哈里發(fā)港口碼頭工程建設(shè)中的水下鉆孔灌注樁施工工藝

劉洋 中交一航局第三工程有限公司

1.工程概況

本項(xiàng)目位于阿聯(lián)酋阿布扎比哈里發(fā)港內(nèi)，地處“一帶一路”沿線重要節(jié)點(diǎn)，本項(xiàng)目作為哈里發(fā)港擴(kuò)建計(jì)劃的重要組成部分，項(xiàng)目的實(shí)施將進(jìn)一步提升哈里發(fā)港口的貨運(yùn)處理能力，為阿聯(lián)酋2030經(jīng)濟(jì)擴(kuò)張計(jì)劃和經(jīng)濟(jì)多元化提供有力支撐。

本項(xiàng)目分2個(gè)區(qū)域，由北碼頭和西碼頭構(gòu)成，主要工作內(nèi)容為現(xiàn)有堆場改造及STS區(qū)域新建軌道梁，軌道梁基礎(chǔ)類型為鉆孔灌注樁，上部結(jié)構(gòu)的主要類型為現(xiàn)澆鋼筋混凝土軌道梁。

2.灌注樁施工準(zhǔn)備

2.1 基礎(chǔ)

西碼頭鄰近海側(cè)碼頭胸墻后面，修建STS岸橋門機(jī)后軌道梁，長度設(shè)置為740m，鉆孔灌注樁是軌道梁基礎(chǔ)的主要形式，灌注樁的數(shù)量為190根。

2.2 試樁

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在灌注樁施工以前開展試樁施工，采取試驗(yàn)的方法獲得施工參數(shù)和樁基的承載力。目的有：①論證施工技術(shù)和施工組織的可行性，確保施工組織完善，為后期施工提供有力的支撐；②外部荷載給樁基造成的變形情況；③樁基極限承載力和允許承載力；④檢測樁端阻力和樁身摩阻力。

在完成試驗(yàn)以后，將工程概況、項(xiàng)目內(nèi)容、試驗(yàn)?zāi)康摹⒐嘧妒┕で闆r、水文地質(zhì)資料、試驗(yàn)方法、試驗(yàn)布置情況、結(jié)論及建議等信息形成試驗(yàn)報(bào)告。

3.鉆孔灌注樁施工工藝

工藝流程為：場地平整→測量定位→埋設(shè)護(hù)筒→鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)成孔→終孔驗(yàn)收→下放鋼筋籠→安放導(dǎo)管→灌注混凝土→拔鋼護(hù)筒→灌注完成。

3.1 施工準(zhǔn)備和測量定位

清理、整平施工場地，為后續(xù)施工任務(wù)的開展做好充分的準(zhǔn)備工作。

以業(yè)主下發(fā)的技術(shù)規(guī)格書為基礎(chǔ)，灌注樁的平面位置允許誤差控制在5cm以內(nèi)，使用GPS（Global Positioning System，全球定位系統(tǒng)）完成灌注樁樁位的檢測和布設(shè)工作。確定點(diǎn)位以后，將廢棄鋼筋頭安插在樁位點(diǎn)上，同時(shí)做好警戒標(biāo)識。使用GPS完成一批樁位點(diǎn)測量布設(shè)以后，再次使用全站儀抽查復(fù)檢，確保測量精度滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)于鉆機(jī)的選型，一方面需要考慮到工程人員的技能水平，另一方面則需要對施工區(qū)域的水深以及水位變化情況進(jìn)行分析，基于上述兩大因素來選擇。本項(xiàng)目中鋼套管為打樁船錘擊沉樁，且鋼套管外徑200mm，稍大于孔的自徑，這種特點(diǎn)也決定了成孔過程中基本不會發(fā)生塌孔。但是對于引橋處的排架中，需要對其中的兩根樁安裝配套的小鋼套管，這樣可以在一定程度上增加平臺的支撐力。

3.2 制作與埋設(shè)鋼護(hù)筒

①制作護(hù)筒。依據(jù)地質(zhì)情況設(shè)置護(hù)筒高度，以地勘報(bào)告、二期灌注樁地質(zhì)情況和地勘鉆孔資料為依據(jù)，原地面向下15m處的地質(zhì)結(jié)構(gòu)為密實(shí)復(fù)合質(zhì)砂土，主要組成成分為貝克碎片、砂和淤泥質(zhì)土；15m以下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的主要類型為砂質(zhì)巖，此部分施工使用的灌注樁技術(shù)為半護(hù)筒跟進(jìn)至穩(wěn)定砂質(zhì)巖層的成孔施工技術(shù)。

