩和16座系纜墩及引橋組成。采用高樁墩式和高樁板梁式結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)場(chǎng)潮汐屬不規(guī)則半日淺海潮，最高潮位2.38m，最低潮位-2.04m，平均高潮位為1.42m，平均低潮位為-0.82m，平均海平面為0.34m，平均水深約15m。

施工區(qū)地質(zhì)情況：淤泥、粉質(zhì)黏土、含礫粉質(zhì)黏土、含黏性土碎石、強(qiáng)風(fēng)化熔結(jié)凝灰?guī)r、中風(fēng)化熔結(jié)凝灰?guī)r。中風(fēng)化熔結(jié)凝灰?guī)r為樁基持力層。

二、施工前準(zhǔn)備工作

本工程共有9根嵌巖樁，嵌巖樁斜度為6︰1，斜樁位于碼頭系纜墩。嵌巖樁采用打入式鋼護(hù)筒，鋼護(hù)筒段直徑φ1800mm，長(zhǎng)度約為50m，嵌巖深度為進(jìn)入中風(fēng)化6m。嵌巖樁基施工工藝流程：施工準(zhǔn)備→測(cè)量定位→護(hù)筒打設(shè)→搭設(shè)平臺(tái)→嵌巖施工→樁基檢測(cè)→驗(yàn)收。

1、測(cè)量定位：利用打樁船“GPS”打樁定位系統(tǒng)”進(jìn)行測(cè)量定位，該系統(tǒng)定位不受通視條件和雨、霧等自然條件的影響；利用專門(mén)開(kāi)發(fā)的計(jì)算軟件，實(shí)現(xiàn)了打樁全過(guò)程全方位的數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算處理、顯示與儲(chǔ)存的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、施工自動(dòng)化。

2、 鋼護(hù)筒打設(shè)施工：根據(jù)本工程特點(diǎn)，選用“浙樁#8”船進(jìn)行水上護(hù)筒打設(shè)，該船為固定式三角塔架樁架，樁架高度95m，單鉤最大起重量130t，并配置拖輪、拋錨艇、自航駁船、警戒船、交通船等船舶進(jìn)行輔助。打樁時(shí)采用自重下沉、壓錘、錘擊的順序進(jìn)行；停錘時(shí)以貫入度控制為主，標(biāo)高進(jìn)行校核，以不卷邊為原則。護(hù)筒打設(shè)完成后，要及時(shí)進(jìn)行護(hù)筒加固、夾樁，確保護(hù)筒的整體性及穩(wěn)定性。

3、施工平臺(tái)搭設(shè)：為滿足施工需要，根據(jù)墩臺(tái)尺寸，擬建的施工平臺(tái)尺寸為24m×24m，頂面標(biāo)高與鋼護(hù)筒頂面平齊。鋼護(hù)筒經(jīng)過(guò)加固以后，能夠承受施工平臺(tái)、機(jī)械設(shè)備以及施工荷載，確保鋼護(hù)筒穩(wěn)定。施工平臺(tái)采取鋼抱箍承重，鋼抱箍焊接在鋼護(hù)筒上，鋼抱箍上擱置縱向和橫向鋼梁（H40型鋼），頂面鋪設(shè)20mm厚鋼板，四周設(shè)置1.2m高度攔桿。

三、嵌巖樁施工

1、嵌巖樁施工工藝流程

嵌巖樁施工工藝流程：測(cè)量放樣→鉆機(jī)就位→鉆孔清泥→嵌巖成孔→清孔→鋼筋籠制安→砼澆筑、樁頭處理。

2、 嵌巖樁施工

（1）測(cè)量放樣

利用GPS或全站儀將陸上水準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)高引到施工平臺(tái)頂面，并在施工平臺(tái)頂面設(shè)置標(biāo)高控制點(diǎn)。在鉆機(jī)就位以后，用GPS或鋼尺丈量校對(duì)鉆機(jī)中心與鋼護(hù)筒中心之間的偏差，使偏差控制在規(guī)范或設(shè)計(jì)要求以內(nèi)。

