海上灌注桩的施工

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摘要：随着近年来我国经济的飞速发展，海上施工也在随之发展，目前众多海上施工项目的开展，对我国海上施工提供了广大的发展空间。海上灌注桩施工成为海中基础的主要形式之一，桩基础施工质量和进度制约着整体的施工质量和进度。

关键词：海上、灌注桩、施工

中图分类号： U443 文献标识码： A

浙江省温州市某综合码头平台为高桩梁板式，平面型式为东侧系缆墩的“┒”形的顺岸栈桥式，平台下横梁直接与桩基相连，桩基采用φ1200mm嵌岩灌注桩，嵌岩深度不小于3 m。码头平台尺寸为114 m×17 m，横向排架间距为6m,纵向桩间距为4m,其中1～15轴每排4根桩，16～20轴每排5根桩；在码头平台东侧22 m处设系缆墩一座，平面尺寸为6 m×6 m，基础采用4根桩；栈桥平台平面尺寸为91 m×12m，纵向排架间距为13m,横向桩间距为4m，其中Q1轴为4根桩，Q2～Q8轴每排三根桩，整个下部基础合计114根灌注桩。

1、工程特点

（1）本工程桩基采用φ1200mm嵌岩灌注桩，长度11～36m，要求嵌入中等风化岩不小于3.0m。基桩施工完毕后将随机抽取5根桩进行基桩高应变动力检测，剩余109桩进行基桩反射波检测；

(2)持力层基岩产状起伏大,易造成孔斜及局部施工平台钢管桩失稳；持力层基岩抗压强度高，基桩入持力层深，如采用钻孔灌注桩工艺，入持力层后将进尺缓慢；

(3)潮汐、风浪影响：由于在海面上作业，每天受到潮汐、风浪影响；

2、施工工艺选择

桩入基岩持力层深达3m,同时持力层基岩产状起伏大，抗压强度高，根据该地层情况，采用正循环的冲击成孔工艺。

3、施工流程

施工准备施工平台搭设护筒埋设成孔、成桩凿桩头、检测平台拆除。

施工工艺

4.1泥浆制备

由于现场施工条件的限制，拟用桩预埋护筒作为泥浆池和储浆池。在孔口安置3PN泥浆泵一台进行清孔、返流，泥浆回流采用2PN泥浆泵直接通入护筒内进行孔内送泥浆，以此实行泥浆循环。

泥浆用原土和海水进行配置，由于海水富含Na+、Ca+等阳离子，PH值偏低，泥浆中的粘土易凝聚和沉淀分离，胶体率低、稳定性差。因此为达到好的护壁及清孔效果，在泥浆中掺入0.1%～0.3%的纯碱，增大泥浆的PH值，提高泥浆的胶体率和稳定性，降低失水量。泥浆的性能指标如下：相对密度1.10～1.20t/m3 ,粘度16 ～22Pa.s ，含砂率

4.2成孔

冲击钻头采用十字钻头，高度为2m左右，重3.5T,钻头直径为1.14～1.16m，比设计孔径小4～6cm。具体冲击参数如下：

（1）开孔：开孔时低锤密击，当锤头上端未下到护筒底部时，要求采用≤0.5m的小冲程进行冲进，以后再逐渐加大冲程。

（2）在淤泥质土层，冲程长度限制在1～1.5m，目的是增加锤头在该层的运行机会，使孔径扩大，以防挤夹锤头。

（3）中风化岩，采用大小参数交错的方式进行。

钻孔作业分班连续进行。填写的冲孔施工记录，交接班时应交代钻进情况及下一班应注意事项。注意地层变化，在地层变化处均应捞渣取样，判明后记入记录表中并与地质剖面图核对。

4.3钢筋笼制作与安装

（1）本工程钢筋笼通长配筋，主筋为32Ф25，为了缩短钢筋笼吊装时间，本工程钢筋笼主筋采用滚轧直螺纹钢筋连接；

（2）为了保证钢筋笼在运输过程中不变形，我们将加强筋由Ф18@2000mm改为2Ф18@2000mm，并且在每节钢筋笼两端设置Ф25钢筋十字内撑架；

（3）顶笼安装完毕后，，在其顶部加强筋上四个方位用钢筋焊接支撑，然后下入孔内，四根支撑顶住护筒，以保证钢筋笼居于护筒中心。

4.4砼施工

4.4.1砼的搅拌和运输

现场设立临时砼搅拌站，在输送泵边安装固定吊车，多功能驳靠近固定吊车，然后用固定吊车进行混凝土吊运。

4.4.2水下混凝土灌注

水下混凝土采用导管法灌注。灌注导管选Φ258mm游轮式连接导管,加“O”型密封圈，以保证密封可靠，首次灌注前要进行灌注导管的水密试验，发现不合格的导管要及时更换。

