穿越拋石斜坡堤沖孔灌注樁施工技術

◎ 張成 中交四航局第三工程有限公司

1.工程概況

茂名港博賀新港區東區油品碼頭工程陸域公用管廊棧橋基樁采用灌注樁，灌注樁直徑有φ600mm、φ1200mm和φ1300mm三種，樁長為8～55m不等，其中灌注樁數量33根，灌注嵌巖樁數量229根。灌注樁樁基巖層為中風化或微風化巖層，灌注樁混凝土等級為C35，鋼筋籠重量1.15～10.62t不等。灌注樁沖孔成孔過程中，需穿越拋石斜坡堤塊石層，最大厚度為13m。護面塊石重2000-3000kg、厚1950mm，堤心石為1-800kg以下開山石。陸域公用管廊典型斷面圖見圖1。

2.方案選擇

灌注樁施工方案的選擇重點是如何選擇合適的施工平臺，安全可靠，經濟適用。施工平臺主要有水上搭設浮平臺、斜坡上搭設鋼平臺、回填渣土筑島形成施工平臺幾種方式。鑒于水上搭設浮平臺需要2艘駁船在水上搭建浮式平臺，并在駁船上搭建2個桁架，桁架由槽鋼焊接成桁架結構，承受豎向荷載、側向剪力和扭矩等。這種搭設方式只能采用水上澆筑混凝土，適應性較差，成本較高。本項目重點對比考慮斜坡上搭設鋼平臺及回填渣土筑島形成施工平臺的搭設方式。

斜坡上搭設鋼平臺，自下而上結構依次為：Φ600mm(δ8）鋼管樁，鋼管樁上部橫向設雙拼I40b工字鋼作為承重梁，縱向間隔45cm設I32b工字鋼作橫向分配梁，橫向分配梁上滿鋪δ10mm標準橋面花紋鋼板作為頂面。斜坡上搭設鋼平臺，當鋼管樁沉放時，鋼管樁與斜坡堤塊石斜面接觸，樁尖會因受力不均勻從而會引起樁基礎傾斜、滑移、平臺傾覆等問題，施工安全風險較大。

經充分論證最后采用回填石渣土筑島形成施工平臺進行施工，由水上施工轉為陸上施工，施工安全可控。同時解決了基樁位于斜坡堤斜面上，斜面不平整，開孔時容易形成樁基偏位的難題。回填石渣土筑島形成的施工平臺頂部總體尺40m＊23m，平臺中部標高+6m與堤頂道路相連，平臺北端及南端樁位部分標高+4.5m，由中部往北端及南端緩慢放坡至平臺頂標高+4.5m。回填平臺斜坡頂處采用混凝土預制塊體結合砂袋、編織布的方式進行防護。

灌注樁鋼筋籠安排于附近設置的鋼筋加工場內分節或整節制作完成，利用平板車拖運至施工場地，采用50t汽車吊沉放鋼筋籠。陸上攪拌站拌合混凝土，利用混凝土罐車運輸至施工場地，直接自卸澆筑水下混凝土成樁。待灌注樁樁基及上部承臺施工完成，拆除所回填的石渣土施工平臺，恢復斜坡堤內坡護面原貌。

圖1 陸域公用管廊典型斷面圖

3.穿越拋石斜坡堤塊石層沖孔效率分析及影響因素

灌注樁沖孔時間主要花費在嵌巖段和穿越塊石層段，針對穿越拋石斜坡堤塊石層段沖孔效率選擇15根有代表性的φ1300mm、穿越拋石斜坡堤塊石層厚度4.5-13.0m的灌注嵌巖樁進行研究分析，數據統計表1所示：

表1顯示穿越塊石層的天數在其沖孔過程中天數占比在40%～60%，與塊石層厚度有關，塊石層厚度小，耗時短，反之則長。穿越塊石層天數在沖孔總天數中占絕大部分時間，其中漏漿、卡錘、塌孔、擴孔、泥漿比重精準控制是影響灌注樁在斜坡堤塊石層沖孔效率的主要因素。

