碼頭交界處厚拋石層范圍沉樁技術難點解決

余晶星，黃樂源，陳巍

（長江重慶航道工程局，重慶 400011）

在我國沿海地區，高樁碼頭是港口工程領域應用最多的碼頭結構形式之一，具有復雜地質情況適應性強、結構承載能力高、工藝成熟、安全可靠，且對海域影響較小的優勢。樁基是該結構形式碼頭的關鍵組成部分，由于沿海地區地質條件多變，樁基設計方案選擇以及樁基施工也因地質情況特殊性而遇到不同的難點問題。

本文以福州港三都澳港區漳灣作業區7 號泊位工程為例，該工程碼頭采用高樁式結構，緊鄰已建碼頭（在用）為重力式碼頭，兩者交界處存在重力式碼頭外側的深厚拋石層，不具備打入樁條件，故選用混凝土灌注樁作為交界處樁基基礎，并在技術方案確定及施工中著力研究解決幾個工程難點。

1 工程概況

漳灣7 號泊位與已建8 號泊位相接，碼頭平臺采用高樁梁板式結構，長222m，寬35m。在靠近8 號泊位區域約60m 范圍內，因其存在較厚拋石層，不具備打入樁條件，采用Φ1400mm 灌注樁（嵌巖），垂直碼頭方向每排選擇布置6 根樁；碼頭區域則采用Φ1200mm鋼管樁，每排8 根布置。碼頭總共布置有Φ1400mm 灌注樁30 根，Φ1200mm 鋼管樁120 根。

由于靠近原8#泊位碼頭35m 范圍內存在有5～20m厚的拋石層，為斜坡狀自然拋石層，厚度較高，且拋填不平整，工程難點問題突出，泊位交接處的下部樁基施工需采用沖孔樁施工工藝，沉樁施工難度較大。交界處銜接斷面如下圖1所示。

圖1 新舊碼頭銜接斷面圖

2 地質條件

（1）地貌與潮汐

漳灣港區以低山丘陵為主，工程選址地處于潮間帶灘涂區域，主要地貌為沉積地貌，海岸線后方為丘陵山體；由于長期潮汐及后方山體因素影響，致使該區域地形起伏較大。三都澳灣內潮差較大，最高潮位8.53m，最低潮位-0.52m，最大潮差達8m 以上，漲、落潮時間約為5～7 小時，潮位變化快。

（2）地質條件

新舊碼頭交界區域主要沉積地層為第四系沖、海積淤泥類土層，沖洪積的砂層、卵石層等，中部為第四系坡殘積土，下伏為燕山期侵入的花崗巖及其風化層，表層分布有重力式碼頭外側拋石，厚度5～20m。

3 工程難點

（1）擬施打樁基位于8 號泊位沉箱外側拋石范圍內，該區域拋石平整度差，導致成孔部位外圍石層強度差異性強，因此在沖孔過程中，存在傾斜、卡鉆等難題。

（2）該區域拋石呈斜坡狀布置，地質條件不均勻，與砂層、黏土層甚至淤泥層相比，拋石層極不利于維持鋼護筒的定位準確和穩定，另外在潮間帶水流影響下，對護筒的定位以及穩定造成了較大困難。

（3）拋石規格從10kg～300kg 不等，且采用自然拋填的形式進行拋填，從而導致拋石空隙不均勻，空隙較大，將會引起漏漿的技術難題。

（4）本工程工期十分緊張，厚拋石層沉樁技術是本工程施工的重點，成樁長度平均約40m，施工難度較大，成樁數量多，致使工期壓力大。

4 問題分析及施工技術措施

4.1 鋼護筒進尺及防止傾斜難題

4．1．1 問題分析

拋石層地層條件不均勻，石塊間隙大，整體穩定性差，樁錘在深厚拋石中沖擊進尺時，易發生孔斜、卡鉆等問題；鋼護筒進尺相較于樁錘通常表現為延后一定距離，不能保證護筒可以同步跟進，因此也有可能造成未跟進部分發生塌孔問題；另外由于拋石的不穩定性，鋼護筒進尺過程中容易受力不一致，從而發生傾斜情況，導致垂直度得不到保證。

4．1．2 解決方案

為保證鋼護筒定位和傾斜度在沉樁過程中不發生較大偏差，首先采用搭設鋼工作平臺的方式，避免水上定位及施工；其次，經研究分析，對沉樁排架加以改造，增加排架對樁身傾斜的控制。第一：設置三層水平限位平臺，對樁身三個位置進行限制，能夠有效控制鋼護筒的傾斜，首層布置于鋼平臺表面以上；第三層盡量布置于較低標高，同時也需具備焊接施工條件，故選擇在距平臺7m 之處，滿足低潮位施工條件；中間層結合計算與施工經驗，布置于距平臺2.5m 的位置；第二：水平限位平臺的安裝和焊接利用搭設的鋼平臺進行施工，采用井字型結構，使用槽鋼對拼焊接，并焊接與平臺搭設的Φ630mm 鋼管樁。通過沉樁排架三層平臺的限位，在鋼護筒進尺過程中即便受拋石層影響，也能夠保證鋼護筒不發生較大的傾斜。具體方案如下圖2所示。

