張向東+桂凱飛

摘 要：本文介紹了海南省三沙市XXX3D連接工程在遠(yuǎn)海珊瑚礁地質(zhì)條件下進(jìn)行橋梁灌注樁基礎(chǔ)施工，工程所在地?zé)o任何原材料，都需從大陸通過(guò)船運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)施工條件差，克服各種不利因素順利的完成灌注樁施工，為以后類似的遠(yuǎn)海環(huán)境施工提供了一定的參考。

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)海島礁；珊瑚礁地質(zhì)；灌注樁

中圖分類號(hào)：U443.15 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006—7973（2017）05-0050-03

近年來(lái)，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)家對(duì)遠(yuǎn)海島礁的建設(shè)開(kāi)發(fā)的力度越來(lái)越大，工程項(xiàng)目越來(lái)越多，在遠(yuǎn)海島礁工程中，灌注樁作為樁基基礎(chǔ)，應(yīng)用比較常見(jiàn)，而對(duì)于遠(yuǎn)海島礁珊瑚礁地質(zhì)下，灌注樁的施工工藝，以前的施工經(jīng)驗(yàn)非常少，本文結(jié)合海南省三沙市XXX3D連線工程中橋梁灌注樁施工，對(duì)采用比較成功的沖擊鉆工藝進(jìn)行了介紹，為后續(xù)珊瑚礁地質(zhì)灌注樁的施工提供一定的經(jīng)驗(yàn)參考。

1 工程概況

1.1 基礎(chǔ)概述

3D連接線工程橋梁的橋墩為T(mén)型墩，橋墩下為承臺(tái)，承臺(tái)下基礎(chǔ)為灌注樁（每個(gè)承臺(tái)有2根灌注樁基礎(chǔ)，加寬段為3根），灌注樁總數(shù)為118根，灌注樁混凝土為C35，單根樁長(zhǎng)15m，樁徑為1.4米，樁頂標(biāo)高為-1.0m左右（原地面標(biāo)高為0.1m～0.5m，當(dāng)?shù)仄骄蔽粸?.7m左右）。B島至Z島區(qū)間段有灌注樁65根，Z島至N島區(qū)間段有53根，灌注樁施工過(guò)程中采用設(shè)計(jì)底標(biāo)高進(jìn)行樁長(zhǎng)控制。首先沿橋梁軸線方向修筑一條20m寬的臨時(shí)便道，陸上進(jìn)行灌注樁施工。

1.2 自然條件

1.2.1 氣候條件

施工區(qū)位于熱帶，受熱帶海洋性季風(fēng)氣候影響，工程所在區(qū)域位于低緯度地帶，光照長(zhǎng)，接受到的太陽(yáng)輻射量多，光能充足，熱量豐富，再加上海洋調(diào)節(jié)的作用，終年高溫，全年均為夏季，無(wú)氣候?qū)W意義上的冬、春、秋季，年平均氣溫26～27℃。年平均最高氣溫在29℃左右，年平均最低氣溫在25℃左右，最冷月份（1月）的平均最低氣溫為22℃。

1.2.2 地質(zhì)條件

場(chǎng)地地貌單元為海島淺灘，水深一般1～3米。

在本次勘察35.50m深度范圍內(nèi)，場(chǎng)地揭露地層為第四系全新統(tǒng)海相沉積土（Q4m），根據(jù)地基土的巖性特征由新到老分為①、②共兩個(gè)工程地質(zhì)層。現(xiàn)分述如下：

第①層中砂（Q4m）：場(chǎng)地內(nèi)僅QLZK35～QLZK37、QLZK61、QLZK62、QLZK65號(hào)鉆孔見(jiàn)有揭露，淺黃色、灰白色，稍濕～飽和，松散～稍密狀，以珊瑚、貝殼碎屑中、粗粒為主，上部含少量細(xì)粒，下部含有少量貝殼和珊瑚碎塊，次圓狀，含粘粒<1%。層頂標(biāo)高0.48～4.06m，平均值2.37m；層底標(biāo)高-0.12～1.96m，平均值1.07m；層厚0.50～2.10m，平均值1.30m。

第②層角礫（Q4m）：場(chǎng)地內(nèi)均有分布，淺黃色、黃色、灰白色。飽和，中密狀為主，表層較松散，以珊瑚角礫、碎塊混合貝殼碎屑為主（其中QLZK34、QLZK35號(hào)孔上部含有少量膠結(jié)成巖的海灘巖），棱角狀為主，含粉、粘粒約3%～10%，粒徑一般約為0.5～15mm。局部夾有膠結(jié)成巖的珊瑚礁巖，塊徑一般小于50cm。鉆探施工過(guò)程中大部分鉆孔局部存在漏漿現(xiàn)象。層頂標(biāo)高-0.97～2.34m，平均值0.18m；揭露層厚28.30～35.50m，平均值34.66m。受勘探深度限制，未鉆穿。

