姚國強(qiáng)、張建平

（江西省路港檢測(cè)中心有限公司，江西南昌330200）

0 引言

在吞吐量不斷提升的經(jīng)濟(jì)背景下，高樁碼頭因優(yōu)越的結(jié)構(gòu)和功能優(yōu)勢(shì)，得到越來越廣泛的應(yīng)用。在應(yīng)用需求的推動(dòng)下，高樁碼頭的建設(shè)施工技術(shù)水平也在大步提高。高樁碼頭工程的核心施工技術(shù)難點(diǎn)之一，就是嵌巖樁施工技術(shù)。嵌巖樁是基樁穿透蓋覆層、樁底直接嵌入基巖、樁體全部或部分埋在巖石中的樁型。嵌巖樁借助強(qiáng)大的嵌巖力，可以提供較好的抗震、抗風(fēng)能力，維護(hù)高層建筑和高層結(jié)構(gòu)的安全性，并且具有施工方法多、地質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。嵌巖樁的質(zhì)量十分關(guān)鍵，在碼頭工程中甚至直接關(guān)系到整個(gè)碼頭工程的質(zhì)量?；诠こ虒?shí)例，就高樁碼頭工程的嵌巖樁施工技術(shù)展開分析、探討，為同類工程提供借鑒，助力建設(shè)安全、牢固的水工嵌巖樁工程。

1 嵌巖樁的特征表現(xiàn)

隨著城市化規(guī)模的不斷擴(kuò)大和發(fā)展，城市的各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施也要不斷地跟進(jìn)，提升基礎(chǔ)設(shè)施的質(zhì)量，加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。對(duì)于城市地區(qū)的港口工程建設(shè)工作而言，應(yīng)當(dāng)注重工程建設(shè)的質(zhì)量，為城市地區(qū)的居民出行提供安全保障。如果能利用嵌樁巖進(jìn)行港口工程的建設(shè)，那么能大大提高港口工程建設(shè)的質(zhì)量。利用該結(jié)構(gòu)能夠幫助提供支撐，但同時(shí)也會(huì)造成被嵌入部分的混凝土形變，長(zhǎng)此以往會(huì)導(dǎo)致嵌巖樁周圍的摩擦力不斷增加。

2 嵌巖樁的載荷傳遞特征

利用這一技術(shù)進(jìn)行港口工程的建設(shè)工作時(shí)，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)于技術(shù)手段的管理，保證技術(shù)手段符合工程施工的標(biāo)準(zhǔn)。利用嵌巖樁施工技術(shù)進(jìn)行港口工程的施工作業(yè)可以調(diào)節(jié)樁體結(jié)構(gòu)的摩擦力，從而增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。通過該施工技術(shù)，可以增強(qiáng)樁兩端的摩擦力。樁的上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)都會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的位移，當(dāng)受到的壓力到達(dá)一定數(shù)值之后，摩擦力的數(shù)值將會(huì)達(dá)到頂峰，從而產(chǎn)生向下的作用力，這就是嵌巖樁的壓力分解過程。

3 工程概況

案例為集裝箱碼頭，高樁寬平臺(tái)結(jié)構(gòu)，10 萬噸級(jí)，總長(zhǎng)700.0m，航道平均寬度為56.0m，前碼頭沿泥面設(shè)計(jì)標(biāo)高-17.6m。工程包括兩個(gè)5 萬噸級(jí)的梁板式高樁碼頭。項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，Φ1200 與Φ2200 鋼管主骨嵌巖樁共有282 根，全部為直樁，主要分布在前平臺(tái)、后平臺(tái)與碼頭樁基中。嵌巖樁混凝土分別為C35 和C40。

工程應(yīng)用嵌巖樁測(cè)量步驟如下：按設(shè)計(jì)需求隨機(jī)選取5 根嵌巖樁，進(jìn)行鉆孔取芯實(shí)驗(yàn)。使用超聲波對(duì)每根嵌巖樁進(jìn)行混凝土完整性檢測(cè)，再抽樣選取3 根開展鉆孔取芯實(shí)驗(yàn)。對(duì)超聲波質(zhì)量有問題的樁再次進(jìn)行鉆孔取芯實(shí)驗(yàn)。

4 嵌巖樁施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1 搭設(shè)施工平臺(tái)

