碼頭工程水上鉆孔樁施工技術(shù)及控制要點分析

碼頭工程水上鉆孔樁施工技術(shù)及控制要點分析陳鑫淮安航務(wù)中心淮安航道管理站江蘇淮安223001引言鉆孔灌注樁在港口碼頭工程的應(yīng)用極為普遍，該技術(shù)存在工作量大、技術(shù)含量高、持續(xù)性強等特點，需要用于具備較復(fù)雜地質(zhì)條件的水下隱蔽工程。但結(jié)合實際調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，水上鉆孔樁施工技術(shù)應(yīng)用不當(dāng)?shù)那闆r在碼頭工程中很容易出現(xiàn)，為規(guī)避相關(guān)問題，正是本文圍繞水上鉆孔樁施工技術(shù)開展具體研究的原因所在。1水上鉆孔樁施工技術(shù)及要點1技術(shù)特點水上鉆孔樁施工技術(shù)屬于鉆孔灌注樁技術(shù)范疇，這類技術(shù)可在地層中通過鉆孔形成不同形狀的井孔，結(jié)合符合要求的設(shè)計標(biāo)高，在井孔內(nèi)放置鋼筋骨架，最終通過混凝土的灌注完成施工。水上鉆孔樁施工技術(shù)存在施工簡單、適用性強、成本低廉等優(yōu)勢，在港口碼頭建設(shè)中有著較為廣泛應(yīng)用，但受到特殊的施工環(huán)節(jié)影響，水上鉆孔樁施工技術(shù)很多時候存在較高的應(yīng)用要求，短期內(nèi)的水上鉆孔樁施工往往會面臨多方面挑戰(zhàn)。預(yù)制樁、鋼管樁、鉆孔灌注樁均可以用于港口碼頭建設(shè)，但在成本、承載力方面，鉆孔灌注樁的優(yōu)勢極為明顯，這是由于港口碼頭存在較差的地質(zhì)條件和較為薄弱的地質(zhì)承載力。此外，港口碼頭往往存在較高的垂直負(fù)荷，這種情況下混凝土預(yù)制樁和鋼管樁的應(yīng)用均存在較高成本，且施工過程會受到多方面因素影響，水上鉆孔樁施工技術(shù)能夠較好解決相關(guān)問題，更服務(wù)于港口碼頭建設(shè)［1］。1.2技術(shù)要點在碼頭工程建設(shè)在，水上鉆孔樁施工技術(shù)的應(yīng)用需要關(guān)注多方面要點,主要包括：第一，準(zhǔn)備工作。在應(yīng)用水上鉆孔樁施工技術(shù)前，準(zhǔn)備工作極為關(guān)鍵，具體涉及放樣和護筒埋設(shè)，而只有準(zhǔn)確放樣，才能夠保證護筒埋設(shè)滿足要求。水上鉆孔施工中的護筒埋設(shè)需要進(jìn)行錘擊打入，這一過程中需要通過護筒明確樁中心，為鉆機中心處理提供便利。在鉆孔過程中，鉆孔機的控制極為關(guān)鍵，應(yīng)重點關(guān)注其水平和垂直度的控制。第二，護筒埋設(shè)。水上鉆孔樁施工技術(shù)對護筒的質(zhì)量要求較高，需設(shè)法保證護筒的持久和穩(wěn)固，不得出現(xiàn)滲漏問題，因此多選擇鋼材料護筒，且需要存在大于鉆孔直徑的護筒，具體基于鉆頭選擇確定護筒規(guī)格。如施工選擇旋轉(zhuǎn)鉆，需存在大于鉆孔直徑20cm的護筒直徑，如施工選擇水鉆，則需要存在大于鉆孔直徑40cm的護筒直徑。在具體埋設(shè)護筒的過程中，需保證坑底與四周含水量處于最佳狀態(tài)，護筒開孔位置的優(yōu)選也極為關(guān)鍵，孔內(nèi)受到的靜水壓力損傷可隨之減少。在起落鉆頭的過程中，需避免護筒和鉆頭間出現(xiàn)碰撞，如護筒在鉆孔施工中出現(xiàn)冒水現(xiàn)象，鉆孔需要立即停止，同時通過黏土開展填實，處理。