灌注前一切准备工作就绪后，开始浇灌水下砼，具体技术要求如下：

初灌量应保证导管埋深不小于0.8m；

(2)混凝土拌和物应检查其均匀性和坍落度等，如不符合要求，进行第二次拌和，二次拌和后仍不符合要求时不得使用；

(3)首批混凝土拌和物下落后，混凝土应连续灌注；

(4)在灌注过程中，保持孔内水头；

(5)在灌注过程中，灌注埋管深度控制在2～6m；

(6)灌注过程中，要勤测量，勤记录，以准确掌握灌注高度和埋管深度，避免拔管过多造成桩身夹泥或断桩等质量事故产生和因埋管深度过大而造成埋管事故；

5、问题及主要技术措施

5.1钢筋笼连接方式处理

钢筋笼通长配筋，主筋为32Ф25,加强筋为Ф18@2000mm,原设计主筋用单面搭接焊的方式进行连接。由于海上风浪大，吊车吊钩易摆动，钢筋笼不易对位且存在较大安全隐患，项目部改用钻机卷扬机安放钢筋笼，并将钢筋笼制作为4.5m一节，这样每套钢筋笼约为7节。如果采用单面搭接焊，每两节笼连接约费1:10 h,这样每套钢筋笼连接约费时7h。在这种情况下，项目部与设计单位联系并征得对方同意，将连接方式改为滚轧直螺纹钢筋连接，每套钢筋笼安放约费时2h,节约5小时，同时为了保证钢筋笼不变形，我们将加强筋由Ф18@2000mm改为2Ф18@2000mm。

5.2漏失处理

5.2.1在成孔、清孔过程中泥浆漏失

施工第一根桩16-E至12.6m时发生泥浆漏失,护筒内外水面持平，无法冲进。分析原因为：一是该深度为粉砂层，泥浆易漏失；二是退潮时护筒内外水头差达4.8m(+3.0m,-1.8m)，护筒底部砂层被压穿。在泥浆中投入大量粘土，静置约72h，将泥浆密度控制在1.3～1.5范围内，然后在钻头通过护筒底部时小冲程冲进。同时退潮时将护筒里泥浆抽入泥浆池，降低护筒内泥浆面；涨潮时将泥浆抽入护筒，提高护筒内泥浆面，缩小护筒内外水位高差。

5.2.2灌注过程中混凝土漏失

16-C灌注至余7m时混凝土漏失，混凝土面不见上升，导管埋深3m。停止继续灌注，用泥浆泵抽出护筒内泥浆，降低水头，然后每20min灌入0.5m3,确保混凝土的流动性，同时等待潮水上涨。最后约4m无法灌注上来，人工进行清理，检测合格后经设计同意进行接桩。分析混凝土漏失原因为砂层顶板埋深低或砂层过薄，护筒打入砂层不深或根本没有打入砂层，砂层上覆层对砂层压力不足，以致混凝土在上升过程中顶穿护筒底以上覆盖地层而漏失。对混凝土漏失情况多发区域予以跟进3.0m护筒解决。

5.3断桩

14-A在灌注6m后发生堵管，反复提冲导管及用振动锤进行振捣未果，为防止导管内外固结，将导管提出混凝土面进行清理，混凝土灌注失败，形成断桩。分析原因为混凝土坍落度小，混凝土保水性差，泌水严重以致固结。同时用吊车起吊钢筋笼中单根钢筋，希望能破坏混凝土的固结同时将钢筋一根根拉出混凝土面，但没能成功。

处理方法：原桩位冲除废桩，重新成桩。

低潮位时，用泥浆泵抽出孔内泥浆，人下入孔内割除漏出泥浆面的钢筋笼，重新下入导管清孔，并用C20混凝土重新进行灌注，混凝土面高出剩余钢筋笼面30cm。7天以后在原桩位重新冲击成孔，至原终孔深度终孔，同时重新安放钢筋笼、灌注成桩。

6结语

（1）工程的难点在于平台的搭设。平台的搭设受到多功能驳、吊车、波浪、潮位、风、荷载、人员安全及可操作性等诸多因素的影响，在确定平台搭设方案时必须予以综合考虑。

（2）由于施工场地、设备的限制，吊车不能随意移动，如果在成本允许的前提下，在现场安装几部码头吊，将极大提高工作效率和降低安全风险。

(3)泥浆漏失以后单纯依靠调整泥浆性能也许可以解决泥浆漏失问题，造价低廉但不能避免混凝土漏失问题，存在质量隐患，采用跟进护筒的方法在技术、质量上是好方法，但造价高昂的同时可能根本不会发生混凝土漏失；对已经发生混凝土漏失的桩孔而言，所有的方法都只是补救措施，效果具有不确定性。

（4）目前完成了90根桩的检测任务，其中5根为基桩高应变动力检测，其余为反射波检测，全部为一类桩。

参考文献 ：

[1] 《港口工程灌注桩设计与施工规程》（JTJ248-2001）

[2] 《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）