嵌巖樁施工平臺(tái)的搭建原則為：安全、牢固并符合施工需求，平臺(tái)搭、拆盡可能簡(jiǎn)單，且搭建材料可回收利用。不同工程區(qū)域的嵌巖樁施工操作平臺(tái)略有不同。Φ1200 鋼管樁主骨嵌巖樁的施工操作平臺(tái)，在鋼管樁上焊接牛腿，在牛腿的上、下層分別安置HM400 型鋼，在型鋼上鋪置鋼網(wǎng)并配置Φ50 鋼管欄桿。Φ2200 鋼套管嵌巖樁施工平臺(tái)，主要選用貝雷架平臺(tái)組合鋼牛腿樣式，其上鋪置網(wǎng)格板和單層H40 型鋼，在平臺(tái)周圍安裝安全網(wǎng)和Φ50 鋼管欄桿。

4.2 測(cè)量與放樣

施工之前，在每個(gè)鋼套筒的頂部復(fù)制預(yù)先約定的標(biāo)高，并用油漆標(biāo)記出各標(biāo)高控制點(diǎn)，以控制樁頂標(biāo)高、鋼筋籠頂部標(biāo)高和樁的孔深。鉆機(jī)就位之后，在最近控制點(diǎn)設(shè)置全站儀，使用坐標(biāo)數(shù)據(jù)法測(cè)量出準(zhǔn)確的放樁中心。而后移動(dòng)鉆機(jī)，使放樁中心重合于成孔中心。鉆孔前應(yīng)再次檢查標(biāo)高，以保證其準(zhǔn)確。

4.3 機(jī)鉆與成孔

4.3.1 鉆機(jī)就位

鉆機(jī)由陸運(yùn)或海運(yùn)運(yùn)到施工平臺(tái)，由吊車或起重船吊至平臺(tái)工位。在鉆機(jī)就位之后，應(yīng)保持鉆機(jī)垂直。檢驗(yàn)放樁中心是否重合于孔位中心位置。鉆機(jī)平臺(tái)需保持水平，底座保持穩(wěn)固，鉆孔時(shí)不得移位。

4.3.2 鉆位清理

在開鉆之前，樁位很可能堆放著袋裝礫石或大塊石頭工料，必須將這些雜物清理干凈后，方可啟動(dòng)抓沖成孔作業(yè)。

4.3.3 嵌巖鉆孔初始面與終孔的確定

（1）確定嵌巖鉆孔初始面。案例工程以樁位地質(zhì)等風(fēng)化層界面作為校核依據(jù)，通過渣樣對(duì)比，區(qū)分強(qiáng)風(fēng)化層與中風(fēng)化層界面。嵌巖初始面的標(biāo)高判別方法見表1。

表1 區(qū)分強(qiáng)風(fēng)化層與中風(fēng)化層界面的渣樣參考狀態(tài)

因?yàn)椴煌@機(jī)的鉆孔排渣時(shí)間不同，所以對(duì)渣樣劑量的判別也不同。當(dāng)沖擊鉆泥漿反循環(huán)排渣，存在中等風(fēng)化層大于70%的渣樣時(shí)，視為中等風(fēng)化層；當(dāng)采用氣舉反循環(huán)與泵吸的方式排渣時(shí)，中等風(fēng)化層劑量一定要達(dá)到100%，這時(shí)鉆孔標(biāo)高就是初始面標(biāo)高。

（2）確定終孔

經(jīng)專業(yè)人員現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，依據(jù)最終孔深和嵌巖初始面，明確孔底標(biāo)高與嵌巖深度（包括孔徑和垂直度），各項(xiàng)數(shù)據(jù)符合設(shè)計(jì)需求后，現(xiàn)場(chǎng)報(bào)監(jiān)理工程師審查批準(zhǔn)。

（3）成孔故障的防預(yù)與排除

成孔故障多為卡鉆、滲漏或孔壁塌陷。一般來說，故障的出現(xiàn)主要是由于日常裝備的維護(hù)和管理出現(xiàn)失誤、施工時(shí)沒有適時(shí)消除故障苗頭導(dǎo)致的。所以，為預(yù)防故障，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)操作人員和鉆機(jī)隊(duì)伍的管理，進(jìn)行嚴(yán)格的入場(chǎng)裝備檢查確認(rèn)、裝備維修和保養(yǎng)。在施工過程中，工作人員要認(rèn)真操作、觀察，因?yàn)榇蟛糠止收显诎l(fā)生前均可能出現(xiàn)警示信號(hào)，因而不能盲目操作。特別要注意的是，杜絕對(duì)速率的追求，避免裝備帶病運(yùn)行。一點(diǎn)出現(xiàn)掉鉆、斷桿等故障，可使用專用的夾具器材。如有需要，潛水員可潛水協(xié)助，加裝鋼絲纜繩起吊排除故障，故障排除方案應(yīng)在當(dāng)天制定完成，不影響整體施工進(jìn)度[1]。

