海岛水上灌注桩施工技术探讨_林乐亭.pdf

11mm17mm9mm标题4mm4mm署名 811mm17mm9mm标题4mm4mm署名 8海岛水上灌注桩施工技术探讨 林乐亭 于军 山东海上建港有限公司 摘 要：本文以某岛陆岛交通码头工程灌注桩施工为例，详细叙述了海岛水上灌注桩施工过程中各个环节的操作要点，以及施工中所面临的问题和解决方案，同时总结施工经验和教训，为后续施工提供借鉴。关键词：水上钻孔灌注桩；钻孔平台；施工工艺某岛交通码头工程位于地处渤海海峡,黄、渤海交界处。本工程施工地点为一座远岸孤岛,海岛地质结构复杂,自然环境恶劣,对水上灌注桩施工影响较大,如何保证钻孔平台稳定、合理安排施工工序、防止环境污染是本文研究的重点内容。1.工程概况及施工难点1.1工程概况某岛新建1000GT客货滚装泊位1个,码头长度63.09m,宽度12.5m,改造后登陆点宽15m。码头主体由灌注桩桩基和现浇墩台构成,灌注桩直径1.2m,桩长8.9621.06m不等,共计36根；现浇墩台每段长21.0m,宽12.5m,码头前沿高程+3.6m。码头通过1：25的斜坡道连接至现有路面,坡道长度10m。码头结构断面图如图1所示。1.2本工程特点及难点本工程地处黄、渤海交界线,为一座远岸孤岛,自然环境恶劣,灌注桩施工受风浪影响大。岛上缺少临时作业码头,没有淡水资源,没有临时用电接口,没有商混供应站,对灌注桩施工影响大。施工地点位于山脚,海底岩面起伏变化大,最大高差约4m,且紧邻现有防波堤内侧,海底存在抛石层和扭王字块等不利因素。因此,钢管桩入岩深度小,钻孔平台稳定性控制难度大；钻孔工艺、进尺速度或泥浆密度控制不当,极易引起漏浆、缩孔、扩孔或塌孔。本工程灌注桩为水上施工,施工地点位于沿海养殖区内,施工对环境保护要求较高。由于灌注桩施工工艺的特殊性,需要在钻孔平台上设置泥浆池、沉淀池,且钻孔平台空间小,施工机械设备多,工序复杂,环境保护难度大1。2.施工总体安排为保证各工序衔接紧密、安全有序,结合本工程特点,先进行水上钻孔平台搭设和钻孔灌注桩施工,待灌注桩混凝土强度达到设计要求且钻孔平台拆除后,再进行上部现浇墩台施工,最后进行登陆点改造。3.工艺流程及操作要点本工程钻孔灌注桩为水上施工,施工前需要先搭设水上钻孔平台,再进行钻孔灌注桩施工。本工程钻孔灌注桩是采用泥浆护壁,通过冲击钻机在地基土中钻进形成桩孔,并在其内放置钢筋笼、灌注水下混凝土而做成的桩,具体施工工艺流程和主要操作要点如下。3.1主要施工方法3.1.1钻孔平台搭设钻孔平台为灌注桩施工的临时设施,为保证水上灌注桩施工安全与进度要求,需要对钻孔平台搭设进行设计,为水上灌注桩施工提供条件。钻孔平台设计主要考虑经济性和满足桩基施工要求,平台设计尺寸为：长72m,宽12m,顶面标高+4.1m（高出设计最高水位2m）,一侧端头直接图1 码头结构断面图珠江水运 2023 0353DOI:10.14125/ki.zjsy.2023.03.00911mm17mm9mm标题4mm4mm署名 811mm17mm9mm标题4mm4mm署名 8土层至块石顶层后,再采用冲击钻头锤击跟进法沉设,沉入块石层不少于1m。内护筒沉设时采用导向架精确打入,内护筒沉设到位后,采取临时固定措施,防止成孔过程中发生位移2。内外护筒之间填筑粘性土,经固结稳定后方可开始钻孔。冲击钻头锤击跟进法沉设实际也是钻孔的过程,冲击钻头锤击时,内护筒应随进尺随跟进,并适当增大泥浆密度,以便在孔壁上形成泥皮,有效防止漏浆和塌孔。