港口码头工程水下钻孔灌注桩施工工艺技术探究

    胡磊

    摘 要： 结合工程案例对港口码头工程钻孔灌注桩施工工艺技术进行分析，分别从工程施工方案、施工技术以及施工过程需要处理的问题进行分析，以期通过研究分析从先进性及经济性方面提高港口码头工程水下施工质量。

    关键词：港口码头；水下钻孔；灌注；施工工艺

    中图分类号：U655 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2017）08-0064-02

    1 前言

    在港口码头工程施工中，钻孔灌注桩施工是一项工序多、技术含量高、工作量大、并需要在短期内连续完成的水下（或地下）隐蔽工程，此施工技术可以应对复杂多样的地质条件；该技术具备诸多优点：比如成本低、环境污染小、施工便捷、抗震性能佳等，因此，广泛运用在各工程领域；在施工过程中，钻孔灌注桩可有效将上部的载荷传输到土层中，同时，能有效防止不稳定沉降现象的发生。在实际工程施工过程中，若要保证工程质量满足实际需求，必须要对施工的各个阶段、各个工序进行严格控制，从而保障施工顺利进行。

    2 港口工程引例概述

    某港口工程拟建一个 5，000DWT 杂货、一个 7，500DWT 甲板船共两个泊位，码头总长度为 372m。该工程中设接岸固定引桥两座，码头的总体结构为高桩结构，距离码头较近的区域内使用的是桩体直径为1.0m的冲孔灌注桩（30根），其使用的是混凝土结构，距离防洪堤比较近的区域内，最后一排的灌注桩直径为1000mm，左侧宽38m的出运栈桥设置为26根，右侧设置8m的杂货栈桥4根（钻孔灌注桩的造型如图1），按照梅花的布置形式。由于码头所处的区域，是水道进行泄洪、纳潮的主要位置，因此必然会受到潮汐、径流、波浪等外在因素的影响，导致该区域内的施工难度比较高，要根据工程实际情况设置水上施工平台，一般使用的是渣土填筑，辅助工程的结构使用的是工字钢搭设的方式施工，选择合金钻头。每台钻机需要配备一台性能比较高的砂石泵和两台泥浆泵。

    3 钻孔灌注桩施工方案

    3.1 钻孔灌注桩施工工艺流程

    施工工艺：场地准备→测量定位→护筒埋设→泥浆制备→成孔→清孔→钢筋制作与安装→水下砼的浇筑→桩头破除→检验。

    3.2 场地准备

    钻孔场地的设置需要满足工程的实际需要，通常需要考虑平面尺寸、钻机的作业范围、钻机的移动转换等等。

    适时的引导钻机内孔水的流向，尽量的避免地面水的侵蚀，防止水分过多的流入，从而造成塌孔现象的发生。护筒对于工程的施工非常关键，由于其可以多次的使用，故而必须选择耐用的材料和结构形式，便于安装和调试，且不能出现渗漏的情况。护筒使用的是厚度为3mm的钢板卷圆而成，每节长度为1m，内径较之钻头直径大20cm。为了避免由于巨大的水压造成的护筒变形，此时需要在护筒上、中、下三个位置上分别设置一根加强筋。

    桩基的位置上需要挖掘出一个大于护筒外径80cm的圆坑，待坑内平整之后，使用定位控制桩进行放样，钻孔的中心位置设置为坑底结构。再将护筒放入到坑内，找准中心位置， 使用水平尺检查护筒是否是垂直。然后在护筒的周围空间内，填充符合标准要求的粘土，分层做夯实处理，以达到工程要求的密实度。

    3.3 钻孔常见事故及其处理方法

    （1） 坍孔预防措施：埋设护筒之前，应该保证筒底有厚度为50cm的粘土层，护筒放置在指定的位置之后，在其周围填充均匀的粘土，然后做夯实处理，避免护筒出现严重的变形从而影响施工质量。

    （2） 漏浆预防措施：钻孔时，应该保证护筒内部存在有1m以上的静压力；放置护筒前应该确保其质量符合标准，避免接缝处漏水；钻进时严格控制施工速度，确保护筒周围有足够的粘土填充，反复的做冲击检测，从而提升护壁的强度。

    （3）缩孔预防措施：使用钻头上下进行扫孔，确保孔内部的平整性。

    （4）卡锥预防措施：如果孔内部发生严重的变形，可以使用工字钢将钻锥的一侧进行压紧后吊起，将孔内的杂质清除后，慢慢地将钻锥拉出。

    4 钢筋笼制作与安装

    钢筋笼的加工全部在距离桩基施工区域较近的位置进行，制作过程中应该保证整个部件的平整性。制作一个圆形的固定支架，同时在边缘部分设置主筋，然后将其固定在另一侧的活动支架上，主筋可以逐根的放入到凹槽内，然后将根据设计要求，放置在骨架的一侧位置上，缠绕成圆筒形，然后点焊连接。焊接完成后，将固定支架和骨架拆除。

