劉輝

【摘 要】為了尋求海上平臺大斜率整樁嵌巖成樁工藝，加快施工進(jìn)度，保證樁基施工質(zhì)量，降低綜合施工成本，依托惠州港燃料油調(diào)和配送中心30萬噸碼頭工程進(jìn)行研究，并取得良好的效果。

【Abstract】In order to seek the pile forming process of the whole pile with high slope of the offshore platform， speed up the construction progress， guarantee the quality of the pile foundation construction， and reduce the comprehensive construction cost， the research of Huizhou Port fuel oil blending and distribution center 300，000 tons wharf project is carried out， and a good results have been achieved.

【關(guān)鍵詞】海上平臺；大斜率；整樁嵌巖

【Keywords】 offshore platform； large slope； whole pile rock socketed

【中圖分類號】TU29 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）03-0189-03

1 概述

隨著我國海域經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，大量沿海城市正興建眾多高樁多功能泊位碼頭，碼頭及其構(gòu)筑物多采用海上樁基礎(chǔ)。為滿足樁基礎(chǔ)承壓、抗拔、抗剪和垂直要求，提高樁基穩(wěn)定性和泊位碼頭安全性，樁基礎(chǔ)部分設(shè)計(jì)為嵌巖灌注斜樁，且樁端持力層進(jìn)入中、微風(fēng)化基巖中。海上斜樁在搭設(shè)的簡易鋼平臺上施工，一般的普通回轉(zhuǎn)鉆機(jī)難以傾斜安裝，斜樁成孔困難大；采用可調(diào)節(jié)大角度成孔的旋挖鉆機(jī)施工，受旋挖鉆機(jī)自重太大的影響，普通鋼結(jié)構(gòu)平臺難以滿足施工要求；而選擇采用沖擊鉆機(jī)成孔，普通的十字沖擊鉆頭頻繁上下會掛鋼管底口，另外在平臺上泥漿循環(huán)及孔底清孔，以及灌注混凝土?xí)r導(dǎo)管固定就位等等，都給斜樁成孔、清孔、灌注成樁帶來較大困難，難以滿足進(jìn)度、質(zhì)量要求。

2 依托項(xiàng)目概況

惠州港燃料油調(diào)和配送中心30萬噸碼頭工程位于惠州市大亞灣區(qū)馬鞭洲島附近的東側(cè)海域，結(jié)構(gòu)形式為高樁墩臺式，本工程整樁嵌巖共72根，其中碼頭區(qū)47根，引橋區(qū)25根，采用沖孔鉆機(jī)施工、泥漿護(hù)壁、沖擊成孔、導(dǎo)管法灌注水下砼的方法。

碼頭樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為“鋼管樁+鉆孔灌注嵌巖樁”，樁基礎(chǔ)部分設(shè)計(jì)為整樁嵌巖斜樁。嵌巖斜樁施工工序流程為先采用海上專用打樁船施工預(yù)制鋼管斜樁，鋼管樁樁端錘擊下沉至強(qiáng)風(fēng)化巖底或中風(fēng)化巖層頂面，再采用鉆（沖）孔樁機(jī)在鋼管樁內(nèi)入巖成孔，使樁端嵌入中風(fēng)化或微風(fēng)化巖層內(nèi)，深度為進(jìn)入中風(fēng)化巖層5倍樁徑（鋼管樁直徑為1200mm，既進(jìn)入中風(fēng)化巖層6m），鉆頭的上下直徑相同，長度約為8m，鉆頭體頂端保持在鋼管樁內(nèi)，有利于導(dǎo)正鉆孔和鉆頭不發(fā)生偏位，樁芯放

置13.5m鋼筋籠，再澆筑13.5m高水下C40不收縮混凝土最后再下入鋼筋籠、灌注水下混凝土成樁，使斜樁錨入堅(jiān)硬基巖中。

海上大斜率整樁嵌巖施工一直是國內(nèi)外的施工難題，本工程嵌巖斜樁施工最大斜率達(dá)到3：1（角度18.43o），施工成樁困難，由于海上搭設(shè)的簡易鋼平臺上施工難以滿足大角度旋挖鉆機(jī)施工，只能采用沖擊鉆機(jī)成孔，但是普通圓形長筒錘施工經(jīng)常發(fā)生卡錘和進(jìn)尺較慢的情況，難以滿足進(jìn)度、質(zhì)量要