如護筒在鉆孔施工中移動，則需要重新安裝護筒。第三，鉆進(jìn)成孔。需基于旋轉(zhuǎn)的鉆具進(jìn)行鉆孔，在切削土體的過程中，及時排出泥渣，這一過程需關(guān)注泥漿濃度和孔內(nèi)水位，保證護壁要求得到滿足，否則鉆進(jìn)施工將引發(fā)塌孔問題。施工過程中泥漿濃度和鉆進(jìn)速率需結(jié)合工程實際情況確定，否則鉆進(jìn)成孔過程很容易出現(xiàn)卡鉆、鉆機負(fù)荷超載、鉆孔偏斜等問題。在成孔后，需以細(xì)致檢查鉆孔的樁位、樁徑、深度、傾斜度。第四，清孔。水上鉆孔樁的曲直直接受到鉆孔直徑、深度、位置等因素影響，如無法及時清理孔底，出現(xiàn)沉降的泥漿很容易引發(fā)塌孔問題。對于向一定深度鉆進(jìn)的鉆頭，需要通過提升高度開展清孔處理，一般采用抽渣筒、各類鉆機進(jìn)行清孔，這一過程需要攪碎較大石塊，保證清孔效果。第五，制作鋼筋籠。在制作鋼筋籠的過程中，需要做好鋼筋的截斷、除銹、焊接等處理，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)需要嚴(yán)格落實，進(jìn)而得到滿足工程要求的鋼筋籠。吊裝鋼筋籠前，需要細(xì)致檢查鉆孔，孔壁影響、內(nèi)部塌孔情況屬于檢查的關(guān)鍵，這關(guān)系著吊裝鋼筋籠能否順利完成。在具體安裝的過程中，需要保證鋼筋籠孔位對準(zhǔn)，并及時清除遇到的障礙物，安裝過程不得出現(xiàn)強行下放或速度過猛情況，否則很容易引發(fā)塌孔問題⑵。第六，水下混凝土灌注。在開展灌注施工前，需保證所有人員均具備資質(zhì)且完成技術(shù)交底工作，以此結(jié)合明確的施工技術(shù)組織方案和施工方案進(jìn)行操作，這一過程需同時檢查施工方法和圖紙，施工材料與設(shè)備的嚴(yán)格檢查也極為關(guān)鍵；完成二次清孔后，水下混凝土需結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計進(jìn)行灌注，這一過程需關(guān)注混凝土材料的流動性特點，科學(xué)控制其坍落度，多控制在180?220nlm區(qū)間，可考慮加入適當(dāng)減水劑和粉煤灰，混凝土的和易性可由此提升。為規(guī)避卡管問題，混凝土應(yīng)盡可能選擇卵石作為石料，同時按照40mm控制石料最大粒徑，混凝土的運輸距離縮短、均勻拌和、快速灌注也需要得到重視；混凝土灌注施工需要持續(xù)進(jìn)行，灌注不得中斷，在混凝土灌注至樁頂時，需進(jìn)行1m超灌，樁頭質(zhì)量可得到保障。在完成灌注后，還應(yīng)做好養(yǎng)護工作，同時需要及時開挖露出聲測管，在完成符合標(biāo)準(zhǔn)的檢測后，方可進(jìn)入后續(xù)施工?？紤]到混凝土受到的溫度影響較大，如施工在0℃以下進(jìn)行，保溫措施的科學(xué)選用極為關(guān)鍵，一般應(yīng)在5C以上的環(huán)境溫度下進(jìn)行灌注施工；如非連續(xù)性灌注情況出現(xiàn)，施工人員需要對孔口返漿情況進(jìn)行細(xì)致觀察，確定返漿停止后繼續(xù)進(jìn)行灌注。為保證混凝土順利下落，可適當(dāng)牽動管道，避免下落受阻、堵管等問題出現(xiàn)［3］。2實例分析1工程概況為提升研究的實踐價值，本文以某碼頭工程作為研究對象，該工程由1座直立式碼頭、一座引橋、2座浮碼頭、相關(guān)建筑物及配套設(shè)施組成。