    骨架存放时，应该使用加劲筋与地面接触的地方安装方木。骨架使用50t的履带起重机进行吊装，钢筋笼的两侧各设置一个吊点，吊点的位需要设置加强箍，并逐根焊接牢固。

    运用孔口标高的数据来计算定位筋的长度，保证各项尺寸全部正确之后再进行焊接。定位后的骨架，最上端的位置上应该安装两根平行的工字钢，钢筋和工字钢需牢固地焊接在钻机的支架上，避免骨架出现变形的情况。当混凝土浇筑结束之后，应立即将定位筋切除掉，避免其影响工程质量，确保粘接力符合工程要求。

    5 水下混凝土澆筑

    5.1 控制要点

    孔身以及孔底经过质检人员检查，并且经同意之后，即可进行钢筋骨架的放置工作，二次清孔结束之后，进行混凝土的灌注工作，该工作必须连续进行，中间不能停顿。浇筑过程中需使用导管进行，其长度一般距离孔底约30～50cm。导管不能出现渗漏的情况，且上下保持平顺。水下混凝土应该具备较强的和易性，塌落度要保持在18cm～22cm之间。初次的灌入应该保证导管深入到混凝土的0.8m以下的位置，浇筑结束之后，导管的深度需控制在2m～4m之间，此施工过程应该连续进行，桩顶需预留50cm-100cm的浮浆凿除层。

    5.2 技术措施

    浇筑开始前，应该检查沉渣的厚度以及泥浆的具体性能，质量达标后才能开始后续的施工。混凝土使用泵车进行浇筑，准备两个料斗，以满足工程的实际需要。

    内部使用直径为250mm的丝扣导管，同时保证整个回路的密封性，使用开始前须进行水压试验。使用砂包的结构作为阻水塞，每次开始施工前，应该保证这部分结构形式质量完好。

    5.3混凝土浇筑

    （1）混凝土拌和：混凝土从搅拌站出来之后，应该保证其塌落度在18cm-22cm之间，同时要具备工程所需要的流动性。单根桩体所使用的最大量为119m3，混凝土的搅拌能力应该达到30m3/h，4h内可以完成砼浇筑，首次混凝土初凝之前完工。

    （2）混凝土灌注：该过程需要连续进行，距离中心5m的范围内，灌注桩应该在施工结束后的24h开工，避免影响周围的混凝土结构。施工时，应该密切关注孔内土结构的下降和水位情况，时刻测量混凝土的高度。导管提升时，应该保持其垂直且处于中心位置。如果导管发生了卡滞的情况，可以适当的转动。

    5.4 异常情况处理

    卡管。出罐时，隔水栓出现了卡管的情况，或者是由于混凝土结构所造成的堵塞。最好的方式是深入长管进行搅拌，使用吊绳带动导管，或者在导管上安装振捣器使得隔水栓下落。如果不能正常进行，必须将导管全部提出钻孔，然后进行清理和平整，再次灌注。

    钢筋笼上升。为了有效避免钢筋笼上升，一般在混凝土的表层结构以下的1m位置上控制混凝土的浇筑速度。严格控制钢筋笼的上升，不仅能够从根本上改善混凝土的流动性、初凝时间等等方面，将其焊接在钻机支架上，同时还可以分解一部分的顶部支撑力，阻止其出现上升的情况，工程中最常用的方法是在護筒的外侧进行焊接，然后进行抽水、除渣施工，紧接着进行混凝土的浇筑施工。

    6 结语

    当今，港口码头工程水下钻孔灌注桩施工方法运用的越来越广泛，作为港口工程的基础工程之一，在具体施工过程中必须结合实际情况，科学设计，规范施工，针对每一环节都要保质量保安全，比如为适应钻孔灌注桩的长度和直径的扩大，提高其承载能力，所以在应用中，出现了以单根桩为主要设计结构的钻孔桩；还有不断地提升水下钻孔灌注的加固处理技术等等，通过对水下钻孔灌注桩施工工艺的研究，可以更正确的指导施工，提高工程质量，减少工程事故。本文以工程实例的方式，逐步介绍了水下钻孔灌注桩施工的步骤以及针对常见的问题与施工方法进行了分析，希望能够给实际的港口码头施工建设提供一定的经验与参考。

    参考文献：

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