淺談混凝土大管樁沖孔嵌巖施工控制

賴汝庚 中交四航局第二工程有限公司

1.工程概況

招商局蛇口工業區太子灣片區綜合開發項目郵輪母港工程5萬GT郵輪泊位碼頭（新建段）長度為175.19m，碼頭部分結構寬度為25m，后沿以5m 跨的簡支板與駁岸相連。碼頭采用高樁梁板結構，排架間距為9m，每榀排架布置5根φ1200mm預應力砼管樁，基樁采用全直樁布置。基樁持力層為⑥2層強風化花崗巖層，局部基巖面較高的區域，基樁的入土長度較短，為滿足樁基穩定要求，需對該區域基樁作管樁內嵌巖處理。

1.1 地質條件

本項目樁區沉樁前，對施工區域進行清淤開挖，地質分層布置主要為：

（1）粗礫砂（層號為②4）：灰色至灰黃色，飽和，松散到稍密狀態；（2）粉質粘土（層號為③1）：灰黃、淺黃或淺紅、棕紅雜色，可塑狀態，飽和，該層土除局部缺失外以連續層狀出現；（3）砂質粘性土（層號為⑤）：黃褐色為主，局部為棕紅、灰白、淺黃等色；（4）花崗巖風化殘積土層，以高嶺土、黑云母碎屑和石英砂為主；（4）花崗巖全風化（層號為⑥1）：黃褐色為主，局部為棕紅、灰白色或青灰色。稍濕，硬塑或堅硬狀態，風化呈土狀，遇水易軟化，含石英角礫，局部夾強風化夾層；（5）花崗巖強風化（層號為⑥2）：黃色或黃褐色為主，局部為淺黃或青灰色，稍濕，堅硬，原巖結構清晰，巖芯破碎，呈半巖半土狀，風化強烈，手折可斷，裂隙發育，遇水易崩解。

1.2 嵌巖樁設計要求

（1）沉樁未能達到樁頂控制標高時，若基樁入土深度不足14m的基樁作管樁內嵌巖處理；（2）嵌巖深度以進入中風化巖不小于3.5m控制（設計變更確認深度為樁靴以下3.5m）；（3）嵌巖樁砼澆筑高度為9m（其中樁靴以上5.5m，直徑為910mm；樁靴以下3.5m，直徑為800mm）；（4）混凝土強度等級為C35，嵌巖段樁側保護層厚度為70mm；（5）孔底沉碴厚度≤50mm。

1.3 設計變更調整嵌巖樁判定標準

基樁入土深度小于14m（包括1m鋼樁靴），碼頭排架前后共5排，前沿第1排基樁入土深度按碼頭前沿設計泥面和天然泥面兩者中的最不利值起算；前沿第2、3排基樁入土深度可包括2m拋石層厚度，第4 排基樁入土深度可包括3m拋石層厚度；個別基樁入土深度不到14m但超過13.5m的可以不嵌巖。

2.施工方法

2.1 施工工藝流程

具體工藝流程如下：

施工準備→工作平臺搭設→樁機就位→鉆（沖）孔→持力層巖樣確定、終孔驗收→清孔→鋼筋籠安放→混凝土導管安放→二次清孔→混凝土水下灌注→測量混凝土面標高→成樁驗收。

2.2 施工方法

2.2.1 平臺施工

需進行嵌巖的樁位均是離岸施工，結合工程實際情況需進行平臺搭設，設計水位（56黃海高程）極端高水位2.69m，設計高水位1.59m，設計低水位-0.91 m，極端低水位-1.61m。

平臺標高取+2.7m，平臺設計采用φ600mm鋼管樁基礎+雙拼I36a工字鋼主梁+I32a工字鋼分配梁（分配梁間用1.2cm厚鋼板連接加強，間距1m）+1cm厚面板+防護欄組成。I32a工字鋼分配梁間距63cm，φ600×8mm鋼管間距4×5m。砼大管樁樁頂標高高于+2.7m的樁位由人工將管樁鑿除至+3.0m，低于+2.7m的樁位由砼大管樁頂加接鋼護筒至+3.0m。平臺分區域搭設，結合嵌巖樁位分布情況，滿足樁機擺位及施工原則進行搭設。

2.2.2 成孔施工

平臺搭設完成后，開始沖孔嵌巖施工工前，對各樁位情況進行復核，15根樁樁身復核垂直度在0.5%～1%內。9根樁樁頭需進行鑿除，鑿除長度在0.7～5.5m不等，樁頭鑿除由測量放線確定標高，人工進行鑿除，臨近設計樁頂位置將多余外露的鋼絞絲進行切除，以免影響后續施工。6根樁需在頂頂加接0.6～2.4m鋼護筒至沖孔平臺面，鋼護筒直徑比砼管樁內徑小2cm，內套砼管樁，在鋼護筒外側焊4個15cm長的槽鋼進行限位，防止護筒下滑。

