港口工程建設中錨桿嵌巖樁的應用

張楚彬 中交第四航務工程局有限公司

1.工程概況

本工程位于廣州市南沙開發區東部，虎門大橋下游640～1410m范圍內，嵌巖樁主要分布在C0rC07結構段，其中COCCOS結構段長67.69m、寬32m，每結構8棉排架，排架間距9m，兩端懸臂各2.35m，每棉排架布置4根樁；C04～C07結構段長58.69m、寬25m，每結構7棉排架，排架間距9m，兩端懸臂各2.35m，每棉排架布置5根樁。嵌巖樁釆用176根φ1400mm（壁厚20mm）鋼管樁。

2.錨桿嵌巖樁的結構特點

碼頭的系纜墩和靠船墩的樁體采用灌注型錨桿嵌巖樁，斜率控制要求為3∶1或4∶1。錨桿端嵌入中風化巖層，錨固長度為中風化巖面以下3～8m不等。錨桿材料為φ35mm高強精軋螺紋鋼筋，每根錨碇樁含4根錨桿，按此方式配置并用連接器穩定結合于一體。各錨桿施工時，按照2m的間距依次設置厚度為5mm的φ285mm定位片。錨桿安裝到位后，頂部高出鋼管樁1.6m。為檢驗樁體的抗拉拔性能，按照設計抗拔力的1.1倍（作為最大荷載）組織試驗。錨桿底端距孔底50cm，施工期間注重對孔底沉渣的清理，最終沉渣厚度不超過5cm。灌注環節分兩個部分選擇合適的材料，其中孔底至強風化面為45MPa水泥漿，強風化層以上7m均選擇C40鋼筋混凝土。

3.錨桿嵌巖樁的設計要點

3.1 關鍵技術指標

（1）鉆孔間距15～25m，具體視現場條件在該區間靈活調整。相鄰兩孔間的巖面坡度在10%以上時適當加密。

（2）以鉆孔總量為基準，取其1/3～1/2作為控制性鉆孔的數量基準。為保證鉆孔尺寸的合理性，要求其到達樁端以下3～5倍樁徑處。

（3）嵌巖樁的中心距需超過樁徑的2倍。

（4）配筋時，主筋直徑14mm或適當增加，配筋率至少為0.4%。箍筋材料選擇直徑至少為6mm的Ⅰ級鋼筋，按照20～30cm的間距依次布設到位。

（5）錨桿伸入巖面以上樁身內的長度至少與錨固深度一致，條件允許時適當增加。

（6）樁內施工所用混凝土的強度等級為C30或更高。

3.2 試樁

試樁的作用在于檢驗施工方法以及具體參數的可行性，經過分析與調整后得到最具可行性的方案。待灌注水泥漿達到特定的強度要求后，及時按照規范組織破壞性試驗。為保證試樁結果的可靠性，參與試樁的數量以2根或更多為宜。

4.錨桿嵌巖樁施工工藝分析

4.1 施工平臺的設置

鋼管樁作為支撐樁，在該結構上以焊接的方法設置牛腿；平臺底部的主梁為[25a槽鋼，縱向設置；次梁為[14a槽鋼，橫向設置，于上方鋪設厚度為50mm的木板。

4.2 鉆進成孔

（1）鉆機所在施工區域必須具有足夠的平整性與穩定性，因此提前處理（清理雜物、整平、夯實），以免鉆機偏斜、沉陷。

（2）檢測并調整鉆桿，使其中心線與孔的軸線重合，否則會影響鉆進精度。

（3）分班連續鉆進施工，盡可能避免中斷。因特殊原因而停鉆時及時提出鉆具，以免卡鉆。由于操作不當而卡鉆時，避免強制提出鉆具，合理的方法是向上輕提，無法實現此操作時則用小沖錐輔助作業，使分布在鉆頭周邊的鉆渣略微松動，以便高效提鉆。

（4）基巖鉆孔施工中密切關注孔深范圍內的巖性，準確判斷實際情況，例如是強風化層還是中風化層等，進而視實際情況合理調整進尺速度。尤為關鍵的是巖性發生變化的部位，該處的鉆進參數更要得到有效的控制。

4.3 錨桿安放

錨桿施工中用定位板予以固定，避免錨桿偏位，用錨桿連接器進一步處理，使原本獨立的錨桿穩定結合于一體。定位板以8mm厚的鋼板為原材料制作而成，外徑略小于鋼套管的內徑。在安裝錨桿時，根據要求于指定位置將灌漿導管設置到位。錨桿超出鋼管樁頂板的量至少達到1.6m，以便快速完成上拔設備的配套工作。

