港口碼頭鉆孔灌注樁施工技術(shù)

馬磊

(中核港航工程有限公司，廣東廣州 511458)

1 港口鉆孔灌注樁技術(shù)施工常見(jiàn)問(wèn)題

1.1 鉆孔位置和垂直偏差過(guò)大

若鉆孔位置遇到障礙物，則會(huì)導(dǎo)致具有很大的垂直偏差，抑或?qū)е裸@孔后平面實(shí)際位置產(chǎn)生變化等情況。若鉆孔位置超過(guò)規(guī)定范圍則會(huì)使得安裝設(shè)備運(yùn)行時(shí)不夠穩(wěn)定，致使施工過(guò)程中鉆桿產(chǎn)生彎曲。地面質(zhì)地軟硬存在差異會(huì)對(duì)鉆機(jī)施工的平衡性造成破壞，因此不能保障鉆孔垂直。出現(xiàn)硬物、孤石時(shí)土層內(nèi)物質(zhì)混亂也是屬于碰到障礙物的狀況，同樣會(huì)使鉆孔位置發(fā)生偏離。

1.2 孔壁坍陷

鉆孔中時(shí)常也會(huì)發(fā)生一些質(zhì)量問(wèn)題，比如孔壁坍塌。造成孔壁坍塌的原因大多數(shù)是因?yàn)槟酀{內(nèi)部含有大量的氣泡，容易出現(xiàn)漏失入股泥漿等情況。泥漿護(hù)壁不佳、土質(zhì)松軟、護(hù)筒內(nèi)部水位偏低都會(huì)在一定程度上加劇孔壁發(fā)生坍塌的概率。使用鉆孔灌注樁技術(shù)過(guò)程中，尤為需要重視對(duì)鉆孔的速度進(jìn)行控制，選取最為恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間完成注漿工作，時(shí)間太早或太晚都會(huì)產(chǎn)生孔壁塌陷的情況。

1.3 漏漿問(wèn)題

漏漿情況大多發(fā)生在護(hù)筒傾斜、移位過(guò)程中。當(dāng)漏漿情況嚴(yán)重時(shí)，地基整體會(huì)出現(xiàn)下沉情況，嚴(yán)重影響到施工進(jìn)度。

2 港口鉆孔灌注樁施工技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

某碼頭工程，實(shí)際長(zhǎng)度為100m，寬度為12m，初步規(guī)劃存在1000t 級(jí)大型航標(biāo)船；要想確保碼頭與陸域?qū)崿F(xiàn)有效溝通，可以借助安裝引橋的手段來(lái)搭建兩地之間的聯(lián)系，實(shí)際引橋的長(zhǎng)度是177m，寬度為6.5m。結(jié)合選取引橋內(nèi)部的灌注樁與管樁情況來(lái)看，Φ1000 灌注樁和Φ800PHC 管樁，是在使用中比較常見(jiàn)的類(lèi)型。進(jìn)行施工時(shí)，管樁的施工要選取水上打樁船對(duì)其進(jìn)行沉樁處理。通過(guò)對(duì)比來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)意義上的工程量要遠(yuǎn)超過(guò)灌注樁的工程量，但鑒于其施工時(shí)間短、工序復(fù)雜、海上環(huán)境存在風(fēng)險(xiǎn)等因素，需要使用大量的人力物力財(cái)力資源。進(jìn)行施工時(shí)，需要前期對(duì)計(jì)劃進(jìn)行設(shè)計(jì)，及時(shí)做好施工管理工作，確保有效實(shí)現(xiàn)整體施工目標(biāo)[1]。

