碼頭工程水上鉆孔樁施工技術(shù)及控制要點(diǎn)分析

碼頭工程水上鉆孔樁施工技術(shù)及控制要點(diǎn)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(qiáng)等特點(diǎn)，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(shí)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(diǎn)1技術(shù)特點(diǎn)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(jì)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(jiǎn)單、適用性強(qiáng)、成本低廉等優(yōu)勢(shì)，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(shí)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(huì)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(shì)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(huì)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(diǎn)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(diǎn),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(hù)筒埋設(shè)，而只有準(zhǔn)確放樣，才能夠保證護(hù)筒埋設(shè)滿足要求。水上鉆孔施工中的護(hù)筒埋設(shè)需要進(jìn)行錘擊打入，這一過程中需要通過護(hù)筒明確樁中心，為鉆機(jī)中心處理提供便利。在鉆孔過程中，鉆孔機(jī)的控制極為關(guān)鍵，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注其水平和垂直度的控制。第二，護(hù)筒埋設(shè)。水上鉆孔樁施工技術(shù)對(duì)護(hù)筒的質(zhì)量要求較高，需設(shè)法保證護(hù)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(hù)筒，且需要存在大于鉆孔直徑的護(hù)筒，具體基于鉆頭選擇確定護(hù)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(hù)筒直徑，如施工選擇水鉆，則需要存在大于鉆孔直徑40cm的護(hù)筒直徑。在具體埋設(shè)護(hù)筒的過程中，需保證坑底與四周含水量處于最佳狀態(tài)，護(hù)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(hù)筒和鉆頭間出現(xiàn)碰撞，如護(hù)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(shí)通過黏土開展填實(shí)，處理。如護(hù)筒在鉆孔施工中移動(dòng)，則需要重新安裝護(hù)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(shí)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(hù)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(shí)際情況確定，否則鉆進(jìn)成孔過程很容易出現(xiàn)卡鉆、鉆機(jī)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(shí)清理孔底，出現(xiàn)沉降的泥漿很容易引發(fā)塌孔問題。對(duì)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(jī)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?cái)?、除銹、焊接等處理，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)需要嚴(yán)格落實(shí)，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(duì)準(zhǔn)，并及時(shí)清除遇到的障礙物，安裝過程不得出現(xiàn)強(qiáng)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(shí)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(jì)進(jìn)行灌注，這一過程需關(guān)注混凝土材料的流動(dòng)性特點(diǎn)，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(shí)按照40mm控制石料最大粒徑，混凝土的運(yùn)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(shí)，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(hù)工作，同時(shí)需要及時(shí)開挖露出聲測(cè)管，在完成符合標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)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(duì)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(dòng)管道，避免下落受阻、堵管等問題出現(xiàn)［3］。2實(shí)例分析1工程概況為提升研究的實(shí)踐價(jià)值，本文以某碼頭工程作為研究對(duì)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(tái)的寬度、長(zhǎng)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(tái)由上鋪面板組成。