4.4 清孔

采用二次清孔的方式，終孔后第1 次清孔，鋼筋籠下放后二次清孔。沉渣厚度應(yīng)符合設(shè)計(jì)需求，禁止用超鉆替代沉渣。對(duì)于選用沖擊鉆泥漿護(hù)壁（筑墻）技術(shù)的成孔樁位，其清孔標(biāo)準(zhǔn)明確的同時(shí)，還應(yīng)滿足泥漿攜渣能力的檢測(cè)和各種（主要）泥漿指數(shù)的要求。

4.5 制作、安裝鋼筋籠

先在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行鋼筋籠分節(jié)制備加工，先將混凝土保護(hù)塊做成圓形，串在鋼筋籠捆筋內(nèi)，用來控制主筋的凈保護(hù)層。再將鋼筋籠用運(yùn)輸船運(yùn)至鉆機(jī)平臺(tái)邊，浮吊到平臺(tái)上，使用履帶式起重機(jī)協(xié)助現(xiàn)場(chǎng)開展立式接拼，且接拼過程符合設(shè)計(jì)規(guī)范。

鋼筋籠在制備、裝配時(shí)需注意：

4.5.1 鋼筋籠制備胎座前，應(yīng)提前拉直主筋。

4.5.2 短節(jié)運(yùn)輸平板應(yīng)配有固定裝置和支座，避免翻落、形變。

4.5.3 鋼筋籠裝配接頭應(yīng)符合規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，并保證成型后的鋼筋籠整體垂直。

4.5.4 鋼筋籠的接拼，應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)范中關(guān)于同一斷面鋼筋接頭的數(shù)量、長(zhǎng)度和錯(cuò)位規(guī)格要求。

4.5.5 鋼筋籠的保護(hù)墊塊應(yīng)預(yù)先用混凝土制成圓餅形狀，尺寸按設(shè)計(jì)要求執(zhí)行，每2m 位置交叉配置墊塊。

4.5.6 鋼筋籠制備、裝配完成后，應(yīng)報(bào)送質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定表。電焊工一定要持證上崗。按設(shè)計(jì)要求開展接頭拉力取樣實(shí)驗(yàn)。

4.6 澆筑混凝土

混凝土澆筑工藝，包括混凝土供應(yīng)裝備和混凝土澆筑工藝流程?；炷恋墓?yīng)裝備中，需配備兩艘或一艘可開展雙泵水上作業(yè)的攪拌船?；炷翝仓r(shí)，由布料臂將混凝土運(yùn)至澆筑處。當(dāng)需要在船上添加混凝土?xí)r，應(yīng)將混凝土船拖到公司的材料供應(yīng)站上料碼頭進(jìn)行補(bǔ)貨。此外，如果能使用陸上混凝土澆筑，則應(yīng)盡量使用陸上泵進(jìn)行混凝土澆筑[2]。

混凝土澆筑施工流程為：混凝土船拋錨就位；平臺(tái)上的鉆機(jī)已經(jīng)位移，但是泥漿仍在正循環(huán)過程中；準(zhǔn)備好混凝土儲(chǔ)料斗、澆筑架，φ0.3m/φ0.25m 導(dǎo)管；混凝土船進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性伸臂操作。此時(shí)混凝土澆筑準(zhǔn)備工作完成（泥漿正循環(huán)過程停止，再次測(cè)量孔底沉渣厚度）；澆筑到指定標(biāo)高位置（嵌巖灌注樁需要一定量的混凝土翻漿）。

混凝土澆筑質(zhì)量控制，主要是指嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求，對(duì)各類材料進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，項(xiàng)目部門應(yīng)設(shè)立專門檢測(cè)人員，做好等級(jí)配合比實(shí)驗(yàn)與試壓工作。在施工過程中，應(yīng)保證混凝土的供應(yīng)質(zhì)量，嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行相關(guān)操作。