2.1 確定施工方案

在施工時(shí)，要選取半徑在600mm 的大鉆頭作為鉆孔工具，引孔過(guò)程中，需要做好鋼護(hù)筒的沉管工作。伴隨著鋼護(hù)筒緩慢下沉，當(dāng)?shù)竭_(dá)障礙層位置時(shí)，安排人員實(shí)行磨鉆清除障礙的工作；定位障礙層位置，選取地質(zhì)條件佳的地段進(jìn)行預(yù)防處理。護(hù)筒底部在4mm 的范圍之內(nèi)，易發(fā)生坍孔情況。鑒于上述狀況，若障礙物完成鉆穿過(guò)后，及時(shí)準(zhǔn)備好填充材料。一般操作步驟是，大多把黃泥、石膏等按照科學(xué)的比例進(jìn)行攪拌，然后向孔內(nèi)進(jìn)行灌注。不僅能確保底部危險(xiǎn)區(qū)域的穩(wěn)固性，也能提高施工整體性能。當(dāng)全部操作完成過(guò)后，需要把機(jī)器靜置停機(jī)1±1h，確保混合土體完全凝固成厚漿[2]。

2.2 埋設(shè)護(hù)筒

港口工程對(duì)護(hù)筒埋設(shè)有著較高的要求和標(biāo)準(zhǔn)。一是要選擇較為堅(jiān)固且實(shí)用性強(qiáng)的護(hù)筒。使用剛性、強(qiáng)度高的鋼板進(jìn)行焊接。護(hù)筒內(nèi)徑不應(yīng)該大于樁徑300mm，以便為上部結(jié)構(gòu)奠定良好的施工基礎(chǔ)?？梢允褂缅N擊的方式對(duì)水域護(hù)筒進(jìn)行埋設(shè)，對(duì)護(hù)筒及時(shí)做好導(dǎo)向、監(jiān)控和定位工作。要考慮波浪沖擊對(duì)護(hù)筒埋設(shè)產(chǎn)生的影響，實(shí)際施工水位要低于護(hù)筒定高1.5～2m。若要避免施工時(shí)鉆頭與護(hù)筒之間相互碰撞，需要對(duì)護(hù)筒內(nèi)有無(wú)出現(xiàn)冒水問(wèn)題進(jìn)行關(guān)注，若出現(xiàn)此問(wèn)題則鉆孔工作需要及時(shí)停止也不能隨意移動(dòng)護(hù)筒位置，若護(hù)筒移位則要及時(shí)調(diào)整，確保無(wú)誤后繼續(xù)施工[3]。

2.3 清孔換漿

對(duì)終孔質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，如符合設(shè)計(jì)需求則可以對(duì)雜物進(jìn)行立即處理，杜絕樁基實(shí)際承載力遭受沉淀物的作用而產(chǎn)生下降的狀況。同時(shí)需要杜絕泥漿沉淀，以免影響鉆孔的穩(wěn)定性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)坍塌事故。清孔換漿時(shí)需要結(jié)合土層性質(zhì)、沉渣厚度等具體要求選取合適的設(shè)備。完成兩次清孔換漿后實(shí)行混凝土澆筑施工工作。把各個(gè)方位導(dǎo)管進(jìn)行細(xì)微活動(dòng)，借助泥漿把樁孔底部與四周成渣實(shí)行沖擊并帶出雜物。及時(shí)檢查泥漿性能指標(biāo)與孔底沉淀物是否達(dá)到要求，確保泥漿性能符合要求后方可施工，若未達(dá)標(biāo)則重復(fù)上述動(dòng)作直至驗(yàn)收合格。

2.4 鋼筋籠的制作和安裝

在安裝鋼筋籠時(shí)，保證對(duì)鋼筋籠施工材料進(jìn)行嚴(yán)格把控，把控好除銹、機(jī)械連接等各項(xiàng)工作，確保鋼筋籠使用材料的實(shí)際質(zhì)量，結(jié)合運(yùn)輸工具、設(shè)備安裝條件等因素確定施工方案。使用科學(xué)有效的措施保護(hù)好鋼筋籠，杜絕搬運(yùn)、吊裝時(shí)鋼筋籠發(fā)生變形的情況。加筋箍筋最為常見(jiàn)使用的手段就是把鋼筋籠內(nèi)側(cè)裝置進(jìn)行固定，間隔兩米加固箍筋，在每間隔三四米的地方安置加強(qiáng)架，確保加強(qiáng)架在后期使用時(shí)能自由進(jìn)行拆卸。借助混凝土墊塊對(duì)鋼筋籠內(nèi)部各個(gè)主筋按照具體的要求設(shè)置安全距離，及時(shí)對(duì)鋼筋籠進(jìn)行固定，借助導(dǎo)向鋼管當(dāng)作固定工具。對(duì)鋼筋籠進(jìn)行安裝時(shí)，確保豎直向孔內(nèi)進(jìn)行注入，杜絕發(fā)生碰撞情況。若下放時(shí)有阻力產(chǎn)生需要及時(shí)避讓?zhuān)荒芾^續(xù)下放。需要分析和查找下放未成功原因。要想保障鋼筋籠安裝質(zhì)量，可以借助混凝土導(dǎo)管對(duì)內(nèi)部安裝設(shè)備縱向?qū)Ч苓M(jìn)行調(diào)節(jié)[4]。