②埋設(shè)護(hù)筒。在埋設(shè)鋼護(hù)筒時(shí)，使用振動(dòng)錘進(jìn)行施工。在埋設(shè)鋼護(hù)筒以前，與護(hù)筒距離1m位置處，鋼護(hù)筒應(yīng)該與樁孔保持平行狀態(tài)，及時(shí)糾正鋼護(hù)筒埋設(shè)施工出現(xiàn)的偏差。鋼護(hù)筒埋設(shè)施工3m左右，就要使用水平靠尺檢測一次。依據(jù)施工技術(shù)規(guī)格書中的要求，灌注樁樁身垂直度的允許偏差控制在樁身1/50左右。

③鋼護(hù)筒埋設(shè)施工必須滿足設(shè)計(jì)及現(xiàn)行規(guī)范要求。

3.3 鉆孔施工

在選擇鉆機(jī)類型時(shí)，嚴(yán)格按照施工區(qū)域的地質(zhì)情況來選擇，該施工區(qū)域的地層由細(xì)晶石、中度弱鈣質(zhì)巖石、風(fēng)化巖石、海砂構(gòu)成，所以使用旋挖鉆機(jī)可取得良好的施工效果。在鉆孔施工的同時(shí)做好取土作業(yè)，確保其滿足設(shè)計(jì)樁底的深度。

3.4 制作鋼筋籠

在制作鋼筋籠時(shí)，應(yīng)該直接在灌注樁施工區(qū)域附近臨時(shí)搭建的鋼筋堆放場地中完成施工，省略板車倒運(yùn)的施工環(huán)節(jié)，在吊裝和倒運(yùn)鋼筋籠時(shí)，使用75t履帶吊完成施工任務(wù)。

在制作鋼筋籠以前，加工好內(nèi)環(huán)，內(nèi)環(huán)布置的間距保持在3m左右，因此，每個(gè)鋼筋籠設(shè)置的鋼筋內(nèi)環(huán)數(shù)量為8個(gè)。布置好內(nèi)環(huán)以后，標(biāo)記好鋼筋籠主筋分布的具體位置，為后續(xù)的捆扎鋼筋籠提供便利。

在制作完鋼筋籠以后，在頂部的內(nèi)環(huán)上焊接兩個(gè)吊點(diǎn)，鋼筋籠外側(cè)設(shè)置混凝土塑料墊塊時(shí)，間距保持在2m左右，每個(gè)斷面上設(shè)置的塑料墊塊數(shù)量為3個(gè)。

3.5 放置鋼筋籠

在放置鋼筋籠以前，復(fù)測孔底的沉渣厚度和標(biāo)高，使用自制測繩完成復(fù)測施工，復(fù)測深度比設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高長20cm左右。

分兩段完成鋼筋籠的放置施工，第一段鋼筋籠和第二段鋼筋籠的長度均設(shè)置為12m。第一段鋼筋籠吊裝到位，在安裝結(jié)束以后，使用鋼筋將其固定到鋼護(hù)筒的頂部位置處，接著第二段鋼筋籠吊裝施工，在連接鋼套筒和調(diào)整鋼筋籠時(shí)采取人工輔助的方法。

3.6 放置導(dǎo)管

本項(xiàng)目灌注樁混凝土的施工采用導(dǎo)管進(jìn)行澆筑，使用的主要施工設(shè)備為直徑28cm的導(dǎo)管，使用絲扣連接導(dǎo)管，將橡皮墊圈夾在中間，導(dǎo)管底部做60°的斜口。在使用導(dǎo)管時(shí)事先做好接頭抗拉、承壓和水密等試驗(yàn)。

安裝好導(dǎo)管后，導(dǎo)管的長度保持在6m左右，在套管連接位置處涂抹潤滑油，為后續(xù)導(dǎo)管清理和拆除做好準(zhǔn)備，導(dǎo)管的全長設(shè)置為24m。使用75t履帶吊車吊裝導(dǎo)管，并采取人工輔助措施，當(dāng)導(dǎo)管下放到設(shè)計(jì)標(biāo)高，使用鋼套架將其在鋼套筒頂部固定好。