直立式碼頭平臺的寬度、長度、頂面高程分別為20m、80m,188m,采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，以梁框架結(jié)構(gòu)作為上部結(jié)構(gòu)，平臺由上鋪面板組成。碼頭平臺共設(shè)置44根樁基，后三排共設(shè)置33根,規(guī)格為1.8m,前沿設(shè)置11根，規(guī)格為2.2m。案例工程在水上鋼平臺、水中鉆孔樁的施工中投入大量精力且取得預(yù)期效果，本節(jié)主要圍繞案例工程的水中鉆孔樁施工實踐進(jìn)行深入探討。測量放樣基于平臺，需要對樁基位置進(jìn)行準(zhǔn)確放樣，四個護樁通過中心點牽引出，同時通過油漆標(biāo)示護樁并做好保護處理，這能夠為后續(xù)水中鉆孔樁施工的順利開展提供依據(jù)。鋼護筒施工在進(jìn)行水中鉆孔樁施工前，需要制作鋼護筒，案例工程主要采用兩種規(guī)格的樁基鋼護筒，分別為0220cm.0240cm,鋼護筒定尺長度加工在工廠完成，每節(jié)長度控制在10m內(nèi)，分節(jié)對接基于實際需要在施工現(xiàn)場進(jìn)行，具體通過剖口雙面焊進(jìn)行焊接，為規(guī)避漏水等問題，需要保證焊接質(zhì)量和牢固性。完成鋼護筒制作后，配合使用振動錘和履帶吊進(jìn)行鋼護筒下沉施工，首先需要設(shè)置設(shè)定位架于平臺樁位處，之后將第一節(jié)鋼護筒安裝于導(dǎo)向架內(nèi)，導(dǎo)向架與護筒的固定需通過臨時焊接實現(xiàn)。進(jìn)一步對第二節(jié)護筒進(jìn)行準(zhǔn)確定位，并通過焊接連接第一節(jié)護筒，將臨時焊接處割除，即可進(jìn)行護筒下放。通過循環(huán)施工，可得到設(shè)計長度的鋼護筒，在護筒上口將吊裝的振動錘連接牢固，開展震動下沉處理，如下沉后的鋼護筒需要進(jìn)一步加長，震動下沉需要在對接后進(jìn)一步開展，最終保證鋼護筒到達(dá)設(shè)計深度，真正進(jìn)入持力層。2.4泥漿配制結(jié)合案例工程現(xiàn)場實際情況，施工單位針對性開展了泥漿池建設(shè)，其深度、寬度、長度分別為1.6m、2.5m.3.5m,泥漿攪拌機負(fù)責(zé)泥漿的現(xiàn)場拌制，之后向鉆孔灌注樁內(nèi)注入，具體采用膨潤土配置泥漿。在具體的泥漿配置中，需保證其比重、pH值、黏度、失水量分別控制為1.1?1.4、8?10、18?28、14?20mL/30min,靜切力、膠體率、泥皮厚度、含砂率需分別控制為0?6、294%、W2mm、＜3%o水中鉆孔樁施工結(jié)合案例工程現(xiàn)場條件，工程選用沖擊鉆機成孔，鉆頭為十字錐形式,清渣由正循環(huán)的泥漿泵負(fù)責(zé)，具體施工流程如下：第一，鉆機固定。需結(jié)合懸掛錘頭規(guī)格完成鉆機就位，保證樁基中心與錘頭中心對齊，計算配重過程需要充分考慮錘進(jìn)時的沖量，保證工作過程中機具穩(wěn)定。第二，檢查機具。鉆機需要在使用前進(jìn)行檢查，明確工作狀態(tài)，同時做好對錘頭與鋼絲繩的保養(yǎng)，二者的連接處尤為關(guān)鍵，連接處鋼絲繩需要存在最少80cm的返盤長度，同時設(shè)置繩卡于靠近錘頭處，具體數(shù)量為2個，遠(yuǎn)離錘頭外的繩卡需要設(shè)置3個，為用于緩沖，需按照10?20cm控制間距。卷揚機軸承上的鋼絲繩需要整齊盤繞，通過定期涂抹黃油，保證其工作狀態(tài)能夠滿足施工需要。