2.5 鋼筋籠吊裝

汽車(chē)吊是輔助樁基鋼筋籠吊裝到位的主要器械與工具。為方便吊裝，提前分節(jié)段制作好樁基鋼筋骨架，采用單面焊焊接接頭位置的鋼筋，焊接長(zhǎng)度超過(guò)鋼筋直徑的10 倍，同一截面內(nèi)鋼筋接頭的數(shù)量控制在鋼筋總數(shù)的半數(shù)之內(nèi)，接頭間的距離控制在50cm 以?xún)?nèi)，且超過(guò)鋼筋直徑的35 倍。

在入孔作業(yè)開(kāi)始前確定鋼筋骨架的豎直度，若發(fā)現(xiàn)彎曲應(yīng)立即糾正，待骨架進(jìn)入孔口將其扶正后再緩慢勻速放下，禁止擺動(dòng)對(duì)孔壁形成碰撞。當(dāng)最后一道加勁箍筋接近孔口時(shí)，在護(hù)筒上借助小槽鋼對(duì)骨架進(jìn)行支承，此時(shí)再將第二節(jié)鋼筋籠吊起，保證它們?cè)谕回Q直軸線(xiàn)上后對(duì)其進(jìn)行焊接，焊接時(shí)保證平順飽滿(mǎn)，焊接完成后及時(shí)敲除干凈焊渣。焊接好接頭后對(duì)接頭箍筋進(jìn)行安裝，再將鋼筋籠稍微吊起，抽出支承小鋼槽后再下放，如此反復(fù)至鋼筋籠被下放到標(biāo)高位置，最后在確保鋼筋籠在孔位中心之后，用4 根鋼筋進(jìn)行固定[5]。

2.6 灌注水下混凝土

首先，在灌注水下混凝土?xí)r需要及時(shí)檢查和考核施工工作人員的施工技術(shù)資質(zhì)和施工技術(shù)，經(jīng)過(guò)考核看能否達(dá)到施工的標(biāo)準(zhǔn)和要求。若灌注樁施工時(shí)使用分包商承包，則要對(duì)承辦單位實(shí)際的管理資質(zhì)和技術(shù)水平進(jìn)行整體考察，確保分包商資質(zhì)符合要求后方可進(jìn)行灌注樁施工；其次，事先要制定施工時(shí)所需的方案和技術(shù)要求規(guī)章制度；施工前，施工成員要仔細(xì)檢查圖紙和施工方法，嚴(yán)格檢查施工設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀況，對(duì)材料質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格檢查，確保認(rèn)真核對(duì)施工材料、設(shè)備等，保障施工的各項(xiàng)環(huán)節(jié)時(shí)符合施工標(biāo)準(zhǔn)和要求的。

