重力式码头工程超长灌注桩施工质量控制

丁峰

摘 要：结合平潭金井作业区4#～5#泊位工程建设情况，码头主体后沿轨道梁采用灌注桩基础，通过超长冲孔灌注桩（桩长51m～80m）穿过不同地质层所出现的问题，寻求行之有效的解决办法，使得灌注桩施工质量进行有效控制。

关键词：码头；超长桩；施工；质量控制

中图分类号：TU223 文献标识码：A

随着施工技术的发展，超长（灌注）桩不仅用于桥梁基础工程，也用于码头主体工程基础，尤其是对沉降有较高要求的码头轨道梁基础。本文结合码头主体工程轨道梁基础灌注桩施工过程中的所出现的典型问题，以及对问题的有效解决，为今后遇到类似的超长灌注桩提供施工经验。

1.工程概况

平潭金井作业区4#、5#泊位建设岸线长度730m（含预留延伸段68.53m）；形成陆域总面积75万㎡，南侧驳岸长度550m，北侧驳岸（含东、西两段）长度991m；临时围堤长度937m；码头面高程+9.5m，码头前沿设计底高程-15.4m。码头平台采用连片式沉箱结构，墙后回填中粗砂。码头基础为10kg～500kg抛石基床。码头基础持力层是采用III4中粗砂混黏性土、III2粉质黏土、IV残积砂质黏性土、V全风化花岗岩或VI砂土状强风化花岗岩等土层。基床顶高程为-15.4m，沉箱长×宽×高=19.13m×16.8m×18.2m，前后趾宽各1.5m，单个沉箱重2968t。沉箱间采用对接式，空腔内设置倒滤层，变形缝处铺设土工布一层。沉箱上现浇C35砼胸墙，胸墙高6.7m，并嵌入沉箱顶40cm，胸墙顶高程为9.5m。沉箱后侧抛石基床顶面铺设5mm～80mm混合倒滤层和土工布，其上回填中粗砂。前轨轨道型号为QU120，门机轨道型号为QU80，前轨设在现浇砼胸墙上，后轨采用轨枕道渣结构，轨距10.5m。由于本泊位结构按10万吨集装箱泊位设计，因此预留集装箱装卸桥后轨采用钻孔灌注桩结构，轨距30m。为便于6#泊位后续施工并满足与南侧驳岸衔接的需要，3#～5#泊位建设预留延伸段长68.53m。预留延伸段沉箱尺寸同主体部分，沉箱顶部海侧为现浇C35胸墙，陆侧采用C25现浇块石砼挡墙，其顶部为现浇C30钢筋砼挡浪墙，箱顶回填块石。码头后方陆域区回填砂采用内摩擦角≥28°的海砂，为减少码头面的沉降，采用振冲加固处理。详见4#、5#码头结构断面图，如图1所示。

2.灌注桩总体情况介绍

本工程后轨道梁基础采用钻孔灌注桩，灌注桩施工轴线和3#～5#泊位码头前沿线平行，距码头前沿线35m，共需施工124根灌注桩，具体规格如下：

φ1200mm灌注桩共76根，桩长范围51m～77.5m，φ1400mm灌注桩共48根，桩长范围52m～80m，属超长桩。本工程设计桩基持力层为中风化花岗岩，桩端进入中风化花岗岩深度：φ1200不小于1.2m，φ1400不小于1.5m。桩底沉渣厚度≦30mm。桩身混凝土采用C35水下混凝土，桩底高程采用双控，即桩底设计高程和进入中风化岩深度的双控制，详见桩位布置图及轨道梁立面图，如图2所示。

3.超长灌注桩现场施工难点及质量控制

3.1 灌注桩施工工艺

冲孔灌注桩施工工艺流程图如图3所示。

3.2 主要施工难点及解决方法

3.2.1 工程施工难点

（1）冲孔进入砂层的施工难点

该处有约25m的砂层，砂层的特点是松散，胶结性差，且孔壁易坍塌。由于本工程设计高水位+6.83，设计低水位-0.56，码头面高程+9.56，桩基受潮水影响，潮涨潮落，对孔内护壁进行着渗透和反渗透，因此，冲孔进入该层时对泥浆护壁的要求较高。

（2）冲孔进入抛石层的施工难点

该处抛石层厚（约18m～25m），抛填不规则，块石长短大小不一，堆积絮乱，桩基位置范围内各个角落的强度各异，极不利冲孔进尺，易造成孔底倾斜、卡锤等施工问题。抛石地质中钢护筒无法一次安装到位，需在冲孔穿越抛石层的过程，将钢护筒实时跟进，如此极易造成漏浆，这就对保证钢护筒垂直度和保证不漏浆的施工措施提出了更高的要求。

