水下灌注樁漏漿原因分析及止?jié){工藝總結(jié)

1.工程概況

湄洲灣港斗尾港區(qū)斗尾作業(yè)區(qū)7#泊位工程，為3萬噸級(jí)液體化工泊位，結(jié)構(gòu)按5萬噸級(jí)設(shè)計(jì)。本工程棧橋長(zhǎng)207米，寬12米，與碼頭及駁岸銜接處4排架基礎(chǔ)由12根Φ1200mm灌注樁組成，嵌巖深度3.6m，持力層為碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖。碼頭平臺(tái)由全長(zhǎng)320米，寬28米，下部結(jié)構(gòu)由100根Φ1800mm灌注樁組成，嵌巖深度1.8m，持力層為中風(fēng)化花崗巖。

2.工程水文地質(zhì)

水文特點(diǎn)：本區(qū)潮汐為正規(guī)半日潮，平均漲潮歷時(shí)6：10（小時(shí)），平均落潮歷時(shí)6：16（小時(shí)），潮差為2.93m～7.37m，平均潮差4.96m。

地質(zhì)特點(diǎn)：碼頭平臺(tái)天然水深3.2m～9.8m，泥面標(biāo)高為-2.1m～-3.5m。為避免后期港池邊坡無法清淤，先行對(duì)碼頭平臺(tái)下邊坡進(jìn)行清表疏浚，樁基施工時(shí)淤泥、淤泥混砂等Ⅰ類和II類土層厚度約為5m～6m，淤泥層較薄，中風(fēng)化花崗巖之上存在厚度為1.3m～2.2m碎塊狀強(qiáng)化風(fēng)花崗巖。孤石不規(guī)則分布在碼頭平臺(tái)下，質(zhì)地堅(jiān)硬，勘探取樣的飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值約50MPa～85MPa，屬于中風(fēng)化至微風(fēng)化花崗巖。

3.樁基漏漿現(xiàn)象和原因分析

本工程施工樁基漏漿主要存在以下兩種情況：

（1）樁基施工時(shí)港池邊坡疏浚后護(hù)筒覆蓋土層薄，導(dǎo)致鋼護(hù)筒入土深度不足。在樁基施工至護(hù)筒口時(shí)，樁錘錘擊鋼護(hù)筒口巖面，剮蹭、錘擊護(hù)筒壁，鋼護(hù)筒口周邊淤泥土質(zhì)受擾動(dòng)影響，發(fā)生漏漿現(xiàn)象。

（2）先期施工時(shí)樁基在進(jìn)入中風(fēng)化花崗巖巖面前未及時(shí)減少樁錘沖程，過大落距導(dǎo)致樁錘在擊打巖面時(shí)發(fā)生較大振動(dòng)，在中風(fēng)化巖層與淤泥土層間的碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖存在漏漿現(xiàn)象。

由以上現(xiàn)象分析，造成樁基漏漿的主要原因歸納如下：

①樁基漏漿多發(fā)生在低潮位，孔內(nèi)泥漿與孔外海水存在較大水頭差?h。依照靜水壓力公式?P=ρ海水gh海水-ρ孔內(nèi)gh孔內(nèi)，可知減少孔內(nèi)外水頭差?h，可有效降低孔壁靜水壓力?P，進(jìn)而降低漏漿隱患。

②由于鋼護(hù)筒覆蓋土層薄，大部分無過渡層，在潮差大的情況下護(hù)筒底口受干擾以及孔內(nèi)外壓力差影響，容易出現(xiàn)漏漿。

③由于護(hù)筒口存在斜面巖、護(hù)筒垂直度不足、大沖程嵌巖，容易發(fā)生“倒錘”、“掛錘”現(xiàn)象，在鋼護(hù)筒受擾動(dòng)后，孔內(nèi)泥漿護(hù)壁失效，導(dǎo)致漏漿。

4.樁基漏漿的預(yù)防措施

為確保樁基分項(xiàng)工程順利進(jìn)行，保障施工質(zhì)量與工期，針對(duì)樁基漏漿現(xiàn)象，主要采取以下措施：

4.1 優(yōu)化平臺(tái)搭設(shè)方案

因工程施工地質(zhì)孤石多，部分樁位護(hù)筒不能一次施振至設(shè)計(jì)底標(biāo)高，護(hù)筒覆蓋土層薄穩(wěn)定性與支撐力較弱，考慮到后期樁基施工過程中需對(duì)鋼護(hù)筒進(jìn)行二次跟進(jìn)施振，經(jīng)討論優(yōu)化以鋼護(hù)筒為支撐樁搭建施工平臺(tái)的方案，改用以φ630mm鋼管樁承重樁的獨(dú)立施工平臺(tái)，并全覆蓋施工作業(yè)面，變水上施工為陸上施工。

獨(dú)立施工平臺(tái)下部架構(gòu)為φ630mm鋼管樁，采用DZ60振動(dòng)錘沉樁，平均樁長(zhǎng)28m，樁端土層為碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖。由于施工平臺(tái)管樁沉樁方式與鋼護(hù)筒相似，且先行施工，故φ630mm鋼管鋼沉樁記錄可作為周邊樁基地質(zhì)的補(bǔ)充，對(duì)地質(zhì)中孤石的位置進(jìn)行提前摸底，同時(shí)可作為鋼護(hù)筒下料長(zhǎng)度的參考。

滿鋪獨(dú)立全平臺(tái)施工，可做到“三線一面”，便道暢通，樁基施工耗材與混凝土運(yùn)輸車輛能直達(dá)孔口，確保沖孔和灌注連續(xù)，保證成樁質(zhì)量。