求。

3 現(xiàn)場施工情況

3.1 成樁情況

施工前期采用普通的十字形鉆頭沖擊成孔施工，初期的22根整樁嵌巖普遍出現(xiàn)成樁困難，進(jìn)尺緩慢及卡錘的情況，平均一根樁的成孔時(shí)間在20d左右，效率低下，嚴(yán)重影響項(xiàng)目進(jìn)度。為此項(xiàng)目部成立了攻關(guān)小組，對初期22根成樁情況進(jìn)行跟蹤，發(fā)現(xiàn)影響成樁進(jìn)尺緩慢及卡錘的原因，主要有以下兩項(xiàng)：

①十字形鉆頭沖擊成孔，使得底部成孔不圓潤，加之錘頭過重，沖擊過程中易發(fā)生端部向下傾斜的情況，導(dǎo)致發(fā)生卡錘的情況；

②樁身圓筒排渣情況不理想，使得沖孔過程中進(jìn)尺較為緩慢。

為此，針對上述兩種原因分析，通過與現(xiàn)場施工人員進(jìn)行溝通和研究，對現(xiàn)有的樁錘進(jìn)行改造，以滿足成樁進(jìn)度要求。

3.2 樁錘改造

3.2.1 針對第①種情況

在大斜率斜樁嵌巖成孔過程中由于樁錘貼著鋼管樁一側(cè)沖孔，會導(dǎo)致樁錘錘牙過長一側(cè)先入巖，從而導(dǎo)致卡錘返工。同時(shí)，為確保斜樁的成孔質(zhì)量，一般斜樁沖擊鉆筒長度至少為入巖成孔深度的1.5倍，鉆進(jìn)過程中至少保持沖擊鉆筒0.2倍長鉆進(jìn)深度始終處于鋼管樁內(nèi)，以避免樁孔偏斜的情況發(fā)生。

為此，進(jìn)行兩方面的改造：

第一，專門設(shè)計(jì)一種可調(diào)節(jié)筒式?jīng)_擊鉆頭。沖擊鉆頭由三部分組成，即：筒鉆底部鉆頭、中間可調(diào)節(jié)式鉆筒、頂部提引裝置。本項(xiàng)目斜樁入巖深度為6m，筒式鉆頭直徑1.1m，鉆頭總長8m；

第二，將突出的十字形錘頭嵌進(jìn)樁筒內(nèi)，將錘牙縮短至與樁錘錘身齊平，同時(shí)在樁錘周身焊接楔形向內(nèi)錘牙，保證進(jìn)行均勻避免卡錘。

3.2.2 針對第②種情況

在樁錘周邊按10cm間距焊接圓鋼，圓鋼成螺旋狀圍繞樁身，保證樁錘居中，利用泥漿的浮力及導(dǎo)向鋼筋的輔助作用使樁錘發(fā)生自轉(zhuǎn)，保證成孔圓潤。其原理為：

第一，通過樁錘周身焊接的鋼筋導(dǎo)向來避免樁錘鋼板直接與鋼管樁發(fā)生摩擦，通過鋼筋可以有效的保護(hù)樁錘并且可以保證樁錘始終居中；

第二，導(dǎo)向鋼筋的設(shè)置可以使樁錘在沖擊成孔過程中，發(fā)生自轉(zhuǎn)，保證成孔圓滑及提高鉆進(jìn)效率，同時(shí)可以將巖渣通過鋼筋間距空隙部分及時(shí)排出，解決了成樁進(jìn)尺緩慢的問題。

3.3 改造后施工情況

通過一系列的樁錘改造，對后續(xù)的沖擊成樁情況進(jìn)行跟蹤，卡錘幾率大大降低，樁錘進(jìn)尺速度明顯加快，平均的一根沖孔成樁時(shí)間從之前的20d/根，降低到7d/根，施工進(jìn)度得到明顯的改善，大大降低了項(xiàng)目施工成本。