内护筒沉设到位后必须在护筒内抽下去1.5m高的水位差检查是否漏水,合格后才能进行下步施工。3.1.3钻孔本工程钻孔采用冲击钻正循环法施工。钻孔开始时要保持钻机稳定,采用小冲程、慢速,使初开孔坚实、竖直、能起导向作用,避免碰撞护筒。钻孔作业须分班连续进行,经常对钻孔泥浆进行检测和试验。根据本工程的地质情况、钻机性能、泥浆材料等条件,经试验确定钻孔泥浆指标为：相对密度1.201.40,粘度2230s,含砂率4%,胶体率95%。在钻孔过程中,维持孔内水位高出海面不小于1.5m（如图4所示）。钻孔采用泥浆护壁。泥浆循环系统采用两个H=2m,1.5m圆形钢护筒作为泥浆储浆桶和沉淀桶,吊挂于施工平台上,孔内泥浆通过泥浆管与沉淀桶、储浆桶相连,形成泥浆循环系统,以便钻渣清除、泥浆补充,同时防止泥浆外漏污染环境。施工过程中,泥浆携带钻渣由护筒预留孔中流出,经泥浆管流到沉淀桶中,钻渣沉淀析出,析出钻渣的泥浆流到储浆桶中以便循环利用,沉淀桶中钻渣通过污水泵输送至岸边沉淀池内,沉淀池内钻渣统一运到业主指定位置,以达到环境保护的要求（如图5所示）。3.1.4清孔本工程灌注桩分两次清孔,第一次清孔是在钻孔达到设计标高后进搁置于岸上（下设枕木）,另一端向海侧延伸。钻 孔 平 台 下 部 采 用 9 排630mm10mm钢管桩做基础,每排4根钢管桩,桩顶垫梁采用双I40a型工字钢,纵向分配梁采用6组贝雷梁,纵梁上铺设I25a0.60m分配梁,桥面采用-10mm的钢板满铺。本工程钢管桩采用振动锤沉设。由于近岸端和近防波堤侧存在倾斜岩面和抛石层且表面土层较薄,钢管桩无法穿透块石层,打设深度浅,稳定性差；项目部根据地质情况先沉设远岸端和远离防波堤侧的钢管桩,此部分钢管桩入土深度大、稳定性好；沉设完成后再沉设深度小的,最后通过型钢将已经沉设好的钢管桩纵、横焊连成框架结构,与上部结构加固成一体,同时受力,确保平台的整体稳定性。对于入土深度小的钢管桩,可在其两侧补加两根钢管桩并焊连成整体,增大受力面积,提高稳定性。垫梁、贝雷梁、分配梁等上部结构在岸上加工成型后,通过船上履带吊进行安装和加固。平台外侧设置防撞护栏及警示标志,确保施工中平台及航行船只安全（如图2所示）。3.1.2护筒沉设护筒沉设对水中钻孔灌注桩的施工至关重要。针对桩位处最大水深达7m,水位波动大,且海底存在抛石层等特点,本工程部分灌注桩采用内、外双层护筒施工。内、外护筒均为钢护筒,外护筒直径1500mm,主要用于内护筒防护,防止泥浆外漏,底端穿过淤泥层进入粘土层不少于1m,顶端高出施工其最高水位1.5m2m。内护筒直径1220mm,主要用于桩孔定位,保持孔内泥浆水位,保证不塌孔,其底端穿过粘土层进入块石层不少于1m,顶端高于钻孔平台顶面0.2m0.3m（如图3所示）。护筒采用振动锤沉设,先沉设外护筒,再沉设内护筒。外护筒沉设到位后与钻孔平台连接,保持稳定。内护筒先采用振动锤振动下沉,使其穿过粘图2 钻孔平台搭设图4 钻孔图3 护筒沉设图5 泥浆循环系统54学术ACADEMIC11mm17mm9mm标题4mm4mm署名 811mm17mm9mm标题4mm4mm署名 8境保护的要求。效果：灌注桩施工期间,未出现泥浆外漏污染环境等情况。5.结语本文采取理论与实际相结合的方法总结了海岛水上灌注桩施工的全过程,详细叙述了施工过程中各个环节的操作要点,及施工中所面临的问题和解决方案,同时总结了海岛水上灌注桩施工过程中的经验和教训,具有较强的施工指导意义,为后续施工奠定了坚实的基础。行,第二次清孔是在钢筋笼和导管安放后,混凝土浇筑前进行。本 工 程 清孔 采 用正循 环 换 浆法 进 行。