2 施工前期準(zhǔn)備

2.1 原材料

本工程所在水泥、砂、石、減水劑、CAP、粉煤灰、鋼筋等原材料，全部從廣東省通過(guò)船運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，確保船舶運(yùn)輸?shù)男剩斑\(yùn)輸?shù)牟牧瞎こ塘枯^大，尤其是水泥、鋼筋等原材不易存儲(chǔ)；另外該施工區(qū)域濕度大，海水腐蝕性強(qiáng)，施工區(qū)域又是臺(tái)風(fēng)多發(fā)地帶，針對(duì)上述情況，水泥采用袋裝水泥，存儲(chǔ)時(shí)設(shè)置水泥平臺(tái)，水泥平臺(tái)比周?chē)孛娓?.5m，水泥平臺(tái)上鋪設(shè)木板，水泥放置木板上，水泥上方覆蓋2層防雨布。鋼筋存儲(chǔ)時(shí)下方墊木枋防潮，防雨布將鋼筋包裹。

2.2 施工機(jī)械配置

本次灌注樁施工現(xiàn)場(chǎng)共進(jìn)場(chǎng)5臺(tái)沖孔式打樁機(jī)，250kw的發(fā)電機(jī)4臺(tái)，挖掘機(jī)2臺(tái)，混凝土罐車(chē)2臺(tái)，0.75m3和0.5m3的攪拌機(jī)各1臺(tái)，裝載機(jī)1臺(tái)，25t的汽車(chē)吊1臺(tái)，施工機(jī)械全部通過(guò)船從大陸運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)。

2.3 施工人員配置

混凝土拌和站配置8人：操作手1人，配料人員6人，罐車(chē)司機(jī)2人，裝載機(jī)司機(jī)1人，挖掘機(jī)司機(jī)2人；樁機(jī)施工人員20人，每臺(tái)機(jī)子4人；鋼筋工5人，起重工2人。

3 施工方法及質(zhì)量控制措施

3.1 施工方法

3.1.1 施工準(zhǔn)備

所有的原材料進(jìn)場(chǎng)后立即送檢，所有原材料合格。

3.1.2 測(cè)量放線

測(cè)量員采用GPS測(cè)放各灌注樁樁位點(diǎn)，釘入鋼釬作為標(biāo)記，并進(jìn)行保護(hù)。

3.1.3 鋼護(hù)筒制作及埋設(shè)

每套鉆機(jī)配置2套鋼護(hù)筒，護(hù)筒內(nèi)徑Φ=1600mm，壁厚10mm，長(zhǎng)度為3.0m。

鋼護(hù)筒埋設(shè)采用反鏟挖掘機(jī)進(jìn)行開(kāi)挖，挖機(jī)開(kāi)挖至珊瑚礁盤(pán)位置，珊瑚礁盤(pán)標(biāo)高在+0.5m，護(hù)筒頂標(biāo)高控制為+3.0m，護(hù)筒埋深為2.0m。鋼護(hù)筒吊裝采用在筒身上焊吊耳、兩點(diǎn)吊工藝。吊車(chē)大小鉤頭同時(shí)掛在護(hù)筒上下兩個(gè)大小鉤鋼絲扣，水平起吊護(hù)筒，通過(guò)大小鉤頭的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使護(hù)筒由水平方向轉(zhuǎn)為垂直方向并插入礁盤(pán)頂面。并復(fù)測(cè)兩條線繩交叉點(diǎn)與護(hù)筒中心與樁位中心線應(yīng)重合，其中心偏差應(yīng)<50mm，豎直傾斜應(yīng)<1/100。護(hù)筒定位后，四周對(duì)稱回填珊瑚砂并壓實(shí)。

3.1.4 泥漿配制

泥漿制備采用人工向孔內(nèi)填粘土后鉆錘沖擊造漿。制漿采用水化快、制漿能力強(qiáng)、粘度大的粘土，確保護(hù)壁效果，泥漿相對(duì)密度控制在1.2～1.4g/cm3、粘度22～30s、含砂率≤4%、膠體率≥95%。

施工過(guò)程中珊瑚碎屑較多，泥漿控制在1.4 g/cm3時(shí)便于將珊瑚碎屑及顆粒帶出，在沖孔完成后泥漿比重逐漸調(diào)整1.2 g/cm3，有利于混凝土的澆筑。

