海上大直徑鋼管斜樁全斷面嵌巖施工技術(shù)應(yīng)用

羅光 臧韶輝

摘要：本文主要介紹舟山外釣島光匯油品碼頭二期工程海上大直徑鋼管斜樁全斷面嵌巖施工的工藝流程、常見(jiàn)故障的處理方法。

關(guān)鍵詞：嵌巖樁；鋼管斜樁；全斷面嵌巖

1 工程概況

舟山外釣島光匯油品碼頭二期工程位于外釣島東側(cè)，由1個(gè)2萬(wàn)噸級(jí)泊位、1個(gè)10萬(wàn)噸級(jí)泊位、1個(gè)5萬(wàn)噸級(jí)泊位組成，碼頭全長(zhǎng)925m，碼頭靠船平臺(tái)采用高樁預(yù)應(yīng)力梁板結(jié)構(gòu)，系纜墩采用高樁墩臺(tái)式結(jié)構(gòu)，樁基采用Φ1200mm、Φ1800mm、Φ2400mm的鋼管樁，本文主要介紹Φ1800mm的鋼管斜樁（斜率8：1）全斷面沖擊成孔嵌巖施工技術(shù)。

設(shè)計(jì)要求Φ1800mm鋼管斜樁（斜率8；1）沉樁以貫入度控制為主、標(biāo)高校核，打入中風(fēng)化凝灰?guī)r面，然后在鋼管樁內(nèi)成Φ1650mm的孔，成孔進(jìn)入中風(fēng)化含角礫玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r，嵌入中風(fēng)化巖深度不小于7m。

2 施工工藝

海上大直徑鋼管斜樁全斷面嵌巖施工工藝主要包括：沖擊錘頭制作→成孔→清孔→安放鋼筋籠→澆筑C35樁芯混凝土。

2.1 沖擊錘頭制作

本工程Φ1800mm的鋼管斜樁全斷面嵌巖施工沖擊錘頭采用現(xiàn)場(chǎng)制做（圖1），設(shè)計(jì)要求樁底嵌入中風(fēng)化巖層7m并考慮鋼管樁內(nèi)富裕長(zhǎng)度，沖擊錘頭長(zhǎng)度定為9m，在錘頭鋼管套筒的一端鑲嵌硬質(zhì)合金頭，沖擊錘頭總重約8～9t。斜樁沖孔過(guò)程錘頭是沿著鋼管樁內(nèi)壁底端上下滑動(dòng)，所以沖孔施工時(shí)沖擊錘頭的鋼套筒部分和錘頭會(huì)對(duì)對(duì)鋼管樁內(nèi)壁造成小幅磨損，如圖1可以在鋼套筒外側(cè)沿長(zhǎng)度方向焊接鋼筋以減少?zèng)_擊錘頭對(duì)鋼管樁內(nèi)壁的磨損。

2.2 成孔

沖孔施工開(kāi)始，沖擊樁機(jī)定位，使沖擊錘中心對(duì)準(zhǔn)鋼管樁中心，要求偏差不大于±20mm，開(kāi)始應(yīng)低錘密擊，錘高0.4～0.6m，并及時(shí)加片石，砂礫和粘土泥漿護(hù)壁，保持孔內(nèi)泥漿面穩(wěn)定，進(jìn)入巖層后，應(yīng)低錘沖擊或間斷沖擊，待全斷面進(jìn)入巖層后，將錘提高至2～4.5m以上轉(zhuǎn)入正常沖擊。

沖擊至巖面時(shí)，加大沖程，勤清渣。每鉆進(jìn)100～200mm要取一次巖樣，并妥善保存，以便終孔時(shí)驗(yàn)證。

沖擊過(guò)程中，為防止跑架，應(yīng)隨時(shí)校核鋼絲繩是否對(duì)中樁位中心，發(fā)生偏差應(yīng)立即糾正，沖擊成孔施工要點(diǎn)

2.3 清孔

鉆機(jī)沖孔達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后立即進(jìn)行第一次清孔，清孔采用換漿法。將鉆頭提離孔底50cm～100cm，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，置換泥漿，改善泥漿性能，把懸浮鉆渣換出。下放鋼筋籠后可根據(jù)沉渣多少進(jìn)行第二次清孔，利用混凝土澆注導(dǎo)管作為清渣管，上接異徑彎頭，在導(dǎo)管頂部連接3PN泥漿泵（或砂石泵）采取正（反）循環(huán)抽漿換漿法清孔。

清孔后泥漿比重1.1～1.2kg/m3，含砂率4%～6%，粘度為20～22s，清完孔后檢查孔徑、孔深及傾斜度，符合要求后進(jìn)行下道工序施工。

2.4 鋼筋籠制作及安放

鋼筋籠在碼頭后方陸域分段加工制作，其接頭采用直螺紋套筒連接，有接頭的受力鋼筋截面面積應(yīng)小于受力鋼筋總截面面積的50%，且接頭位置距樁尖距離不得小于6m。