本項目嵌巖施工采用泵舉反循環沖擊鉆機沖進的成孔工藝；由于砼大管樁尖已進入巖層，泥漿主要是排渣作用，為提高泥漿排渣效果，開沖前先對管樁孔內回填粘性黃土進行造漿，成孔過程泥漿比重控制在1.2～1.4g/cm3，粘度控制在24～28s；成孔施工過程，及時做好施工記錄。

根據樁位地質資料統計，自上而下土層分布為別為回填土、粗砂礫、粉質粘土、砂質粘性土、花崗巖風化積土、全風化花崗巖和強風化花崗巖。

數據統計反映：回填土層由于成孔前期，沖程較小，成孔時間稍長，進尺速度為3.3h/m；粗砂礫層進尺平均速度為2.6h/m；粉質粘土層進尺平均速度為2.9h/m；砂質粘土層進尺平均速度為3.4h/m；花崗巖風化積土層進尺平均速度為2.9h/m；全風化巖層進尺平均速度為3.2h/m；強風化巖層進尺平均速度為4.2h/m。綜合統計15根樁沖孔用時最長80h，最短用時36h，平均用時52h。

2.2.3 鋼筋籠施工

本項目嵌巖樁由砼管樁頂到孔底深度在27～31m，而設計砼澆筑長度僅為孔底以上9m（樁靴以上5.5m，樁靴以下3.5m），其中鋼筋籠長度為8.86m。對此，采取了制作假籠接長設計鋼筋籠進行定位和固定，假籠制作要求如下：根據孔深，假籠長度方向采用3φ25mm作為主筋，頂部伸出樁頂50cm并設置“7字鉤”與砼管樁外露鋼護筒焊接固定；φ25mm主筋每2m設置一加強內箍，內箍采用φ20mm圓鋼，間距1m。

在嵌巖樁砼澆筑過程中，需在砼管樁頂部鋪設兩根12#槽鋼，以防下料斗在提拔時碰撞假籠固定點，造成脫焊、變形，導致鋼筋籠上浮；設計鋼筋籠與假籠吊裝就位，在現場進行搭接焊連接。

2.2.4 混凝土施工

嵌巖樁混凝土澆筑施工工藝與一般灌注樁混凝土澆筑相同，采用導管法澆筑水下混凝土。

3.施工控制成效

在完成嵌巖施工，混凝土澆筑完成14d后，委托檢測單位對15根嵌巖樁進行超聲波檢測。超聲波結果顯示，15根嵌巖樁均為：I類樁，樁身完整，滿足設計和規范要求。

4.施工控制要點和注意事項

具體包含以下內容：

（1）水上作業平臺搭設時，需考慮泥漿池的設置和泥漿排放處理，本項目嵌巖樁施工泥漿池采用鋼板制作，反吊在平臺下方（注意不受水位影響）。改造浮箱進行轉運泥漿到岸上處理。（2）結合砼大管樁沉樁情況，嵌巖施工前需檢查樁內透氣孔是否存在漏水情況，若有漏水需及時進行封堵。（3）拉十字線定出樁中心，移機就位，通過吊線使錘中心對準樁中心，直樁偏差≤20mm，再固定樁機，位置固定后開始沖進。（4）樁機定位前，先進行砼管樁垂直度復核，根據復核實際的垂直度，計算預留沖錘中心距離，避免沖孔過程中由于垂直度偏差過大，導致沖錘直接沖擊砼管樁樁壁。（5）在沖錘頂端纏繞柔性鋼絲繩以緩沖沖錘與樁壁的碰撞與摩擦。成孔過程泥漿比重控制在1.2～1.4g/cm3，粘度控制在24～28s。（6）沖擊成孔時，宜采用小沖程開孔，使初成孔豎直和圓順，起導向作用。錘底未穿過砼大管樁樁尖時，沖程控制在50cm以內，以減小錘偏位撞擊砼大管樁樁壁的可能性。（7）在沖錘鋼絲繩上設置鉆進深度的標尺以顯示鉆進深度，施工過程每2h記錄一次，并留巖樣，遇特殊情況要及時記錄。在每層土質變化面及時留好巖樣。

5.結束語

嵌巖樁施工工藝已相當成熟，是一項傳統的施工工藝，但由于每個工程地形、地質、施工水位等施工環境的差別，在施工過程中遇到的問題也大不相同。對此，希望通過本項目砼大管樁內沖孔嵌巖施工的小結，以此提升嵌巖樁在同類型工程中的應用效果。