碼頭工程水上鉆孔樁施工技術及控制要點分析

碼頭工程水上鉆孔樁施工技術及控制要點分析陳鑫淮安航務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用極為普遍，該技術存在工作量大、技術含量高、持續(xù)性強等特點，需要用于具備較復雜地質(zhì)條件的水下隱蔽工程。但結合實際調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，水上鉆孔樁施工技術應用不當?shù)那闆r在碼頭工程中很容易出現(xiàn)，為規(guī)避相關問題，正是本文圍繞水上鉆孔樁施工技術開展具體研究的原因所在。1水上鉆孔樁施工技術及要點1技術特點水上鉆孔樁施工技術屬于鉆孔灌注樁技術范疇，這類技術可在地層中通過鉆孔形成不同形狀的井孔，結合符合要求的設計標高，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，在港口碼頭建設中有著較為廣泛應用，但受到特殊的施工環(huán)節(jié)影響，水上鉆孔樁施工技術很多時候存在較高的應用要求，短期內(nèi)的水上鉆孔樁施工往往會面臨多方面挑戰(zhàn)。預制樁、鋼管樁、鉆孔灌注樁均可以用于港口碼頭建設，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荷，這種情況下混凝土預制樁和鋼管樁的應用均存在較高成本，且施工過程會受到多方面因素影響，水上鉆孔樁施工技術能夠較好解決相關問題，更服務于港口碼頭建設［1］。1.2技術要點在碼頭工程建設在，水上鉆孔樁施工技術的應用需要關注多方面要點,主要包括：第一，準備工作。在應用水上鉆孔樁施工技術前，準備工作極為關鍵，具體涉及放樣和護筒埋設，而只有準確放樣，才能夠保證護筒埋設滿足要求。水上鉆孔施工中的護筒埋設需要進行錘擊打入，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鍵，應重點關注其水平和垂直度的控制。第二，護筒埋設。水上鉆孔樁施工技術對護筒的質(zhì)量要求較高，需設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，鉆進成孔。需基于旋轉(zhuǎn)的鉆具進行鉆孔，在切削土體的過程中，及時排出泥渣，這一過程需關注泥漿濃度和孔內(nèi)水位，保證護壁要求得到滿足，否則鉆進施工將引發(fā)塌孔問題。施工過程中泥漿濃度和鉆進速率需結合工程實際情況確定，否則鉆進成孔過程很容易出現(xiàn)卡鉆、鉆機負荷超載、鉆孔偏斜等問題。在成孔后，需以細致檢查鉆孔的樁位、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，相關標準需要嚴格落實，進而得到滿足工程要求的鋼筋籠。吊裝鋼筋籠前，需要細致檢查鉆孔，孔壁影響、內(nèi)部塌孔情況屬于檢查的關鍵，這關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，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)且完成技術交底工作，以此結合明確的施工技術組織方案和施工方案進行操作，這一過程需同時檢查施工方法和圖紙，施工材料與設備的嚴格檢查也極為關鍵；完成二次清孔后，水下混凝土需結合標準和設計進行灌注，這一過程需關注混凝土材料的流動性特點，科學控制其坍落度，多控制在180?220nlm區(qū)間，可考慮加入適當減水劑和粉煤灰，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)進行，灌注不得中斷，在混凝土灌注至樁頂時，需進行1m超灌，樁頭質(zhì)量可得到保障。在完成灌注后，還應做好養(yǎng)護工作，同時需要及時開挖露出聲測管，在完成符合標準的檢測后，方可進入后續(xù)施工?？紤]到混凝土受到的溫度影響較大，如施工在0℃以下進行，保溫措施的科學選用極為關鍵，一般應在5C以上的環(huán)境溫度下進行灌注施工；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行細致觀察，確定返漿停止后繼續(xù)進行灌注。為保證混凝土順利下落，可適當牽動管道，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、相關建筑物及配套設施組成。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，以梁框架結構作為上部結構，平臺由上鋪面板組成。碼頭平臺共設置44根樁基，后三排共設置33根,規(guī)格為1.8m,前沿設置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行深入探討。測量放樣基于平臺，需要對樁基位置進行準確放樣，四個護樁通過中心點牽引出，同時通過油漆標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)場進行，具體通過剖口雙面焊進行焊接，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行鋼護筒下沉施工，首先需要設置設定位架于平臺樁位處，之后將第一節(jié)鋼護筒安裝于導向架內(nèi)，導向架與護筒的固定需通過臨時焊接實現(xiàn)。進一步對第二節(jié)護筒進行準確定位，并通過焊接連接第一節(jié)護筒，將臨時焊接處割除，即可進行護筒下放。通過循環(huán)施工，可得到設計長度的鋼護筒，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一步加長，震動下沉需要在對接后進一步開展，最終保證鋼護筒到達設計深度，真正進入持力層。2.4泥漿配制結合案例工程現(xiàn)場實際情況，施工單位針對性開展了泥漿池建設，其深度、寬度、長度分別為1.6m、2.5m.3.5m,泥漿攪拌機負責泥漿的現(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)的泥漿泵負責，具體施工流程如下：第一，鉆機固定。需結合懸掛錘頭規(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鍵，連接處鋼絲繩需要存在最少80cm的返盤長度，同時設置繩卡于靠近錘頭處，具體數(shù)量為2個，遠離錘頭外的繩卡需要設置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，在鉆頭和導向部位全部進入地層后，鉆進速度可適當加快并連續(xù)進行鉆進施工，不得出現(xiàn)中斷情況。鉆孔過程需要經(jīng)常開展泥漿試驗，保證其性能達標,同時鉆進過程需要對鉆渣試樣進行撈取，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。在到達設計高程后，需要進行孔深測量，測量需圍繞護筒四周的四個點進行，以此明確孔底水平情況，必要時需要開展技術處理，這一環(huán)節(jié)需保證存在大于等于設計孔深的實際孔深。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，其平面位置需要結合護樁開展檢測和調(diào)整，滿足規(guī)范和設計要求。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技術文件的要求和規(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行聲測管的安裝，這一過程的密封處理極為關鍵，避免管道被雜物、砂漿堵塞。第七，安裝導管。在安裝導管的過程中，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格遵循密水試驗確定的編號順序，入孔前需要對導管的接頭外絲扣、密封墊開展細致檢查，保證其不存在問題，孔與安裝到位后導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，需要多沉淀厚度進行檢測，只有檢測結果滿足要求，才能夠進行混凝土灌注，否則需要進一步進行清孔處理。案例工程選擇標準管進行混凝土灌注導管的拼接，具體規(guī)格為300mm,在將漏斗接于導管上部后，通過混凝土輸送泵和混凝土運輸車進行混凝土的連續(xù)灌注，埋置導管1m要求需要在首批混凝土灌注過程中得到滿足，進而滿足后續(xù)施工需要。施工過程需要嚴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、導管初次埋