泥漿比重每工班檢測(cè)泥漿性能指標(biāo)1次，終孔后檢測(cè)一次，清空后澆筑混凝土前檢測(cè)一次，確保成孔的質(zhì)量及混凝土澆筑質(zhì)量。

3.1.5 鉆機(jī)就位及鉆孔

根據(jù)地質(zhì)條件特點(diǎn)，采用沖擊鉆成孔。沖擊鉆鉆頭為一次鑄造，鉆頭加焊耐磨合金塊。

鉆機(jī)使用吊車(chē)輔助，在擬施工的樁位就位，并使鉆機(jī)保持水平，對(duì)鉆機(jī)的各個(gè)部件進(jìn)行檢查，尤其底座要平穩(wěn)，在鉆進(jìn)過(guò)程中不應(yīng)發(fā)生位移或沉陷。

沖擊成孔時(shí)，鉆頭為十字型鉆頭，鉆頭直徑1350mm。沖擊鉆機(jī)成孔開(kāi)孔時(shí)先低錘密擊，待鉆孔達(dá)到3.0m深度后，可正常沖擊。沖擊時(shí)在鋼絲繩上作記號(hào)控制沖程，并根據(jù)土質(zhì)的軟硬程度調(diào)整沖程，最大沖程3.0m，防止放繩過(guò)少，導(dǎo)致發(fā)生空錘現(xiàn)象。

每成孔3.0m深后進(jìn)行清渣，然后沖孔，再清渣、沖孔，反復(fù)循環(huán)，直至施工至設(shè)計(jì)孔深。清渣時(shí)選取中空十字封閉型鉆頭，鉆頭直徑600mm。 沖擊成孔過(guò)程中出現(xiàn)護(hù)筒變形、塌孔、卡鉆和掉鉆等情況時(shí)，采取以下補(bǔ)救措施：

（1）護(hù)筒變形：根據(jù)變形程度回填角礫等至變形部位，用沖擊錘反復(fù)沖擊，嚴(yán)重變形的護(hù)筒可拔出重打。

（2）塌孔：塌孔不嚴(yán)重時(shí)，回填至塌孔位置以上，采取改善泥漿性能措施；護(hù)筒底口塌孔時(shí)，采取跟進(jìn)護(hù)筒、下內(nèi)護(hù)筒等方法；塌孔嚴(yán)重時(shí)，立即回填碎石、粘性土、砂漿或混凝土等，待回填物穩(wěn)定后，重新鉆進(jìn)成孔。

（3）泥漿流失過(guò)多：鉆孔內(nèi)泥漿流失過(guò)多時(shí)，采取加稠泥漿、改善泥漿性能或填入粘性土反復(fù)沖擊等措施；

（4）孔深偏斜、彎曲：當(dāng)孔深出現(xiàn)偏斜彎曲時(shí)，采取提鉆至偏斜處，反復(fù)掃孔或回填至偏斜處，重新鉆孔等措施。

（5）卡鉆或埋鉆；當(dāng)出現(xiàn)卡鉆或埋鉆時(shí)，采用沖、吸等方法，將鉆頭周?chē)了蓜?dòng)后提鉆，并采取保持孔壁未定的措施。

（6）掉鉆或落物：掉鉆或落物時(shí)，應(yīng)立即打撈。

3.1.6 清孔及驗(yàn)孔

清孔采用置換清孔法，用砂泵下放至孔底進(jìn)行置換作業(yè)，其優(yōu)點(diǎn)是清孔結(jié)束后孔內(nèi)剩余的鉆渣充分懸浮，并能控制在數(shù)小時(shí)內(nèi)不發(fā)生沉淀。

為防止泥漿污染施工周?chē)?，用砂泵抽出的泥漿采用溜槽回收至泥漿池中，沉淀后重復(fù)使用。

鉆孔結(jié)束后與吊放鋼筋籠之前分別用3mm直徑的細(xì)鋼絲繩栓測(cè)砣測(cè)量孔底深度，兩者差值即為沉渣厚度。二次清孔后確?？椎壮猎穸取?0mm。

3.1.7 鋼筋籠制作及沉放

鋼筋加工制作在鋼筋加工場(chǎng)地加工成型，鋼筋加工前先進(jìn)行調(diào)直、除銹。鋼筋籠成型在成型平臺(tái)上進(jìn)行。

主筋分2節(jié)焊接加工，焊接方法為單面幫條焊，分節(jié)制作時(shí)連接處相鄰主筋長(zhǎng)度錯(cuò)開(kāi)1m組成2個(gè)連接面，確保單個(gè)截面鋼筋接頭不超過(guò)50%；加強(qiáng)筋采用雙面焊，；螺旋箍筋采用單面焊，。幫條焊接應(yīng)確保焊縫厚度s≥10mm（主筋直徑的0.3倍）；焊縫寬度b≥26mm（主筋直徑的0.8倍）。