碼頭平臺(tái)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(tái)、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(shí)踐進(jìn)行深入探討。測(cè)量放樣基于平臺(tái)，需要對(duì)樁基位置進(jìn)行準(zhǔn)確放樣，四個(gè)護(hù)樁通過中心點(diǎn)牽引出，同時(shí)通過油漆標(biāo)示護(hù)樁并做好保護(hù)處理，這能夠?yàn)楹罄m(xù)水中鉆孔樁施工的順利開展提供依據(jù)。鋼護(hù)筒施工在進(jìn)行水中鉆孔樁施工前，需要制作鋼護(hù)筒，案例工程主要采用兩種規(guī)格的樁基鋼護(hù)筒，分別為0220cm.0240cm,鋼護(hù)筒定尺長(zhǎng)度加工在工廠完成，每節(jié)長(zhǎng)度控制在10m內(nèi)，分節(jié)對(duì)接基于實(shí)際需要在施工現(xiàn)場(chǎng)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(hù)筒制作后，配合使用振動(dòng)錘和履帶吊進(jìn)行鋼護(hù)筒下沉施工，首先需要設(shè)置設(shè)定位架于平臺(tái)樁位處，之后將第一節(jié)鋼護(hù)筒安裝于導(dǎo)向架內(nèi)，導(dǎo)向架與護(hù)筒的固定需通過臨時(shí)焊接實(shí)現(xiàn)。進(jìn)一步對(duì)第二節(jié)護(hù)筒進(jìn)行準(zhǔn)確定位，并通過焊接連接第一節(jié)護(hù)筒，將臨時(shí)焊接處割除，即可進(jìn)行護(hù)筒下放。通過循環(huán)施工，可得到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的鋼護(hù)筒，在護(hù)筒上口將吊裝的振動(dòng)錘連接牢固，開展震動(dòng)下沉處理，如下沉后的鋼護(hù)筒需要進(jìn)一步加長(zhǎng)，震動(dòng)下沉需要在對(duì)接后進(jìn)一步開展，最終保證鋼護(hù)筒到達(dá)設(shè)計(jì)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(chǎng)實(shí)際情況，施工單位針對(duì)性開展了泥漿池建設(shè)，其深度、寬度、長(zhǎng)度分別為1.6m、2.5m.3.5m,泥漿攪拌機(jī)負(fù)責(zé)泥漿的現(xiàn)場(chǎng)拌制，之后向鉆孔灌注樁內(nèi)注入，具體采用膨潤(rùn)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(chǎng)條件，工程選用沖擊鉆機(jī)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(jī)固定。需結(jié)合懸掛錘頭規(guī)格完成鉆機(jī)就位，保證樁基中心與錘頭中心對(duì)齊，計(jì)算配重過程需要充分考慮錘進(jìn)時(shí)的沖量，保證工作過程中機(jī)具穩(wěn)定。第二，檢查機(jī)具。鉆機(jī)需要在使用前進(jìn)行檢查，明確工作狀態(tài)，同時(shí)做好對(duì)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(zhǎng)度，同時(shí)設(shè)置繩卡于靠近錘頭處，具體數(shù)量為2個(gè)，遠(yuǎn)離錘頭外的繩卡需要設(shè)置3個(gè)，為用于緩沖，需按照10?20cm控制間距。卷?yè)P(yáng)機(jī)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(yàn)，保證其性能達(dá)標(biāo),同時(shí)鉆進(jìn)過程需要對(duì)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(shí)的鉆頭不得與護(hù)筒底部、護(hù)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(jì)高程后，需要進(jìn)行孔深測(cè)量，測(cè)量需圍繞護(hù)筒四周的四個(gè)點(diǎn)進(jìn)行，以此明確孔底水平情況，必要時(shí)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(jì)孔深的實(shí)際孔深。如存在近似水平的孔底，在完成數(shù)據(jù)的記錄測(cè)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(cè)，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(shí)檢測(cè)，在泥漿的黏度、含砂率分別控制為18?24s、V4%時(shí)，清孔作業(yè)可以停止。如存在過長(zhǎng)清孔時(shí)間，可定時(shí)提動(dòng)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(jì)要求控制鋼筋籠的尺寸和質(zhì)量，同時(shí)加工過程中分段進(jìn)行編號(hào)，運(yùn)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(duì)準(zhǔn)鉆孔中心豎直插入鋼筋籠。對(duì)于入孔的鋼筋籠，其平面位置需要結(jié)合護(hù)樁開展檢測(cè)和調(diào)整，滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)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(hù)層鋼筋的事先焊接，以此避免鋼筋籠傾斜、移動(dòng)、上浮等問題出現(xiàn)。綁扎完鋼筋籠后還需要進(jìn)行聲測(cè)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(shí)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(yàn)確定的編號(hào)順序，入孔前需要對(duì)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(cè)，只有檢測(cè)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(yùn)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