4 適用范圍

① 適用于在鋼管樁內(nèi)或鋼護(hù)筒內(nèi)施工。

② 適用于海上預(yù)先搭設(shè)的簡易平臺上施工。

③ 適用于樁身直徑φ800～1500mm、樁長≤75m、樁身傾斜度3：1以內(nèi)（20°以內(nèi)）斜樁施工。

5 沖孔成樁操作要點(diǎn)

5.1 樁機(jī)要點(diǎn)

① 本工程斜樁直徑為1.2m，鉆頭重量為5t，沖孔樁機(jī)選用型號為JK-6。

② 樁機(jī)到達(dá)指定位置后，鋪墊枕木，并將鉆機(jī)固定，采用十字交叉法對中孔位。

③ 筒式鉆頭采用吊車先部分下放到樁孔內(nèi)，將樁機(jī)鋼絲繩與鉆頭連接牢固，檢查合格后撤走吊車。針對斜樁的特殊性，為避免樁機(jī)傾覆，鋼絲繩一般與樁機(jī)水平線成銳角，通常采用反打施工。

④ 根據(jù)樁位和打入方式布置樁機(jī)，確保樁機(jī)水平穩(wěn)固，與原鋼管樁在一個(gè)平面，且保證鉆頭拉繩與孔徑方向一致，定期檢查，如拉繩與孔徑方向有偏斜，則及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

⑤成孔過程中至少保證鉆頭有0.2倍鉆進(jìn)深度在鋼管樁內(nèi)。

5.2 泥漿循環(huán)系統(tǒng)布置

① 泥漿循環(huán)系統(tǒng)包括泥漿池、泥漿泵、泥漿旋流器、泥漿輸送管等。

② 考慮到嵌巖段施工長度一般較短，以及平面上位置受到限制，每一臺機(jī)配一個(gè)簡易約2.5m3泥漿循環(huán)系統(tǒng)，可滿足施工要求。

③泥漿粘度可以控制在18～25s，含砂率1%～3%左右，成孔時(shí)泥漿比重控制在1.20～1.25，以提高其懸浮攜帶鉆渣的能力。

④泥漿循環(huán)過程中的鉆渣通過雙層濾網(wǎng)篩選過濾，濾后泥漿循環(huán)使用，濾渣集中清運(yùn)處理。

5.3 沖擊成孔

① 開始沖孔時(shí)低錘密擊，開孔2m內(nèi)，沖程高度控制在1.0～1.5m左右，鉆進(jìn)過程中派專人觀察渣樣的變化，及時(shí)判別是否進(jìn)入持力層。

② 沖擊至中風(fēng)化巖層后反復(fù)小沖程沖擊，沖程高度可以取0.5～0.8m，待樁孔全斷面進(jìn)入基巖后，再進(jìn)行正常沖擊，以防因基巖面傾斜導(dǎo)致孔斜。

③泥漿循環(huán)與沖孔過程同步進(jìn)行，在沖擊鉆頭底部穿越鋼管樁時(shí)及時(shí)添加膨潤土加大泥漿濃度增強(qiáng)護(hù)壁效果，并隨時(shí)測定和調(diào)節(jié)泥漿比重。

④ 進(jìn)入基巖面后經(jīng)常測量孔深，任何情況下整個(gè)鉆頭不得穿過鋼管樁底，否則會造成嵌巖段樁孔偏斜，使得鉆頭滑脫并在提升時(shí)卡在鋼管樁下沿造成埋鉆事故。

⑤終孔：入中風(fēng)化巖層6m，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

6 效益分析

該樁錘技術(shù)改造無論是在施工效率、工程質(zhì)量，還是在現(xiàn)場文明施工、工程項(xiàng)目成本控制上，都突顯出優(yōu)越性，解決了海上平臺大斜率整樁嵌巖施工成孔難題，提供了一種創(chuàng)新的施工工藝，使得惠州港30萬噸碼頭項(xiàng)目得以順利進(jìn)行，節(jié)省了施工成本，得到了各方的一致好評，取得了顯著的社會效益，值得推廣。