嵌巖樁混凝土澆筑前，需經(jīng)項(xiàng)目部、技術(shù)部批準(zhǔn)，報(bào)監(jiān)理審批后，方可下達(dá)混凝土澆筑指令。同時(shí)，填寫混凝土澆筑作業(yè)《嵌巖樁混凝土澆筑檢查記錄表》《嵌巖樁混凝土澆筑原始記錄》。根據(jù)需求，嵌巖樁混凝土澆筑完成的28 天后，應(yīng)開展樁體質(zhì)量檢測(cè)，主要是對(duì)樁身混凝土進(jìn)行超聲波測(cè)量[3]。

5 港口高樁碼頭工程嵌巖樁技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

為了深入分析該技術(shù)在實(shí)踐中的應(yīng)用，將結(jié)合某一工程施工的實(shí)際情況展開分析和探討。某一橋梁工程的結(jié)構(gòu)分為上下兩個(gè)部分，上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力T梁，下部結(jié)構(gòu)則有承臺(tái)和方形墩結(jié)構(gòu)兩種，其中包括57 個(gè)橋墩。應(yīng)用該技術(shù)在該橋梁工程施工中的技術(shù)要點(diǎn)分析如下：

5.1 對(duì)于成孔設(shè)備的選取

設(shè)備的科學(xué)技術(shù)水平和質(zhì)量同技術(shù)應(yīng)用的效果之間有著十分緊密的聯(lián)系。技術(shù)應(yīng)用的過程中，首先應(yīng)選擇符合工程需求的成孔設(shè)備。在選擇設(shè)備的過程中，應(yīng)以成孔的方向?yàn)檫x擇設(shè)備的主要依據(jù)。根據(jù)固定的方式不同，可以選擇樁成孔設(shè)備或平臺(tái)成孔設(shè)備。施工過程中，還應(yīng)考慮選擇何種排渣設(shè)備，可以根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況選擇循環(huán)排渣成孔設(shè)備或反循環(huán)排渣成孔設(shè)備。經(jīng)過綜合對(duì)比和分析在該工程建設(shè)的過程中，如果應(yīng)用平臺(tái)式氣帶反循環(huán)排渣成孔設(shè)備，不僅能夠保證施工現(xiàn)場(chǎng)的施工效果，而且有利于排渣，此外，還能夠降低對(duì)于工作人員的專業(yè)素質(zhì)水平的要求。該設(shè)備的應(yīng)用對(duì)于工作人員的綜合素質(zhì)水平要求不高，操作較為簡(jiǎn)便。同時(shí)，應(yīng)用該設(shè)備展開橋梁工程的施工作業(yè)所需要投入的成本能夠控制在合理范圍內(nèi)。但是應(yīng)用該設(shè)備展開橋梁工程的施工作業(yè)也存在一些缺點(diǎn)。舉例說明，應(yīng)用該技術(shù)設(shè)備可能造成孔隙率的增加，同時(shí)對(duì)于斜率的要求較高。如果斜率低于5.1。那么就需要利用新型成孔設(shè)備儀器進(jìn)行鉆孔操作，而這種儀器屬于國外進(jìn)口需要投入大量的成本，同時(shí)需要重新采購。因此，利用該技術(shù)在進(jìn)行橋梁工程施工的過程中，應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際環(huán)境確定選擇何種機(jī)械設(shè)備，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)保證機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量，對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)。此外，還應(yīng)當(dāng)確定樁體長(zhǎng)度，在此基礎(chǔ)上確定貫入樁的長(zhǎng)度。

5.2 樁基施工和檢測(cè)作業(yè)

利用該技術(shù)施工前，需要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面勘察。在此過程中，需要確定當(dāng)?shù)匚磥硪欢螘r(shí)間的天氣狀況，同時(shí)還要確定當(dāng)?shù)氐淖匀坏乩憝h(huán)境條件。根據(jù)當(dāng)?shù)氐奶鞖鈼l件，確定未來一段時(shí)間內(nèi)的工作規(guī)劃。根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀坏乩憝h(huán)境條件，確定如何進(jìn)行樁基施工。在這一過程中需要控制好水滲漏的情況，防止由于水滲漏導(dǎo)致樁基的質(zhì)量受到影響。