4.2 提高鋼護(hù)筒沉放精度

各樁位鋼護(hù)筒分固定節(jié)段20m和調(diào)節(jié)節(jié)段約15m進(jìn)行制作，調(diào)節(jié)節(jié)段依照設(shè)計(jì)要求分別進(jìn)行定制。既確保樁鋼護(hù)筒制作精度，同時(shí)保證鋼護(hù)筒軸線彎曲矢高與橢圓度符合規(guī)范要求。由于施工現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)浪條件差，打樁船難以保證施工精度，經(jīng)討論采用履帶吊起吊鋼護(hù)筒，施工平臺(tái)上設(shè)置導(dǎo)向架再利用DZ90振動(dòng)錘施振沉樁；另外在鋼護(hù)筒上下口均加焊加勁環(huán)，增加鋼護(hù)筒孔口剛度，確保沉樁過程不發(fā)生形變。

4.3 護(hù)筒二次跟進(jìn)措施

鋼護(hù)筒振動(dòng)沉放時(shí)，護(hù)筒底口遇孤石不能進(jìn)尺，考慮先進(jìn)行沖孔作業(yè)。樁基在沖進(jìn)至護(hù)筒口以上1m時(shí)，回填粘性土造漿，提高泥漿比重。沖進(jìn)至護(hù)筒口后，采用回填片石修正孔底斜面巖，回填片石采用中風(fēng)化以上材質(zhì)，強(qiáng)度大于護(hù)筒口孤石，避免樁錘因傾斜而敲擊護(hù)筒。打穿護(hù)筒底口孤石后，嘗試跟進(jìn)護(hù)筒，增加護(hù)筒埋深，進(jìn)一步減小漏漿的隱患。施工過程做到勤測(cè)和勤調(diào)泥漿比重。

另外在對(duì)樁基校對(duì)錘心時(shí)也要根據(jù)護(hù)筒的傾斜情況修正錘心偏距，使樁錘沖擊至護(hù)筒底口時(shí)樁錘中心與護(hù)筒底口水平截面型心相重合，保證護(hù)筒底口周邊護(hù)壁厚度均勻，增加護(hù)筒二次跟進(jìn)的成功率。

4.4 減震措施

為保證沖孔過程不擾動(dòng)土層，減少振動(dòng)，采取重錘輕打。使用較重樁錘，減少?zèng)_程（控制在1.0～1.5m），增加擊打頻率。同時(shí)間隔布置樁機(jī)，錯(cuò)位施工，增加作業(yè)間距，減少各樁位之間互相干擾，避免出現(xiàn)“串孔”現(xiàn)象。

4.5 減少孔內(nèi)外水位差

為盡可能降低孔內(nèi)外壓力差，減少對(duì)樁基護(hù)壁影響，采用高功率大揚(yáng)程水泵，泥漿實(shí)際揚(yáng)程可達(dá)5.0m，可有效降低孔內(nèi)泥漿液面高度。對(duì)存在漏漿隱患的樁位配備兩個(gè)泥漿沉淀池，大潮位來臨前停止沖孔作業(yè)，將孔內(nèi)泥漿抽至沉淀池，待潮位回漲時(shí)恢復(fù)作業(yè)。

灌注混凝土?xí)r選擇低平潮時(shí)開盤灌注，保證孔內(nèi)混凝土液面隨潮位上升，減少灌注過程中孔洞內(nèi)外壓力差，避免混凝土外漏。

5.樁基漏漿治理辦法

5.1 回填片石與粘性土進(jìn)行封堵

圖一 滿鋪施工平臺(tái)

圖二 樁基作業(yè)面鳥瞰圖

圖三 鋼護(hù)筒限位框

圖四 鋼護(hù)筒沉放

樁基漏漿后，及時(shí)回填片石至鋼護(hù)筒口，再回填紅土至護(hù)筒底口以上1m，可添加大約600kg～750kg水泥，增加泥漿黏度。緩慢沖孔至鋼護(hù)筒底口以下約2m，擠壓片石與粘性土填補(bǔ)漏漿縫隙，停機(jī)12小時(shí)觀察孔內(nèi)漏漿情況。此方法成功率不高，漏漿后應(yīng)及時(shí)采取回填措施，防治漏漿情況惡化，一般需多次回填片石與粘性土，確保封堵的成功率。

5.2 設(shè)置外護(hù)筒

對(duì)于多次封堵失敗或進(jìn)尺深度遠(yuǎn)離鋼護(hù)筒底口，回填片石粘性土方量較大的樁位或者出現(xiàn)仍然無法止?jié){堵漏的，可采用沉放Φ2200mm外護(hù)筒的方法。沉放外護(hù)筒可以使內(nèi)護(hù)筒外液面不受潮汐影響，且液面高度較低，減少內(nèi)護(hù)筒水壓力。外護(hù)筒還可約束內(nèi)護(hù)筒底口周邊淤泥，成為泥漿與外界的屏障，延長(zhǎng)滲徑長(zhǎng)度，減少漏漿的可能性。外護(hù)筒直徑比內(nèi)護(hù)筒大300mm，樁基灌注后12小時(shí)內(nèi)振動(dòng)拔除并可多次利用。

6.結(jié)語

覆蓋層薄，嵌巖深，存在孤石群和較多斜面巖地質(zhì)條件下，克服漏漿的問題是樁基施工成功的關(guān)鍵所在。湄洲灣港斗尾港斗尾作業(yè)區(qū)7#泊位112根樁基施工共持續(xù)了11個(gè)月，最高峰達(dá)20臺(tái)樁機(jī)同時(shí)施工，漏漿的預(yù)防和處理方法經(jīng)過不斷實(shí)踐和總結(jié)，證明了可行性和有效性，可為類似地質(zhì)水文條件下的樁基礎(chǔ)施工提供借鑒。