高樁碼頭建設中嵌巖樁內(nèi)嵌巖錨桿的施工技術

劉穎嘉 上海三航奔騰海洋工程有限公司

1.工程概況

象山港外干門作業(yè)區(qū)大中莊通用碼頭工程建設中，通過錨桿式嵌巖樁的應用，有效打入PHC管樁，使其被置入分化巖面；經(jīng)過對孔內(nèi)雜物的清理，對樁鉆孔作業(yè)，從而形成φ200mm的錨孔；以φ40mm螺紋鋼筋為原材料制得鋼筋束，依次置于各孔內(nèi)，再注入M40水泥漿，制得具有優(yōu)良穩(wěn)定性的錨桿，最后再澆筑混凝土。根據(jù)本工程施工要求，錨桿嵌巖樁總量共設置28根。

2.施工方案

關于工藝流程，具體見下所示：平臺搭設→鉆機就位→清樁內(nèi)土及嵌巖→洗孔→安放外套管→鉆孔、巖面確定→清孔、終孔→鋼筋束安放→灌漿→取套管→砼灌注。

3.施工技術

3.1 施工準備

（1）搭建作業(yè)平臺。為確保施工作業(yè)的安全性，要求施工平臺足夠平穩(wěn)與牢固，要與機械設備的施工要求相符。平臺總面積為45m2，根據(jù)施工要求，鉆機、輔材等共計5t。平臺搭建中槽鋼是重要材料，要求其具有足夠的穩(wěn)定性，可有效承受荷載，平臺使用到適量PHC樁與圍囹，并采取防護措施。

（2）清土。待PHC樁沉樁到指定標高后，全面清理樁內(nèi)雜物，如向孔內(nèi)泵送清水的方式，并配合使用大功率空壓機，最終將殘留在孔內(nèi)的泥漿清理干凈。

3.2 鋼平臺搭設施工方法

錨巖樁機穩(wěn)定運行的前提在于所處的工作平臺具有穩(wěn)定性，經(jīng)過PHC沉樁后，再搭建鋼平臺。選材方面，該平臺使用的是槽鋼材料，下層支撐為雙拼槽鋼[25的形式；上層為單拼槽鋼[25，此部分作為牽桿而使用，間距為1.5m，在該結(jié)構(gòu)的基礎上再鋪設模板（厚為5cm）。采取防護措施，在平臺周邊增設欄桿，使該結(jié)構(gòu)穩(wěn)定在槽鋼上，間距2m，根據(jù)人員及其設備操作特點，欄桿高設為1.2m；輔以適量的水平撐桿，間距0.6m，共兩道；最后，再于外側(cè)掛安全網(wǎng)，實現(xiàn)全面的防護。

3.3 平臺受力檢算

基本條件：樁架底面積45m2；各類材料、設備等的總荷載5t；單榀[25各部分跨徑不同，最大值為6m，按最大不利受力計算3根單榀[25承受總荷載5t。3根[25a槽鋼抗彎強度按式（1）計算：

式（1）中，Mmax—最大彎矩，kN·m；Wx—截面特性，cm3。經(jīng)計算，σ=43.8MPa＜170MPa，滿足要求。

3.4 清土

順利完成PHC樁沉樁作業(yè)后，由于施工作業(yè)的影響，樁內(nèi)存在堆積覆蓋層，要求此部分得到有效清理。可行方式是向孔內(nèi)泵送清水，經(jīng)過稀釋后再輔以空壓機處理，此處使用到氣舉反循環(huán)法。

3.5 安裝外套管

為給后續(xù)鉆進與錨桿安裝創(chuàng)造良好條件，樁內(nèi)成孔后向其中置入套管，以鉆具口徑為依據(jù)，實際所用的套管直徑控制在該值的1.2～1.3倍，各節(jié)段長度為3～6m，為滿足各節(jié)段連接要求，配備適量1m、0.5m長的套管，均采取法蘭連接的方式，并設置4mm厚的膠墊以達到密封、止水的效果。套管的位置較為關鍵，應與鋼管樁同心，因此在下放套管時采取的是定位環(huán)導正的方式，根據(jù)實際情況選擇合適數(shù)量的定位導正環(huán)。

套管底要具有優(yōu)良密封性，采取分步操作的方式，先在套管內(nèi)鉆進1～2m，隨后再沖擊打入。施工中，若出現(xiàn)套管下端漏水問題，可通過澆灌水泥的方式處理。

3.6 鉆進成孔

3.6.1 成孔施工

項目施工現(xiàn)場地質(zhì)條件復雜，鉆進時采取泥漿護壁的方式，此過程中跟進外套管，若基巖存在裂隙發(fā)育問題，此處鉆進作業(yè)所用工具為合金鉆頭；若遇到基巖強度大的施工情況，則選擇鋼砂鉆頭，由于孔壁存在一定的粗糙度，因此有助于提高錨錠樁側(cè)摩擦力。關于機具的選擇，鉆具長度應達到3m，否則易受到重力作用的干擾，最終出現(xiàn)成孔彎曲現(xiàn)象。