5.3 確定鋼管樁嵌巖位置的方式

利用該技術(shù)在施工之前應(yīng)當(dāng)明確其各項(xiàng)參數(shù)，尤其是長(zhǎng)度。進(jìn)行嵌巖樁的施工作業(yè)需要將其前端嵌入巖體內(nèi)，而巖體又受到風(fēng)化影響。此時(shí)，選擇程度適中的巖石結(jié)構(gòu)進(jìn)行操作十分重要。有理論研究表明，在中等風(fēng)化程度的巖層內(nèi)進(jìn)行施工作業(yè)能夠保證施工的效果。如果能計(jì)算好嵌入的長(zhǎng)度，同時(shí)選擇中等程度的巖石進(jìn)行操作，那么就能夠保證最終的工程質(zhì)量。但是，在進(jìn)行判斷的過程中，容易受到各種各樣因素的影響，因此增加了技術(shù)應(yīng)用的難度。同時(shí)，在進(jìn)行嵌入操作時(shí)，需要應(yīng)用各種各樣的儀器設(shè)備。例如，鉆孔方式動(dòng)態(tài)性檢驗(yàn)設(shè)備，還需要考慮嵌入長(zhǎng)度如何控制的問題。這對(duì)工作人員的技術(shù)水平提出了更高的要求。

6 預(yù)防和處理港口高樁碼頭工程嵌巖樁事故的相關(guān)策略

6.1 橋梁施工期間的漏漿以及坍孔現(xiàn)象

為了保證最終的橋梁施工質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)做好各項(xiàng)質(zhì)量管理工作，減少事故的發(fā)生。對(duì)于施工期間所產(chǎn)生的漏漿和塌孔現(xiàn)象，針對(duì)前者，首先分析產(chǎn)生問題的原因，主要是孔壁的地層孔隙較大，使得相對(duì)位置的透水性無法得到控制。解決這一問題可以提高孔壁的穩(wěn)定性；對(duì)于后者而言，需要保證護(hù)筒的深度。保證回填土的密實(shí)性，能夠減少漏漿事件的發(fā)生。

6.2 公路橋梁施工卡錘問題的解決方式

橋梁工程施工過程中，在沖孔施工環(huán)節(jié)，容易出現(xiàn)卡錘的情況。如果出現(xiàn)這種情況將拖延工程施工的效率，因此應(yīng)提出解決思路對(duì)其進(jìn)行規(guī)制。如果能夠在施工之前做好檢查工作，檢驗(yàn)鉆錘的直徑，保證鉆錘的直徑同施工的實(shí)際情況相符合，就能減少卡錘事件的發(fā)生。如果發(fā)生卡錘情況就需要及時(shí)處理，開展補(bǔ)焊相關(guān)工作。判斷情況是否嚴(yán)重，從而選擇應(yīng)當(dāng)使用起重機(jī)進(jìn)行操作，還是應(yīng)當(dāng)對(duì)錘體周圍的巖層進(jìn)行爆破處理。

6.3 橋梁施工中的梅花孔解決方式

橋梁工程施工的過程中，由于泥漿的黏稠程度較高，會(huì)導(dǎo)致梅花孔的情況出現(xiàn)。解決這一問題，可以根據(jù)巖層的堅(jiān)硬程度選擇泥漿的沖程。如果能夠增加鉆錘地旋轉(zhuǎn)時(shí)間，那么就能夠幫助清除施工現(xiàn)場(chǎng)的雜質(zhì)，減少梅花孔現(xiàn)象的出現(xiàn)。

6.4 橋梁施工爆破挖孔問題

橋梁工程施工的過程中需要進(jìn)行爆破操作。為了保證爆破的效果，應(yīng)嚴(yán)格要求爆破方案以及爆破方案的執(zhí)行過程。制定爆破方案的工作人員應(yīng)當(dāng)具備豐富的工作經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)的理論知識(shí)。在執(zhí)行爆破方案的設(shè)計(jì)方面，應(yīng)確定好火藥放射的位置，同時(shí)計(jì)算好孔距。在制定工作方案的基礎(chǔ)上，保障工作人員的工作安全和工作效果十分重要。

7 結(jié)語

針對(duì)港口高樁碼頭工程的嵌巖樁施工技術(shù)進(jìn)行了分析、研究，圍繞施工操作平臺(tái)、測(cè)量放樣、鉆機(jī)就位、成孔、清孔、鋼筋籠的制作與安裝、混凝土澆筑等主要工作進(jìn)行了詳解，梳理、探討了高樁碼頭的嵌巖樁施工技術(shù)要點(diǎn)，制定了合理的施工解決措施，為水工碼頭工程同類樁型的施工提供了借鑒。