因是斜樁，現(xiàn)場(chǎng)鋼筋的拼接難以對(duì)中，在平臺(tái)上順樁的傾斜線(xiàn)方向上設(shè)置兩個(gè)可調(diào)的支架，將待接鋼筋籠放在支架上，調(diào)整支架高度使待接鋼筋籠與已接鋼筋籠處于同一中心線(xiàn)上。

2.5 水下澆筑樁芯混凝土

水下澆筑混凝土采用剛性導(dǎo)管，攪拌船用泵將C35混凝土送入導(dǎo)管內(nèi)進(jìn)行澆筑，澆筑時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）導(dǎo)管采用ф300mm無(wú)縫鋼管制作的螺旋式快速接頭，連接時(shí)在螺旋接頭處抹滿(mǎn)黃油并墊好止水膠圈，確保連接牢固不漏水，導(dǎo)管在陸上拼接，檢查其軸線(xiàn)彎曲度應(yīng)小于5cm，并進(jìn)行水密、承壓試驗(yàn)。

（2）由于是斜樁，無(wú)法測(cè)量樁內(nèi)混凝土面標(biāo)高，只能測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)混凝土面標(biāo)高。通過(guò)測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)混凝土面標(biāo)高和澆注的混凝土方量來(lái)推算樁內(nèi)混凝土面標(biāo)高。

（3）砼澆筑過(guò)程中專(zhuān)人負(fù)責(zé)填寫(xiě)水下砼灌注記錄，全部砼澆筑完成后慢慢拔出最后導(dǎo)管。

3 沖孔施工常見(jiàn)故障的處理方法

本工程地質(zhì)條件復(fù)雜，鋼管斜樁直徑大，嵌巖深度設(shè)計(jì)要求達(dá)7m，由于是斜向沖孔，在強(qiáng)風(fēng)化巖層容易發(fā)生塌孔及串孔，中風(fēng)化巖往往裂隙發(fā)育，也易發(fā)生坍孔。在沖擊過(guò)程中還可能發(fā)生卡錘、掉錘等故障。

3.1 坍孔處理方法

（1）若在沖孔過(guò)程發(fā)生塌孔，應(yīng)盡快將沖錘提出孔口，并向孔內(nèi)回填粘土、塊石及補(bǔ)充泥漿。

（2）加深施工鋼護(hù)筒。

（3）再次進(jìn)行沖孔，泥漿比重可適當(dāng)加大。

3.2 卡錘處理方法

造成卡錘原因：當(dāng)錘頭不圓或偏心過(guò)大，會(huì)出現(xiàn)蒜頭形狀或梅花樁孔，換錘或焊錘后錘徑增大，有探頭石或其它障礙物時(shí)都可能引起卡錘。

（1）用樁機(jī)副卷?yè)P(yáng)機(jī)落鉤打撈，當(dāng)鉤住沖錘時(shí)，樁機(jī)主、副二根鋼絲繩上下抖動(dòng)，并左右或前后移動(dòng)樁機(jī)變換拉錘的受力角度，一松一緊可將沖錘提起。

（2）當(dāng)卡錘產(chǎn)生后，應(yīng)盡力確保樁機(jī)拉住沖錘的鋼絲繩不斷，然后增加另一臺(tái)樁機(jī)參與作業(yè)，可由另一臺(tái)樁機(jī)采用扁形沖錘在卡錘位置的四周進(jìn)行沖孔，扁錘沖孔將卡住錘的巖石沖除，扁錘沖孔達(dá)到擴(kuò)大孔徑，原有樁機(jī)的主繩用力可將被卡的沖錘拉起。

（3）在卡錘發(fā)生后，由于原有提錘鋼絲繩不一定滿(mǎn)足拉出被卡沖錘的受力需要，可以采用增加拉錘的鋼絲繩，鋼絲繩可由專(zhuān)業(yè)潛水人員水下綁扎，然后用千斤頂（一般可用二個(gè)100噸以上）將沖錘頂起。

3.3 掉錘處理方法

樁機(jī)操作施工技術(shù)人員，應(yīng)經(jīng)常了解孔底、深度、鋼筋繩的磨損程度、錘壁、羅桿、彈簧、錘牙是否受損或斷裂，要定時(shí)檢查，防止沖錘斷落在孔底，同時(shí)沖錘應(yīng)設(shè)有保護(hù)繩方便掉錘時(shí)打撈。萬(wàn)一沖錘斷落孔底，要及時(shí)地進(jìn)行打撈，撈錘方法通常使用一種船錨式的鋼板鉤，系在鋼絲繩上，放入孔底進(jìn)行鉤撈。

4 結(jié)語(yǔ)

舟山外釣島光匯油品碼頭二期工程鋼管斜樁直徑大，且要求全斷面嵌巖7m，給施工帶來(lái)極大困難，在施工過(guò)程中不斷改進(jìn)，后根據(jù)超聲波檢測(cè)及鉆孔取芯檢測(cè)結(jié)果，樁身完整，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，為海上大直徑鋼管斜樁全斷面嵌巖施工技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了一次良好的實(shí)踐驗(yàn)證。