港口碼頭項(xiàng)目建設(shè)中的鉆孔灌注樁施工技術(shù)

◎余外賓 謝和平 岳陽(yáng)市交通公路工程建設(shè)總公司

1.工程概況

常德港德山區(qū)千噸級(jí)碼頭一期工程，碼頭長(zhǎng)180m、寬25m，占用岸線(xiàn)長(zhǎng)200m，泊位總長(zhǎng)200m。碼頭連續(xù)布置2個(gè)1000噸級(jí)泊位，上、下游泊位分別為件雜進(jìn)口貨泊位和散貨出口泊位。碼頭前沿停泊水域?qū)挾?1.6m，回旋水域尺度為300m×128m，平臺(tái)高程37m，碼頭前沿設(shè)計(jì)河底高程為24.6m。本工程樁基采用鉆孔灌注樁。

2.施工技術(shù)

2.1 施工測(cè)量

根據(jù)設(shè)計(jì)方提供的基準(zhǔn)坐標(biāo)點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)，結(jié)合施工技術(shù)規(guī)范與本工程的實(shí)際要求布設(shè)施工測(cè)量控制網(wǎng)，包括控制樁位的中心點(diǎn)、鉆孔垂直度、樁頂高程、樁底高程等方面。由于本工程中結(jié)構(gòu)形式為一樁一墩柱，因此相比于普通的結(jié)構(gòu)定位，對(duì)樁的定位精度要求更高，定位中應(yīng)加強(qiáng)控制，完成后嚴(yán)格復(fù)核。

2.2 護(hù)筒制作與安放

制作護(hù)筒時(shí)選用厚度8～12mm、每節(jié)高2m的鋼板卷，但其內(nèi)徑會(huì)比樁徑大，采用人工配合挖機(jī)開(kāi)挖埋設(shè)方式，且埋設(shè)時(shí)測(cè)量和控制護(hù)筒的位置、垂直度、周?chē)孛娴钠秸?，護(hù)筒頂部比地面高30cm，以防地面污水、樹(shù)枝、草葉等雜物流入或落入井孔內(nèi)。在整個(gè)施工過(guò)程中盡可能實(shí)現(xiàn)護(hù)筒的回收再利用，以節(jié)約施工用料成本。

2.3 造漿

水和粘土是泥漿最主要的組成成分，通常具有較大的比重與靜水壓力，將其混合物涂抹在井孔壁上可自動(dòng)形成泥皮，不但能在保護(hù)孔壁的基礎(chǔ)上對(duì)孔外水的滲流起到一定的阻隔效果，減少井孔坍塌的風(fēng)險(xiǎn)，而且能浮懸鉆渣，保證鉆孔正常進(jìn)行。但整個(gè)鉆進(jìn)過(guò)程必須不斷測(cè)試、檢驗(yàn)?zāi)酀{性能指標(biāo)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)整泥漿濃稠度，若有必要，在標(biāo)準(zhǔn)或要求內(nèi)適當(dāng)添加外加劑，促進(jìn)泥漿性能改善。表1為鉆進(jìn)中泥漿性能各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。

表1 泥漿性能技術(shù)指標(biāo)表

對(duì)本工程而言，其泥漿的循環(huán)系統(tǒng)由泥漿池、泥漿泵、出漿槽、沉淀池構(gòu)成，其中會(huì)在兩墩之間布置間隔。為方便水中混凝土澆筑，粗、細(xì)集料分別使用級(jí)配良好、粒徑為5～31.5mm的碎石和中砂。控制混凝土坍落度在180～220mm。水泥采用為42.5號(hào)，結(jié)合工程實(shí)際摻入適量緩凝劑，以改善混凝土易性和緩凝時(shí)間。

2.4 沖擊鉆成孔工藝

根據(jù)本項(xiàng)目工程地質(zhì)條件，除少數(shù)橋梁地表覆蓋層較厚可采用旋挖鉆施工外，大多采用沖擊鉆施工。

①鉆機(jī)就位：借助細(xì)線(xiàn)交叉在樁護(hù)筒直徑方向定出樁孔中心后以其為原點(diǎn)調(diào)整鉆架，使起吊鉆錐中心與樁孔中心偏差≤2cm，待鉆機(jī)精準(zhǔn)到位后進(jìn)行固定，完成后啟動(dòng)鉆盤(pán)，待沖擊錘進(jìn)入護(hù)筒后勻速緩慢鉆進(jìn)。