主筋與加強(qiáng)筋、螺旋箍筋采用點(diǎn)焊，焊點(diǎn)呈梅花狀布置。

焊接時(shí)，先焊接加強(qiáng)筋，后焊接螺旋筋，邊焊邊校正，焊接成整體。為保證吊裝安全，在頭和尾各滿焊3-5圈，防止在吊裝過(guò)程中起吊和鋼筋籠豎直時(shí)受力不均引起焊點(diǎn)開(kāi)焊造成危險(xiǎn)。

鋼筋籠采用25t汽車(chē)吊沉放，采用2點(diǎn)吊，通過(guò)大小鉤頭的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使鋼筋籠由水平方向轉(zhuǎn)為垂直方向并插入孔內(nèi)。沉放時(shí)，注意使籠子居中下放，將鋼筋籠豎直，以防籠子底部插壞孔壁。在籠子吊放過(guò)程中，用垂球測(cè)籠子的垂直度，垂直度控制在1/100以內(nèi)，并做好記錄。

吊入鋼筋籠時(shí)，對(duì)準(zhǔn)孔位輕放、慢放。遇阻時(shí)可隨起隨落或正反旋轉(zhuǎn)使之下放。

鋼筋籠下放至孔底時(shí)，使用護(hù)樁吊十字線將鋼筋籠對(duì)中，確保鋼筋籠平面位置及垂直度滿足規(guī)范要求，鋼筋籠安裝完成后使用3根直徑Φ=25mm鋼筋將鋼筋籠焊接固定在鋼護(hù)筒上，防止鋼筋籠移位或上浮。

3.1.8 導(dǎo)管安裝及混凝土澆筑

采用導(dǎo)管法進(jìn)行混凝土水下灌注。混凝土在拌合站攪拌，混凝土罐車(chē)運(yùn)輸。

導(dǎo)管采用Φ250法蘭鋼管，管節(jié)長(zhǎng)度1.5～3.0m，導(dǎo)管采用剛性導(dǎo)管及快速套接接頭，由一臺(tái)25t汽車(chē)吊吊導(dǎo)管，當(dāng)?shù)踯?chē)達(dá)到起吊極限高點(diǎn)，將導(dǎo)管在孔口處臨時(shí)固定，將上部導(dǎo)管拆除，然后繼續(xù)由汽車(chē)吊吊導(dǎo)管澆筑混凝土。導(dǎo)管頂端連接活底漏斗，首盤(pán)混凝土裝滿整個(gè)活底漏斗后啟動(dòng)活底漏斗開(kāi)關(guān)進(jìn)行混凝土澆筑。

活底漏斗容積大于3m3， 以保證首盤(pán)混凝土能充滿孔底并將導(dǎo)管底端埋入1m以上。

導(dǎo)管法澆筑水下混凝土施工時(shí)注意的問(wèn)題：

（1）混凝土必須連續(xù)澆注不可中斷。

（2）開(kāi)始澆注混凝土?xí)r必須有一定的儲(chǔ)備量，首盤(pán)混凝土能充滿孔底并將導(dǎo)管底端埋入1m以上。

（3）澆注混凝土過(guò)程中，導(dǎo)管埋深不得小于1.5m，為防止埋入深度過(guò)大，致使混凝土流動(dòng)不暢，造成堵塞，甚至造成鋼筋籠上浮，應(yīng)控制導(dǎo)管埋深在2～6m。

（4）提升導(dǎo)管前要先測(cè)量混凝土澆注頂面標(biāo)高，計(jì)算導(dǎo)管埋深，根據(jù)埋深確定拆管長(zhǎng)度。

（5）導(dǎo)管提升與拆除應(yīng)迅速，當(dāng)導(dǎo)管內(nèi)混凝土不滿時(shí)，應(yīng)緩慢灌注混凝土，防止產(chǎn)生高壓氣囊壓漏導(dǎo)管，導(dǎo)管提升時(shí)必須有專人現(xiàn)場(chǎng)指揮，防止鋼筋籠被導(dǎo)管掛住一起提升。

（6）在澆注過(guò)程中，應(yīng)經(jīng)常測(cè)量孔內(nèi)混凝土面的高度，混凝土終灌標(biāo)高要高于設(shè)計(jì)標(biāo)高0.8～1.0m。