（3）冲孔进入强、中、微风化岩层的施工难点

这类硬岩的特点是硬度大（尤其是中、微风化）、研磨性高，钻进时，每次冲击破碎深度很小，钻头易迅速消耗，且随着嵌岩深度的增加，岩石强度和完整性均不断提高，施工难度成倍增加。

3.2.2 解决方法

（1）泥浆护壁的质量保证

严格控制泥浆性能，采用大比重、低失水量的泥浆护壁，保持孔内水头高度，不断向孔内补充泥浆，防止因潮汐导致漏失过量，孔内水头高度不足而垮孔。泥浆性能指标见表1。

冲击钻进过程中，应根据不同地质条件，随时检查泥浆性能指标。

（2）采用双护筒工艺

为了最大程度地保证在施工过程不漏浆（尤其是在抛石层上），保证灌注混凝土期间混凝土不外泄或钢护筒底位置的混凝土不受海水的冲刷，本工程采取双护筒的保障措施，Φ1400mm的桩径外护筒内径为Φ1700mm（若是Φ1200mm桩径，外护筒内径采用Φ1500mm），内护筒内径Φ1500mm（若是Φ1200mm桩径，外护筒内径采用Φ1300mm），外护筒安装定位后，先将直径Φ1400mm（或Φ1200mm）的桩锤加焊合金块到Φ1450mm（或Φ1250mm），让外护筒随冲孔施工不断下沉跟进。直到外护筒进入岩面约500mm后安装内护筒，改用正常Φ1400mm（或Φ1200mm）的锤径冲孔，并不断跟进内护筒至无法跟进。实践证明，双护筒工艺在特殊地质条件下能发挥其优势，基本上可以做到杜绝漏浆。

（3）高强度基岩冲孔

由于该硬岩层（尤其是中、微风化）研磨性高，钻进时，每次冲击破碎深度很小，钻头易迅速消耗，进尺相当缓慢。经现场仔细分析研究后，采用十字形重型冲击钻头，以大冲程冲击钻进。因其与岩石的接触面积小，尤其适用于硬基岩钻进。锤钻头受损后应及时补焊，最好补镶合金钢、弹簧钢等优质钢板。补焊后的钻头下入孔内后，先宜用小冲程修孔，切不可一下入孔内就冲，以免造成夹锤等严重的孔内事故。经实践证明，采用重型十字形冲击钻头，钻损后及时补镶合金钢、弹簧钢等优质钢板可以有效解决高强度基岩进尺缓慢问题，保证了施工进度和成孔质量。

（4）成孔垂直度控制

除了冲孔进入不同地质层的难点需谨慎处理外，超长桩成孔过程的垂直度控制也是一大关键环节，它将直接影响到后续的钢筋笼安装及水下混凝土浇筑。冲孔桩成孔是利用自由落锤冲击，一般地层不易孔斜，但本工程墙后回填层中有抛石滚石、中粗砂，并且残积土以下地层难免有大孤石、中微风化岩面高差较大等情况都极易造成孔斜，影响成孔质量。在本项目施工中，防止孔斜的措施主要是采用低锤密击缓慢冲击，原则上冲程不得超过1m。在冲孔过程中一旦发现孔斜，立即停击冲击钻进，采用回填块（片）石、或碎石至斜面以上0.5m后，再缓慢冲击。如果上述办法不能一次达到纠斜目的，应反复多次纠斜，直至垂直度符合规范要求后方可继续冲击钻进。下入钢筋笼前要用6m长的同径探孔器探孔，发现斜孔，要应用以上方法纠斜。

结语

平潭金井4#～5#泊位的桩基超长灌注桩施工难度大，地质较特殊，施工条件复杂，没有成功案例可循。我们通过不断探索和尝试，采取大比重、低失水量的泥浆护壁、双护筒跟进、锤型改造等技术措施，成功解决了超长冲孔灌注桩的施工难题，加快了施工进度，施工节点工期得以有效控制和保障。所有桩基经过超声波检测，桩身混凝土完整性良好，经取芯抽检，桩身混凝土强度达标，质量均满足设计要求，其中Ⅰ类桩占95.9%，效果显著。

参考文献

[1]徐維钧.粧基施工手册[M].北京：人民交通出版社，2007.

[2] JTS167-4-2012，港口工程桩基规范[S].

[3] JTJ248-2001，港口工程灌注桩设计与施工规程[S].