3.7 澆注樁身混凝土

使用強(qiáng)度為C50混凝土完成澆注施工，混凝土的坍落度設(shè)置為18cm左右，在港區(qū)附近的混凝土拌和站完成攪拌，拌和站到施工現(xiàn)場的混凝土運(yùn)輸時(shí)間不能超過0.5h。

使用導(dǎo)管法完成樁身混凝土灌注施工，混凝土攪拌好后使用罐車運(yùn)送到施工現(xiàn)場，導(dǎo)管頂端彎頭與泵車橡膠管連接好。在設(shè)置樁身混凝土使用量時(shí)，以實(shí)際樁長的測量長度為基礎(chǔ)，在澆注混凝土以前，施工現(xiàn)場需要3臺以上的罐車在等待。澆注結(jié)束后拔出臨時(shí)鋼護(hù)筒，使用的主要機(jī)械設(shè)備為100t履帶吊和振動(dòng)錘，將拔出的鋼護(hù)筒放置在原地面以下2m位置處。

3.8 處理混凝土樁頭

在處理樁頭時(shí)，施工人員可以借助液壓鉗將樁頭進(jìn)行破碎處理，使用風(fēng)鎬清理剩余的樁頭，并將施工現(xiàn)場的混凝土碎片清理干凈，并在樁周兩側(cè)位置處設(shè)置警示帶，防止施工以外人員靠近。

3.9 成樁質(zhì)量檢測

嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)格書設(shè)置灌注樁，該項(xiàng)目中的樁基檢測項(xiàng)目包括鉆芯取樣、靜載檢測、動(dòng)載檢測和完整性檢測等5項(xiàng)內(nèi)容。在混凝土澆注施工時(shí)，依據(jù)設(shè)計(jì)的要求，每根灌注孔需要留置的試塊數(shù)量非常大，測定一周、兩周、四周和三個(gè)月的混凝土強(qiáng)度信息。

4.注意事項(xiàng)

（1）樁身出現(xiàn)偏斜。該工程的護(hù)壁施工形式以鋼護(hù)筒為主，保證了鋼護(hù)筒的下沉垂直度和樁身的垂直度。在鋼護(hù)筒埋設(shè)的過程中，每下沉3m檢測一次垂直度，一旦發(fā)現(xiàn)偏差，立即采取措施處理。要想控制好上述問題，在施工過程中必須保證鉆進(jìn)速度均勻，鉆機(jī)保持平穩(wěn)的狀態(tài)，做好垂直度檢查工作，在鉆具上安裝扶正器，將孔身偏斜問題控制在最小范圍。

（2）鋼筋籠壓彎和上浮。在加工鋼筋籠時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，鋼箍與主筋焊接結(jié)實(shí)，確保起吊點(diǎn)充足，鋼筋籠吊運(yùn)的過程中確保鋼筋籠始終處于垂直狀態(tài)。在混凝土灌注施工時(shí)嚴(yán)格管理施工速度，防止鋼筋籠出現(xiàn)壓彎或者上浮的情況。

（3）斷樁管控。在灌注混凝土?xí)r力求連續(xù)，假如混凝土出現(xiàn)臨時(shí)中斷的現(xiàn)象，使用吊機(jī)反復(fù)升降導(dǎo)管，確保混凝土具備良好的流動(dòng)性。

（4）處理樁頭。在樁頂有混凝土溢出以后方可停止灌注混凝土，混凝土最終的灌注施工高度比設(shè)計(jì)高度高50cm左右。在混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，將表面的浮漿全部清理干凈，并使用清水清洗，確保混凝土的表面沒有任何雜質(zhì)存在。

5.結(jié)束語

在港口工程施工過程中，最為常見的施工技術(shù)是鉆孔灌注樁施工，該技術(shù)通常在水下施工，因此很難及時(shí)監(jiān)管整個(gè)作業(yè)過程，在灌注施工結(jié)束以后，不會采取挖掘取樣驗(yàn)收質(zhì)量的措施。因此，在施工時(shí)，施工人員要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)完成施工任務(wù)，每一道工序都要滿足設(shè)計(jì)要求，確保整個(gè)工程的施工效率和施工質(zhì)量。