清孔 时 将 钻 头 提离 孔 底100200mm,以中速压入比重1.21.4的纯泥浆,把孔底沉渣和浓度较大的泥浆换出。在清孔排渣时,必须注意保持孔内水头,防止塌孔,不得用加深钻孔深度的方式代替清孔。清孔后泥浆指标为：相对密度1.101.20,粘度2022s,含砂率4%,沉渣厚度300mm。泥浆相对密度采用泥浆比重计检测；泥浆含砂率采用泥浆含砂量测定仪检测；泥浆粘度采用泥浆粘度计检测。孔底沉渣厚度采用测绳（测锤）检测,测绳采用标准水文测绳,测锤采用重锤,体积不宜太大。通常做法是将测锤绑到测绳一端,然后慢慢下放,到达孔底后慢慢用手上提下放,幅度不要大,靠经验和手感得到沉渣的大体厚度。3.1.5灌注水下混凝土灌注水下混凝土是桩基工程施工的重要工序,应特别注意。本工程灌注桩混凝土由强制式搅拌机拌合,陆上装载机运输,吊车吊罐入管。灌注桩采用剪球法灌注首批水下混凝土,首批灌注混凝土的数量应能保证导管首次埋置深度不小于1.0m,经计算本工程灌注桩首批灌注混凝土最大方量为2.5方。首批混凝土灌入孔底后,应立即测探孔内混凝土面高度,计算出导管内埋置深度,如符合要求,即可正常灌注。灌注开始后,应紧凑、连续地进行,严禁中途停工。在灌注过程中,应经常测探井孔内混凝土面的位置,及时地调整导管埋深,导管的埋置深度宜控制在26m。灌注过程中,应注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况,及时测量孔内混凝土高度,正确指挥导管的提升和拆除。为确保桩顶质量,在桩顶设计标高以上应超灌0.51.0m。3.2桩基检测本次钻芯法检测混凝土灌注桩完整性和强度共3根,全部为I类桩,桩长符合委托单位提供桩长数值；其中5号桩混凝土芯样试件抗压强度检测值为42.81MPa,7号桩混凝土芯样试件抗压强度检测值为42.4MPa,18号桩混凝土芯样试件抗压强度检测值为42.2MPa,满足设计要求。4.施工总结本工程地质复杂,部分钢管桩沉设深度较小或存在倾斜现象,无法保证其稳定性。施工中可根据地质条件先沉设深度大、稳定性好的钢管桩,再沉设深度小的,最后通过型钢将已经沉设的钢管桩纵、横焊连成框架结构,与上部结构加固成一体,同时受力,确保钻孔平台的整体稳定性3。对于入土深度小的钢管桩,可在其两侧补加两根钢管桩并焊连成整体,增大受力面积,提高稳定性。对于地质结构复杂、容易漏浆且需要穿越块石层的海上灌注桩,可采用内、外双层护筒施工。护筒采用振动锤沉设,先沉设外护筒,再沉设内护筒,确保护筒底端及顶端高程符合规定要求,内、外护筒之间需填筑粘性土。本工程灌注桩为水上施工,且位于沿海养殖区内,施工对环境保护要求较高。根据钻孔平台的现有空间,应合理设置泥浆循环系统,有效防止泥浆外漏。泥浆循环系统采用两个H=2m,1.5m圆形钢护筒作为泥浆储浆桶和沉淀桶,吊挂于施工平台上,孔内泥浆携带钻渣由护筒预留孔中流出,经泥浆管流到沉淀桶中,钻渣沉淀析出,析出钻渣的泥浆流到储浆桶中以便循环利用,沉淀桶中钻渣通过污水泵输送至岸边沉淀池内,沉淀池内钻渣统一运到业主指定位置,以达到环参考文献：1骆千珺.港口工程全回旋钻孔灌注桩施工工艺研究J.西部交通科技,2020(08):163-165.2涂东宝.港口水运工程施工技术要点分析J.珠江水运,2021(20):77-78.3杨 钊,徐丁.水下 浇 筑 混 凝 土 旋 挖 灌注 桩 施 工 技 术 及 质 量 控 制 研 究J.居业,2019(08):105+107.珠江水运 2023 0355