4.提高沖孔效率應對措施

灌注樁施工穿越拋石斜坡堤塊石層沖孔效率比一般土質工況的低，如何減少漏漿、擴孔、卡錘、塌孔、泥漿比重控制不精準現象的發生對提高沖孔效率十分關鍵。

4.1 針對“穿越塊石層時孔隙率變大，泥漿流失，導致漏漿”的應對措施

①出現漏漿情況后，及時發現和補救，采取止漿措施，減少因漏漿導致的誤時。②加強關于止漿措施及效果的技術交底，對施工人員強調止漿的重要性，加強其責任意識；③準備充足的黃泥和粘土塊，以及袋裝水泥、稻草、粗纖維等，發現疑似漏漿情況時，不斷往孔內投止漿物。④工程技術人員應時刻關注每個孔內的漏漿情況，及時做好臺賬以便后續分析總結。

4.2 針對“沖程選擇不合理”的應對措施

沖孔施工過程需按不同的地質進行調整錘的沖程，如沖程過大，易使錘頂的轉向卡環不起作用，沖擊過程造成巖孔位邊緣不平滑而卡錘的現象。

①嚴格要求做好監督，明確什么土質用什么樣的沖程，提高技術人員、施工人員的意識。②強調沖程選擇不合理的弊端：如會導致鋼纜繩斷裂，進而導致卡錘等嚴重問題的出現。③要求所有作業人員保持低錘密擊、穩步沖進的原則，不得隨意改變沖程。

4.3 針對“護筒跟進程度不夠”的應對措施

①在沖進過程中，技術人員應經常檢查有無沖孔傾斜的情況出現，若有應將樁機樁架重新安裝牢固，并對導管架進行水平和垂直校正，并及時檢修設備。當偏斜過大時，填入碎石粘土，重新沖進，并嚴格控制沖程，慢速提升下降往復掃孔，進行偏位糾正。②技術人員時刻檢查孔壁是否完整，出現疑似塌孔及時采取措施。③必要時，若穿越的塊石層孔隙較大，或沖進過程受阻，應采取層層護筒跟進施工的方法，確保護筒最小尺寸滿足設計樁徑要求，當鋼護筒穿越塊石層后，采用稍大于樁徑的沖擊樁錘下沉復查檢驗，確保后續護筒順利跟進并且滿足灌注樁尺寸要求。

4.4 針對“泥漿調配不合理，或黃泥質量不達標”的應對措施

沖孔施工過程需嚴格按照規范要求控制泥漿濃度。如泥漿濃度太濃，泥漿的阻尼過大會造成錘的勢能損失過大而降低沖孔進尺效率，甚至因泥漿吸附力過大造成卡錘；如泥漿濃度太稀，則無法進行及時排渣而造成埋錘現象。

①通過現場施工數據統計分析斜坡堤塊石層段沖進選用1.35的泥漿比重是效率最高的，加強對施工人員的技術交底，增強施工人員的質量意識。②對進場的黃泥質量進行抽樣檢查，發現質量不符合要求的立即整改，符合要求后方可施工；③提高測量孔內泥漿比重的頻率，尤其是在塊石層沖進時，及時通知施工人員調整泥漿比重，及時更新臺賬記錄，以便后期分析、總結、提高。

圖3 灌注樁沖孔效率的主要因果分析關聯圖

表1 灌注樁施工穿越塊石層天數在總沖孔天數中的占比統計表

5.結語

結合茂名港油品碼頭陸域公用管廊棧橋基樁施工，對穿越拋石斜坡堤灌注樁進行了工程實踐，得出了以下結論：

（1）回填石渣土筑島形成施工平臺進行施工，由水上施工轉為陸上施工，施工安全可控，同時解決了基樁位于斜坡堤斜面上，斜面不平整，開孔時容易形成樁基偏位的難題。

（2）灌注樁穿越拋石斜坡堤塊石層沖孔所用時間較長，效率較低。通過減少漏漿、選擇合適沖程、護筒跟進程度、及時調整泥漿比重可提高沖孔效率20%，利于加快灌注樁施工進度。