（2）鉆機(jī)就位

首先，調(diào)整鉆機(jī)底座達(dá)到水平要求，并滿足穩(wěn)定牢固要求。其次，調(diào)整鉆桿斜度，測(cè)量鉆桿斜度與鋼護(hù)筒斜度之間的偏差，反復(fù)調(diào)整、糾偏，直至鉆桿中心與鋼護(hù)筒中心之間的偏差小于10mm。

（3）鉆孔清泥（非嵌巖段）

開(kāi)鉆之前先用測(cè)深繩量出空管長(zhǎng)度，并用專用打撈磁石吸撈鋼護(hù)筒內(nèi)金屬異物，防止鉆孔時(shí)卡鉆及損壞鉆頭。清泥施工位于鋼護(hù)筒內(nèi)，鉆機(jī)采用GM-20A型，鉆頭直徑選用φ1650mm。鉆孔清泥時(shí)，選用優(yōu)質(zhì)粘性土造漿，有助于排渣。

（4）嵌巖成孔

（a）鉆機(jī)采用GM-20A型，為確保嵌巖樁直徑，鉆頭直徑選用φ1650mm。

（b）嵌巖施工時(shí)，啟動(dòng)鉆機(jī)待反循環(huán)正常后，開(kāi)動(dòng)鉆機(jī)慢速下放鉆頭至孔底，當(dāng)鉆頭距孔底200～300mm時(shí)應(yīng)大泵量（≥108m3/h）排渣，并慢速低壓回轉(zhuǎn)。當(dāng)整個(gè)鉆頭底面完全接觸巖面后，正常鉆進(jìn)。鉆進(jìn)時(shí)先輕壓慢鉆，待鉆頭正常工作后，調(diào)整壓力，并使鉆頭吸口不產(chǎn)生堵水。

（c）鉆進(jìn)參數(shù)根據(jù)底層、樁徑、泵量和鉆機(jī)的經(jīng)濟(jì)鉆速等加以選擇和調(diào)整。在礫砂、卵石等地層時(shí)，為防止鉆渣過(guò)多，卵礫石堵塞管路可采用間斷鉆進(jìn)、間斷回轉(zhuǎn)的方法來(lái)控制鉆進(jìn)速度。

（d）轉(zhuǎn)速控制：牙輪嵌巖鉆進(jìn)轉(zhuǎn)速要求較低，一般以13～23r/min為宜。當(dāng)初始階段、地層堅(jiān)硬或軟硬不均及孔深較大時(shí)，取較低轉(zhuǎn)速；當(dāng)正常鉆進(jìn)時(shí)，可取較高一些轉(zhuǎn)速。

（5）清孔

鉆機(jī)清孔配置6m3空壓機(jī)，采取氣舉式反循環(huán)工藝。第一次清孔，鉆孔施工結(jié)束時(shí)，以大泵量換漿清孔，必要時(shí)配置撈渣筒清理，直至孔內(nèi)沒(méi)有較大的泥團(tuán)石塊，并適時(shí)測(cè)定泥漿密度和粘度。第二次清孔是在下好鋼筋籠和導(dǎo)管后進(jìn)行，直至使孔內(nèi)泥漿比重符合規(guī)范要求，沉渣等厚度不大于50mm。第二次清孔結(jié)束后30分鐘內(nèi)進(jìn)行混凝土灌注。

（6）鋼筋籠制作安裝

鋼筋籠在鋼筋加工場(chǎng)地內(nèi)進(jìn)行分節(jié)制作加工，并滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。鋼筋籠在起吊、運(yùn)輸和安裝時(shí)應(yīng)采取措施防止變形，起吊點(diǎn)宜設(shè)在加強(qiáng)箍筋部位。將4根超聲波聲測(cè)管固定在鋼筋籠內(nèi)側(cè)，聲測(cè)管滿足設(shè)計(jì)要求。當(dāng)嵌巖樁終孔以后，將鋼筋籠通過(guò)駁船運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)。由130t起重船將鋼筋籠吊入鋼護(hù)筒內(nèi)。