4.4 灌漿施工

水泥漿的性能會直接影響灌漿施工效果，因此加強控制具有必要性。制備時注重檢測，水灰比≤0.4，抗壓強度≥35MPa，流動度16～20s。按要求制得漿液后盡快投入使用，以免因間歇時間過長而導致漿液性能下降（無法用于灌注施工或灌注效果欠佳）。灌漿時壓力穩定在0.5MPa，在壓力作用下將漿液推送至內部。遵循靈活施工的基本原則，漿液的流動度在16s以內時，揭示此時漿液存在偏稀的情況，宜采取減少水量或增加水泥的處理方法；流動度超過20s時采取“反向操作”，即適當增加水量或在原有基礎上減少水泥的用量，直至漿液流動度得到有效的控制為止。

必須保證基巖內錨固段的施工質量，其是灌漿施工的重點部位，也是影響整體效果的關鍵。若由于斷電或其它情況導致灌漿施工中斷，則根據灌漿面的位置采取針對性的控制措施。灌漿面進入套管內時適當向上提起灌漿管，再結合所掌握的實際情況安排第二次灌漿，充分保證施工質量；針對灌漿面仍在基巖內的情況，則提出錨桿和灌漿管并拆除，選取合適的點位鉆孔，繼續灌漿操作。

4.5 抗拔試驗

（1）試驗內容。考慮兩個方面：破壞性試驗，適用于非工程樁，此環節的目的在于判斷錨桿的極限抗拔力，參與試驗的錨桿數量需達到2根或更多；驗證性試驗，此階段參與試驗的錨桿數量以所在施工部位錨桿總量的1/5～2/5為宜。

（2）試驗要點。裝置選用穿心式油壓千斤頂，配套加載系統，為滿足高效試驗以及結果準確性的雙重要求，系統的額定荷載應達到試驗荷載的1.2～1.5倍。操作前，按照規范標定檢測儀器，從源頭上提高檢測結果的精準性。在最大試驗荷載作用下，被測部位的強度和剛度均要完全達到要求。試驗過程中由專員檢測數據并記錄，作為分析的依據。

4.6 灌注樁內混凝土

（1）準備工作。適配空壓機和合適規格的導管聯合應用，清理錨碇樁內殘余水泥漿等不利于施工的雜物。根據設計圖紙搭設穩定可靠的加工棚，于該處制作鋼筋籠，成型后再由現場的起重船吊裝到位。根據配合比拌和混凝土，轉至指定施工點位以便投入使用。盡可能縮短混凝土生產后至灌注前的間隔時間，從運輸的角度來看，應保證運輸時間在20min內，否則會影響混凝土的工程性能，不利于正常施工，甚至產生廢料。

（2）混凝土灌注施工的技術要點。灌注混凝土流程為：平整場地→樁位放樣→埋設鋼護筒→鉆機就位→鉆進成孔→一次清孔→安放鋼筋籠→安裝導管。

嚴格控制導管的姿態，避免直接與孔底碰觸。切實保證首批灌注混凝土的施工質量，在此環節，導管埋置深度需在0.8m以上，同時壓力達到井孔水深壓力的0.5倍或視實際情況適當增加壓力。遵循連續灌注的基本原則，因某些原因而中斷時盡可能縮短每斗間隔時間（不超過初凝時間），必要時在混凝土生產階段摻入緩凝劑，為現場施工爭取更充足的時間。堵管時，上下小幅度串動導管，使其疏通，若此舉無效則進一步采取處理措施。導管在樁上部堵塞時深度清理殘留在樁內的混凝土，待內部保持干凈后繼續灌注；導管在樁下端堵塞時則提出存在問題的導管，清理聚集在內部的混凝土，同時吸排樁內的混凝土（采用氣舉反循環的方法），在前述基礎上繼續灌注施工。

5.結束語

綜上所述，按科學的方法施工后，嵌巖樁的成型質量滿足要求。項目所采取的錨桿嵌巖樁施工技術具有如下優勢：有效規避鋼護筒底部變形、漏水、返砂問題，施工進程順利推進，效率較高；配套設備具有靈活性，運行穩定可靠；各項工作無過高的難度，易于操作且省去了大型打樁設備，值得為今后類似工程項目提供參考。