②鉆孔作業(yè)開(kāi)始前，結(jié)合施工圖紙和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件繪制鉆孔樁處地質(zhì)剖面圖。整個(gè)鉆進(jìn)過(guò)程安排專(zhuān)人時(shí)刻注意、詳細(xì)記錄地質(zhì)變化，并提取一定量的變化處渣樣保存，核對(duì)地質(zhì)剖面與樣品，確定與設(shè)計(jì)相符度，作為終孔的依據(jù)。

③鉆機(jī)安裝過(guò)程及完工后確保底坐平穩(wěn)，周?chē)孛娌怀霈F(xiàn)沉降和位移。

④鉆孔作業(yè)不間斷進(jìn)行，若必須停鉆則及時(shí)提起鉆頭，防止埋鉆。

⑤鉆孔中注意及時(shí)清潔鉆頭，確保泥漿密度和粘度達(dá)標(biāo)，以免出現(xiàn)坍孔埋鉆。

⑥終孔檢查：當(dāng)鉆孔到達(dá)指定深度后檢查孔位、孔形、孔徑，并填寫(xiě)終孔檢查表。為保證鋼筋籠下孔順利，提前使用驗(yàn)孔器檢查孔徑和孔壁，若存在障礙應(yīng)立即處理。終孔的要求為孔平面位置偏差＜5cm，孔徑不小于設(shè)計(jì)樁徑，傾斜度控制在孔深的1%內(nèi)。

⑦清孔：終孔之后立即使用換漿法進(jìn)行清孔，將孔內(nèi)懸浮鉆渣的泥漿用中速壓入的正常比重泥漿換出，直到泥漿含砂量＜2%，吊入鋼筋籠后開(kāi)展二次清孔，檢查泥漿性能與沉淀厚度，以此反復(fù)，直至各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)標(biāo)后開(kāi)始灌注混凝土。

2.5 鋼筋籠吊裝

汽車(chē)吊是輔助樁基鋼筋籠吊裝到位的主要器械與工具。為方便吊裝，提前分節(jié)段制作好樁基鋼筋骨架，采用單面焊焊接接頭位置的鋼筋，焊接長(zhǎng)度超過(guò)鋼筋直徑的10倍，同一截面內(nèi)鋼筋接頭的數(shù)量控制在鋼筋總數(shù)的半數(shù)之內(nèi)，接頭間的距離控制在50cm以?xún)?nèi)，且超過(guò)鋼筋直徑的35倍。

在入孔作業(yè)開(kāi)始前確定鋼筋骨架的豎直度，若發(fā)現(xiàn)彎曲應(yīng)立即糾正，待骨架進(jìn)入孔口將其扶正后再緩慢勻速放下，禁止擺動(dòng)對(duì)孔壁形成碰撞。當(dāng)最后一道加勁箍筋接近孔口時(shí)，在護(hù)筒上借助小槽鋼對(duì)骨架進(jìn)行支承，此時(shí)再將第二節(jié)鋼筋籠吊起，保證它們?cè)谕回Q直軸線(xiàn)上后對(duì)其進(jìn)行焊接，焊接時(shí)保證平順飽滿(mǎn)，焊接完成后及時(shí)敲除干凈焊渣。焊接好接頭后對(duì)接頭箍筋進(jìn)行安裝，再將鋼筋籠稍微吊起，抽出支承小鋼槽后再下放，如此反復(fù)至鋼筋籠被下放到標(biāo)高位置，最后在確保鋼筋籠在孔位中心之后，用4根鋼筋進(jìn)行固定。

2.6 混凝土澆筑

①在進(jìn)行混凝土灌注前檢測(cè)孔底泥漿的沉淀厚度，若得到的數(shù)據(jù)不在設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi)則再次清孔，直到符合要求為止。

②當(dāng)混凝土拌和物被運(yùn)送到指定的灌注地點(diǎn)后，檢查其均勻性和坍落度，若與標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求不符，則進(jìn)行第二次拌和，二次拌和仍不符時(shí)，禁止使用。