根據(jù)現(xiàn)階段的鉆孔鉆進工程狀況，正循環(huán)的方式得到廣泛應用，沖洗作業(yè)時施工適量泥漿，其具備如下作用：有效清孔，攜帶巖粉等物質(zhì)，具體應用效果又與泥漿流速、流量等有關；（2）冷卻鉆頭；（3）保護孔壁。由于鉆進時施工環(huán)境復雜，常伴隨松散破碎等問題，考慮到孔壁不穩(wěn)定的特點，在高礦化度泥漿的作用下，可改善孔壁條件，且在含鉀的集合物泥漿中具有更優(yōu)良的應用效果。

3.7 終孔清孔

選擇泥漿正循環(huán)的方式，在其支持下處理中細碎渣，通過泥漿泵的引導使其轉(zhuǎn)入泥漿池中并完成過濾處理，此過程中產(chǎn)生的粗渣被撈出，經(jīng)循環(huán)處理后最終確保返漿中不存在殘渣。

3.8 鋼筋束安放

結(jié)合施工要求、現(xiàn)場作業(yè)條件等因素確定合適的錨桿，結(jié)束錨桿安裝作業(yè)后，上部返出部分應被有效連接起來，此處使用到φ40mm螺紋鋼，合理調(diào)整好該部分的長度，以滿足抗拔試驗所提出的長度要求。錨桿安裝采取機械化作業(yè)的方式，根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)條件適配合適規(guī)格的吊裝設備。

3.9 灌漿

避免盲目灌漿，即正式施工前還需用泵二次清孔，從而達到清水置換泥漿的效果，在無誤后根據(jù)設計要求配置水泥漿。施工中，灌漿泵的壓力是影響最終質(zhì)量的關鍵因素，宜在0.3～0.7MPa，選擇的是M45水泥漿，檢驗實際施工情況，若漿液達到鋼管樁靴底上方50cm處，則及時將該處的灌漿管向上拔起。

3.10 取套管

全面檢驗錨桿裝置，在各項作業(yè)條件無誤后拔出套管。此環(huán)節(jié)中，要以實際松緊程度為準，采取相關輔助措施，如雙輪滑與油壓頂相結(jié)合的方式。

3.11 砼灌注

（1）此處所用材料為C40膨脹混凝土。砼灌注發(fā)生在2#引橋下橫梁未設置之前，在起重船的輔助下將拌制后的混合料送入樁內(nèi)，再結(jié)束該處下橫梁的施工作業(yè)，成型后利用圍囹做通道，根據(jù)設計線路走向鋪設泵管，以達到傳遞混凝土的效果。砼灌注環(huán)節(jié)選擇的是導管法，各階段管材內(nèi)徑一致，均為250mm，并通過絲扣連接的方式形成完整的管路。

（2）以料斗實際狀況為準，若被加滿混凝土，安排人員隨即將料斗閥門蓋吊起，此后即可灌筑混凝土。施工遵循的是連續(xù)性原則，不可出現(xiàn)中斷澆筑的情況，控制好導管埋入砼的深度，全程均要穩(wěn)定在2～6m，伴隨澆筑作業(yè)的持續(xù)推進，導管同步提升，但要控制好速度，以免因提升過快而出現(xiàn)砼脫空等質(zhì)量問題；亦不可提升過慢，否則會因為砼凝固而難以拔管。施工中通過探測的方式掌握實際情況，如導管埋深等，且探測次數(shù)的選擇也尤為關鍵，至少要與導管節(jié)段數(shù)一致。澆筑作業(yè)要具有持續(xù)性，控制好導管出口砼的壓力差，目的在于使砼可以持續(xù)性的由導管內(nèi)擠出，全程砼面保持均勻上升的狀態(tài)。

（3）混凝土的性能要滿足要求，除了強度外，例如和易性、流動性等要足夠合理。相較于設計強度而言，實際拌制所得的混合料強度應比其略大5MPa，坍落度為16～22cm。

4.質(zhì)量保證措施

（1）嵌巖樁施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件復雜，盡管PHC沉樁滿足貫入度要求，但容易出現(xiàn)超出設計標高的情況，為給工程施工創(chuàng)造良好的條件，此時必須避免強行沉樁操作，否則底部鋼樁靴將出現(xiàn)卷邊。

（2）PHC沉樁施工中易出現(xiàn)高樁現(xiàn)象，針對超出設計標高的部分應采取隔樁處理措施，具體為先切割后鑿除的方法，且由內(nèi)向外鑿除。

（3）灌漿要點：所有灌漿管接頭絲扣都要形成穩(wěn)定的連接關系，管內(nèi)不可殘留異物；嚴格控制管的規(guī)格，口徑以1.5寸或是更大一些為宜，以便清理管內(nèi)異物；控制好灌漿管的位置，與孔底應保持50cm的距離，以免孔底殘渣倒吸而引發(fā)塞管現(xiàn)象；做到持續(xù)性灌漿，維持較快的攪拌速度；灌漿過程中，將各項信息記錄完整，如灌漿日期、作業(yè)時間以及現(xiàn)場是否發(fā)生異常情況等。

5.結(jié)束語

嵌巖樁內(nèi)嵌巖錨桿技術在碼頭工程中具有較好的應用效果，但實際操作難度較大。本文從工程實例出發(fā)，圍繞相關技術展開分析，總結(jié)各關鍵環(huán)節(jié)的操作要點，以期給同行提供參考。