進(jìn)行二次清孔過(guò)后對(duì)水下混凝土進(jìn)行灌注，施工最后一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)是進(jìn)行水下混凝土灌注。施工技術(shù)水平在一定程度上會(huì)對(duì)灌注樁施工質(zhì)量產(chǎn)生影響。對(duì)此情況，需要對(duì)施工各項(xiàng)環(huán)節(jié)和施工技術(shù)進(jìn)行重視。由于混凝土流動(dòng)性強(qiáng)，需要對(duì)坍落度進(jìn)行控制，大多港口工程混凝土實(shí)際坍塌度都設(shè)置區(qū)間在180～220mm左右。提升混凝土的和易性可以借助摻粉煤灰與減水劑來(lái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。在選擇石料時(shí)，將卵石范圍控制在3～5mm，其中最大粒徑也要保持在40mm，以此降低施工時(shí)產(chǎn)生卡管的情況。要對(duì)混凝土進(jìn)行均勻攪拌，降低混凝土灌注和運(yùn)輸時(shí)間。

2.7 導(dǎo)管的提拉

提拉導(dǎo)管是為了保證混凝土灌注工作能有序完成，伴隨著導(dǎo)管上下提拉，致使導(dǎo)管外的混凝土面產(chǎn)生變化，為了緩解攪拌質(zhì)量隨著時(shí)間的遞增而產(chǎn)生的下降問(wèn)題，需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，及時(shí)有效對(duì)提拉的幅度和速度進(jìn)行控制，降低因?yàn)榉却笏俣瓤焓沟脴渡韮?nèi)存在混入空氣的情況，同時(shí)也要杜絕由于速度緩慢、幅度小引起的混凝土流動(dòng)性下降的問(wèn)題。

2.8 鉆孔施工質(zhì)量保證具體措施

鉆進(jìn)作業(yè)開(kāi)始前，保證平臺(tái)穩(wěn)固，沒(méi)有沉降、偏斜風(fēng)險(xiǎn)，鉆盤(pán)呈水平狀態(tài)，鉆架、鉆桿、孔位三點(diǎn)的中心連線(xiàn)成一條直線(xiàn)。在鉆機(jī)鉆進(jìn)時(shí)重錘減壓鉆進(jìn)，結(jié)合施工實(shí)際隨時(shí)調(diào)整鉆機(jī)垂直度，以此保證樁基垂直度，讓樁基承載力值更精準(zhǔn)；發(fā)現(xiàn)垂直度超標(biāo)立即停鉆，同步進(jìn)行掃孔糾偏。

開(kāi)鉆前檢查鋼絲繩和沖擊錘頭錘銷(xiāo)，確保完好無(wú)損，鉆孔過(guò)程要連續(xù)，且有可靠的補(bǔ)水及泥漿循環(huán)系統(tǒng)，以防坍孔、掉鉆、埋鉆等不安全事故發(fā)生。

鉆孔速度結(jié)合地質(zhì)特性確定，嚴(yán)格取樣，以便記錄各土層起始標(biāo)高。

在黏土中鉆進(jìn)時(shí)調(diào)小泥漿黏度，避免因糊鉆而影響進(jìn)尺；相反，砂土中鉆進(jìn)則增大泥漿黏度，防止出現(xiàn)坍孔問(wèn)題。

混凝土澆筑前嚴(yán)格檢測(cè)二次清孔后的泥漿的沉淀系數(shù)、擴(kuò)孔系數(shù)、鉆孔垂直度等指標(biāo)，為試驗(yàn)分析整理樁成果提供相關(guān)依據(jù)。

3 結(jié)語(yǔ)

港口工程建設(shè)施工周期較長(zhǎng)，需要投入大量的建設(shè)資金，施工較為復(fù)雜。對(duì)此，需要對(duì)技術(shù)進(jìn)行升級(jí)，提升施工現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量和安全管理。對(duì)港口進(jìn)行建設(shè)時(shí)，需要廣泛使用鉆孔灌注樁技術(shù)，這是因?yàn)榇思夹g(shù)具備成本低、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。但具體施工時(shí)很難對(duì)內(nèi)部狀況進(jìn)行有效觀(guān)察，因此，需要嚴(yán)格控制施工環(huán)節(jié)的各項(xiàng)流程，杜絕產(chǎn)生質(zhì)量安全問(wèn)題，及時(shí)對(duì)鉆孔灌注樁進(jìn)行監(jiān)控，確保對(duì)施工方案進(jìn)行升級(jí)，以此有效提升港口工程實(shí)際施工效果。