③對(duì)于孔身到孔底的位置，開(kāi)始灌注混凝土需達(dá)到兩個(gè)條件，一是鋼筋骨架安放到位，二是監(jiān)理工程師認(rèn)可，灌注作業(yè)開(kāi)始后連續(xù)進(jìn)行，不可中斷。同時(shí)保證灌注時(shí)溫度始終在5℃以上。若氣溫偏低，則及時(shí)采取有效的保溫措施。強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)等級(jí)一半的樁頂混凝土，不可以受凍。

④使用由管長(zhǎng)2.75m與3.75m管子組成的φ300mm導(dǎo)管對(duì)混凝土進(jìn)行灌注，用裝有墊圈的快速螺旋接頭對(duì)管節(jié)進(jìn)行連接，并完成水密性與承壓性試驗(yàn)。開(kāi)始灌注后，為導(dǎo)管底部和孔底之間留出300～500mm的空間。灌注過(guò)程中不間斷測(cè)量多孔內(nèi)混凝土的面層高程，及時(shí)調(diào)整導(dǎo)管出料口位置，并嚴(yán)密監(jiān)視，保證導(dǎo)管在無(wú)水進(jìn)入的狀態(tài)下填充。

⑤在混凝土灌注作業(yè)開(kāi)始后，將溢出的泥漿通過(guò)引流裝置引流到泥漿循環(huán)池中，再用泥漿車(chē)將其抽出運(yùn)走。連續(xù)灌注混凝土，直到混凝土的頂面高出圖紙規(guī)定或者達(dá)到監(jiān)理工程師認(rèn)定的截面高度后方可停止，如此可在最大程度上保證截面以下的全部混凝土均達(dá)到相關(guān)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。通常情況下，灌注的樁頂標(biāo)高比設(shè)計(jì)高度高出1m左右，這樣可確保混凝土的強(qiáng)度。在接樁之前鑿除多余的部分，確保樁頭位置不存在松散層。

3.鉆孔施工質(zhì)量保證具體措施

（1）鉆進(jìn)作業(yè)開(kāi)始前，保證平臺(tái)穩(wěn)固，沒(méi)有沉降、偏斜風(fēng)險(xiǎn)，鉆盤(pán)呈水平狀態(tài)，鉆架、鉆桿、孔位三點(diǎn)的中心連線(xiàn)成一條直線(xiàn)。在鉆機(jī)鉆進(jìn)時(shí)重錘減壓鉆進(jìn)，結(jié)合施工實(shí)際隨時(shí)調(diào)整鉆機(jī)垂直度，以此保證樁基垂直度，讓樁基承載力值更精準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)垂直度超標(biāo)立即停鉆，同步進(jìn)行掃孔糾偏。

（2）開(kāi)鉆前檢查鋼絲繩和沖擊錘頭錘銷(xiāo)，確保完好無(wú)損，鉆孔過(guò)程要連續(xù)，且有可靠的補(bǔ)水及泥漿循環(huán)系統(tǒng)，以防坍孔、掉鉆、埋鉆等不安全事故發(fā)生。

（3）鉆孔速度結(jié)合地質(zhì)特性確定，嚴(yán)格取樣，以便記錄各土層起始標(biāo)高。

（4）在粘土中鉆進(jìn)時(shí)調(diào)小泥漿粘度，避免因糊鉆而影響進(jìn)尺；相反，砂土中鉆進(jìn)則增大泥漿粘度，防止出現(xiàn)坍孔問(wèn)題。

（5）混凝土澆筑前嚴(yán)格檢測(cè)二次清孔后的泥漿的沉淀系數(shù)、擴(kuò)孔系數(shù)、鉆孔垂直度等指標(biāo)，為試驗(yàn)分析整理樁成果提供相關(guān)依據(jù)。

4.結(jié)束語(yǔ)

為確保港口碼頭的建設(shè)質(zhì)量與提高鉆孔灌注樁的施工水平，應(yīng)深入和系統(tǒng)地研究鉆孔灌注樁建設(shè)工藝，本文結(jié)合實(shí)際工程對(duì)該施工技術(shù)進(jìn)行了探討，希望能為后期同類(lèi)工程的開(kāi)展提供參考。