（7）完成該樁混凝土澆注所需時(shí)間不可大于混凝土初凝時(shí)間。

混凝土塌落度是水下混凝土進(jìn)入導(dǎo)管前施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制的一個(gè)重要指標(biāo)，施工現(xiàn)場(chǎng)安排試驗(yàn)人員對(duì)每車(chē)混凝土塌落度進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)不符合塌落度要求或和易性差的混凝土不予使用。

3.2 施工質(zhì)量控制

（1）樁孔的直徑、深度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，本工程樁基以深度控制成樁的終孔條件。

（2）孔底的沉渣應(yīng)清理，清孔后的沉渣厚度不大于30mm。

（3）灌注樁用的混凝土自拌，施工過(guò)程中加強(qiáng)混凝土的攪拌質(zhì)量，尤其砂石料露天存儲(chǔ)，砂石料的含水率變化較大，控制好配合比的用水量。

（4）主筋焊接時(shí)確保焊縫飽滿，無(wú)焊瘤、確保焊渣清理鋼筋。

（5）混凝土灌注應(yīng)連續(xù)。每孔實(shí)際灌注混凝土的數(shù)量不得小于計(jì)算體積。

4 施工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及處理措施

4.1 泥漿含砂量大

前期灌注樁制作泥漿所用的粘土含砂量較大，在成樁過(guò)程中施工泥漿無(wú)法及時(shí)將孔渣清除，施工效率低下，每根樁成樁時(shí)間為48個(gè)小時(shí)；后期要求更換配制泥漿粘土后，配制的泥漿粘度好，泥漿含砂率低，施工過(guò)程中能及時(shí)將孔渣清除，施工速度大大提高，每根樁成樁時(shí)間縮短為30小時(shí)。

4.2 塌孔及漏漿

灌注樁靠近中島區(qū)域出現(xiàn)不同程度的塌孔和漏漿情況：根據(jù)地勘資料顯示該地區(qū)下方角礫較大，地勘過(guò)程中出現(xiàn)不同程度的漏漿情況，針對(duì)上述情況后，向泥漿內(nèi)加入水泥，增加泥漿濃度及粘度進(jìn)行護(hù)壁。

4.3 埋鉆

在施工灌注樁時(shí)出現(xiàn)埋鉆情況，埋鉆原因由于施工過(guò)程中出現(xiàn)突然停電未能及時(shí)將鉆頭提起，之后又出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，導(dǎo)致鉆頭被埋。處理措施采用高壓水槍對(duì)成渣進(jìn)行沖洗，將鉆頭周?chē)燎宄筇徙@，并采取防止孔壁踏孔的措施。

5 遠(yuǎn)海施工時(shí)注意事項(xiàng)

5.1 施工準(zhǔn)備

工程開(kāi)工前，必須提前謀劃好，所有施工細(xì)節(jié)必須考慮面面俱到，工程所有人、機(jī)、料都來(lái)源于大陸，運(yùn)輸船舶的組織及運(yùn)輸過(guò)程中耽擱時(shí)間較長(zhǎng)，一旦一個(gè)環(huán)節(jié)未考慮周到，將直接影響工程的進(jìn)度，造成損失較大。

5.2 原材料的儲(chǔ)備

現(xiàn)場(chǎng)水泥、砂石等大宗材料必須能夠保證20天的使用儲(chǔ)備量，少量材料一次進(jìn)場(chǎng)，同時(shí)考慮材料的損耗，做到寧多勿少的原則，材料的運(yùn)輸受海況的影響較大，一旦無(wú)法及時(shí)補(bǔ)救，直接造成工期耽擱，人員機(jī)械窩工。

5.3 機(jī)械設(shè)備配置

遠(yuǎn)海施工的所用常用機(jī)械設(shè)備按照大陸施工的1.2倍配置，同時(shí)易損件及消耗品按照大陸2倍配置。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上，對(duì)于遠(yuǎn)海島礁珊瑚礁地質(zhì)，灌裝樁施工選擇沖擊鉆施工，工藝比較適合，同時(shí)總結(jié)出的遠(yuǎn)海島礁施工過(guò)程存在問(wèn)題及施工過(guò)程中需要注意的細(xì)節(jié)，為后期的遠(yuǎn)海島礁項(xiàng)目施工提供的一些借鑒經(jīng)驗(yàn)。

另外，對(duì)于遠(yuǎn)海島礁的灌注樁的樁基承載力檢測(cè)，由于受現(xiàn)場(chǎng)條件限制，建議采用自平衡法進(jìn)行檢測(cè)。

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