第三，鉆孔。在鉆孔施工過程中，最初需要慢速鉆進(jìn)，在鉆頭和導(dǎo)向部位全部進(jìn)入地層后，鉆進(jìn)速度可適當(dāng)加快并連續(xù)進(jìn)行鉆進(jìn)施工，不得出現(xiàn)中斷情況。鉆孔過程需要經(jīng)常開展泥漿試驗，保證其性能達(dá)標(biāo),同時鉆進(jìn)過程需要對鉆渣試樣進(jìn)行撈取，以此為依據(jù)確定入巖深度。在鉆頭的升降過程中，需要保證其平穩(wěn)性，提出孔口時的鉆頭不得與護筒底部、護筒孔壁間出現(xiàn)鉤掛、碰撞等問題。第四，終孔。在到達(dá)設(shè)計高程后，需要進(jìn)行孔深測量，測量需圍繞護筒四周的四個點進(jìn)行，以此明確孔底水平情況，必要時需要開展技術(shù)處理，這一環(huán)節(jié)需保證存在大于等于設(shè)計孔深的實際孔深。如存在近似水平的孔底，在完成數(shù)據(jù)的記錄測量后，孔體垂直度及縮徑現(xiàn)象需要通過孔規(guī)進(jìn)行檢測，后續(xù)工作需要在確定合格后開展。第五，清孔。在終孔后，需通過換漿法進(jìn)行清孔處理，這一過程需要聚焦泥漿含砂率及比重的定時檢測，在泥漿的黏度、含砂率分別控制為18?24s、V4%時，清孔作業(yè)可以停止。如存在過長清孔時間，可定時提動錘頭，保證泥漿中的沉淀物保持懸浮狀態(tài)。第六，鋼筋籠施工。需基于規(guī)范和設(shè)計要求控制鋼筋籠的尺寸和質(zhì)量，同時加工過程中分段進(jìn)行編號，運輸過程需要使用專用車輛，入孔過程需要得到吊車的支持并開展分段焊接。焊接過程需要控制焊接質(zhì)量并保證鋼筋籠整體的軸線順直，起吊過程中不均勻受力情況不得出現(xiàn),避免鋼筋籠變形，因此起吊過程需要對準(zhǔn)鉆孔中心豎直插入鋼筋籠。對于入孔的鋼筋籠，其平面位置需要結(jié)合護樁開展檢測和調(diào)整，滿足規(guī)范和設(shè)計要求。在綁扎、安裝、焊接鋼筋的過程中，施工人員不僅需要遵循招標(biāo)技術(shù)文件的要求和規(guī)定，還需要保證混凝土灌注前鋼筋籠的有效固定、保護層鋼筋的事先焊接，以此避免鋼筋籠傾斜、移動、上浮等問題出現(xiàn)。綁扎完鋼筋籠后還需要進(jìn)行聲測管的安裝，這一過程的密封處理極為關(guān)鍵，避免管道被雜物、砂漿堵塞。第七，安裝導(dǎo)管。在安裝導(dǎo)管的過程中，這一安裝需要在鋼筋籠入孔就位后及時開展，具體配置以孔深為依據(jù)，安裝過程中的拼裝需嚴(yán)格遵循密水試驗確定的編號順序，入孔前需要對導(dǎo)管的接頭外絲扣、密封墊開展細(xì)致檢查，保證其不存在問題，孔與安裝到位后導(dǎo)管下端口的距離需要控制在20?40cm區(qū)間。第八，混凝土灌注。在安裝鋼筋籠后，需要多沉淀厚度進(jìn)行檢測，只有檢測結(jié)果滿足要求，才能夠進(jìn)行混凝土灌注，否則需要進(jìn)一步進(jìn)行清孔處理。案例工程選擇標(biāo)準(zhǔn)管進(jìn)行混凝土灌注導(dǎo)管的拼接，具體規(guī)格為300mm,在將漏斗接于導(dǎo)管上部后，通過混凝土輸送泵和混凝土運輸車進(jìn)行混凝土的連續(xù)灌注，埋置導(dǎo)管1m要求需要在首批混凝土灌注過程中得到滿足，進(jìn)而滿足后續(xù)施工需要。施工過程需要嚴(yán)格控制混凝土灌注量，為明確水中鉆孔樁的首盤方量，需綜合泥漿深度、混凝土拌合物重度、泥漿重度、導(dǎo)管初次埋