圖2 三層井字架結構圖

4.2 拋石區防止漏漿問題

4．2．1 問題分析

拋石層地質中由于拋石尺寸和規格不均勻，致使拋石層間隙大，常用的泥漿護壁法無法保持孔內泥漿穩定；另外受潮水變動影響，該地區為半日潮，頻繁的水位變化致使內外水壓不斷變化，形成的泥漿護壁極易破壞，導致漏漿。為解決該問題，本工程將在材料和護筒工藝兩方面采取措施。

4．2．2 采用雙護筒工藝

巖石地層樁基施工往往采用沖擊鉆進行，為防止發生漏漿現象，樁基施工過程中多采用雙層鋼護筒以及引孔施工的措施。同時，結合洋山港三期碼頭工程成功經驗，本工程采取內外雙層鋼護筒工藝，外護筒選用內徑為φ1800mm 鋼管樁，壁厚14mm；內護筒選用內徑φ1400mm 鋼管樁，壁厚14mm。

外護筒安裝定位后，需將樁錘加大焊接，增大直徑，保證外護筒可跟隨沖孔施工進尺。根據地質勘查報告，本區域拋石層底標高為-28.12。拋石區外護筒應進入巖層不小于2m，并能滿足其穩定要求且護筒底口不出現嚴重滲漏；在外護筒完成入巖后，進行內護筒正常方案施工。

4．2．3 海泥造漿

關于漏漿處理，常用方法除上述雙護筒工藝措施外，還可以利用回填粘性土，在沖孔的同時往孔內填入足量的粘性土。由于傳統的泥漿在拋石層大空隙情況下穩定性差，難以堵塞間隙，本工程嘗試采用海泥代替常規泥漿護壁。

海泥的優勢在于其粘度較高，填筑拋石內空隙后穩定性強，不易受潮水影響發生破壞，另外如有局部漏漿情況發生，因其材料特殊性，對海水污染影響程度很小。

4.3 工期緊張問題

4．3．1 問題分析

本工程有φ1400嵌巖樁30根，φ1200嵌巖樁51根，鋼管樁149根，碼頭現澆橫梁20根，引橋現澆橫梁20根，預制縱梁及安裝164 根，預制面板及安裝292 塊，預制空心板及安裝198 片，現澆面層約2700m，工程量大、工序交叉多，從開工至水工主體完成僅有330 天，工期十分緊迫。

4．3．2 搭設U 形回路鋼棧橋

本工程有3 座引橋，1 座碼頭，施工線路長，為確保工期，施工需在引橋側及碼頭平臺后沿搭設施工通道與陸域形成環形通道，因此采用搭設U 形回路鋼棧橋的方案，并在與8 號泊位碼頭交界區域搭設灌注樁（嵌巖）施工平臺，有效減少水上施工時間，降低灌注樁施工難度，同時也避免棧橋擁堵，灌注樁施工與鋼管樁可同步進展，互不沖突，為碼頭及引橋整體施工鋪開了作業面，利于加快總體施工進度，同時也側面提高了工程安全性。

4．3．3 針對性加大設備投入

厚拋石層灌注樁沉樁是本工程的重點項目和難點，施工需在厚度最高達20m 的拋石層中成孔，存在諸多不確定性因素，沖孔樁施工時投入2 臺履帶吊（1 臺85T、1 臺55T）、1 臺25T 汽車吊，2 臺90 型采用高性能振動錘安放鋼護筒，1 臺9m 平板車，以及1 臺泥漿分離器，明顯提高樁基施工進度，亦能夠有效保證沉樁質量。

5 總結

漳灣7 號泊位工程采用雙層鋼護筒跟進、三層井字限位固定以及海泥護壁的施工技術，成功解決了拋石區灌注樁樁基施工的幾大難題：

（1）雙層鋼護筒技術有效地解決了樁身在超厚斜面拋石層上進尺及樁身垂直問題，結合三層井字限位固定鋼護筒，避免了傾斜、卡鉆等情況；

（2）通過雙下護筒及海泥護壁的技術結合，有效解決了灌注樁在潮水變動大、流速快等不利情況下的漏漿問題。

利用以上施工技術，本工程共完成Φ1400mm 灌注樁30 根，平均每根樁耗時大約10d，成樁效果好，且保證了工期。