（7）混凝土澆筑

嵌巖樁采用設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)為C35微膨脹混凝土，塌落度控制在180±20mm?；炷劣伤匣炷翑嚢璐瑪嚢?，采取導(dǎo)管法施工?；炷翝仓捎媒z扣接頭式導(dǎo)管，直徑φ280?；炷脸豕鄷r(shí)，導(dǎo)管底口距離嵌巖樁孔底300mm左右，初灌量應(yīng)保證導(dǎo)管埋深達(dá)2m以上，澆筑過(guò)程中，埋管深度控制在2～6m之間，須連續(xù)澆筑，隨時(shí)測(cè)量孔內(nèi)混凝土面高度，終灌標(biāo)高高出設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高1.0m以上，以保證樁頂混凝土質(zhì)量?；炷吝_(dá)到一定強(qiáng)度后，將樁頂超高部分鑿除，最后進(jìn)行超聲波或鉆芯取樣檢測(cè)。

四、嵌巖成孔施工質(zhì)量防治措施

1、鋼護(hù)筒卷邊處理及對(duì)策

（a）預(yù)防卷邊：鋼護(hù)筒卷邊是由錘擊能量過(guò)大、貫入度過(guò)小而產(chǎn)生。鋼護(hù)筒卷邊是鉆孔施工中最致命的難題，為了預(yù)防卷邊，沉鋼護(hù)筒前要充分了解和分析該區(qū)域的地質(zhì)資料，以鋼護(hù)筒穩(wěn)定要求控制錘擊能量和進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化層的深度，并且貫入度不宜小于設(shè)計(jì)指標(biāo)。

（b）卷邊現(xiàn)象：如果在成孔時(shí)遇卷邊，鉆到鋼護(hù)筒底部端口處，鉆機(jī)會(huì)出現(xiàn)異常現(xiàn)象，如鉆機(jī)沖擊與振動(dòng)特別劇烈，撥鉆跳動(dòng)強(qiáng)烈等，證明存在卷邊。一般卷邊狀態(tài)主要有兩種，即①平卷邊；②翻卷邊。

（c）卷邊處理及對(duì)策

沖擊法：沖擊法對(duì)翻卷邊狀態(tài)較為有利，可在孔內(nèi)拋入石塊，用特制沖錘多次反復(fù)沖擊，沖錘沖程不宜大，能夠通過(guò)多次沖擊將端口擴(kuò)大，可以將卷邊沖掉，撈出鐵屑或小鐵塊。

直接鉆進(jìn)法：對(duì)卷邊不嚴(yán)重的情況，采用硬質(zhì)合金契齒滾刀鉆頭，控制好鉆壓、鉆速，能夠慢慢將卷邊切割掉。

水下切割法：對(duì)卷邊比較嚴(yán)重的情況，采取有關(guān)安全措施后，由潛水員進(jìn)行水下切割卷邊和變形部位。

2、坍孔處理

由于是斜樁，在強(qiáng)風(fēng)化巖層容易發(fā)生塌孔及串孔，中風(fēng)化巖往往裂隙發(fā)育，也易發(fā)生坍孔。坍孔處理方法：

① 吊下鉆機(jī)，接長(zhǎng)鋼管樁，用大功率液壓振動(dòng)錘將鋼管樁振下，穿過(guò)坍孔段，在實(shí)際施工中，有接長(zhǎng)鋼管樁2～3次的，這是因?yàn)榛鶐r是凝灰?guī)r，中風(fēng)化巖層又較厚，裂隙十分發(fā)育。

② 澆注低標(biāo)號(hào)混凝土，使混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后二次成孔。

③ 用地質(zhì)鉆機(jī)在樁中鉆孔，壓力注漿，使?jié){液滲入巖層裂縫。

④ 改用泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)。

以上幾種方法，在實(shí)際施工中均采用過(guò)，考慮到施工進(jìn)度，前二種方法較好。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李興宇.大口徑鋼管斜樁嵌巖施工技術(shù)與措施[J].探礦工程（巖土鉆掘工程）. 2004（06）： 11-12.