張文鋒

（中國港灣工程有限責(zé)任公司，北京 100027）

1 工程概況

1.1 工程概況

引橋工程長(zhǎng)1665m，寬17m，分為26 個(gè)結(jié)構(gòu)段，每個(gè)結(jié)構(gòu)段有9 個(gè)排架，每個(gè)排架由3 根樁組成，排架間距7.5m，同一排架的樁間距6.5m。引橋工程接岸處有10 個(gè)結(jié)構(gòu)段，全長(zhǎng)612.61m，樁基為嵌巖灌注樁，樁徑1.0m，共354 根，其中引橋第4 結(jié)構(gòu)段第32 排架至第13 結(jié)構(gòu)段為水上灌注樁，樁徑1.0m，樁頂標(biāo)高+1.9m，嵌入中風(fēng)化巖不少于3.0m，鉆孔深度14～26m，共258 根。

1.2 工程特點(diǎn)分析

其一，當(dāng)?shù)?—10 月為雨季，11 月—次年4 月為旱季。雨季降水豐富，海上風(fēng)浪大，施工效率低，施工平臺(tái)搭設(shè)難度大。旱季雨水較少，海面平穩(wěn)，風(fēng)浪小。考慮總體施工工期，將水上灌注樁施工安排在旱季，減少安全隱患，增加有效工作天數(shù)。

其二，中風(fēng)化砂巖層嵌入了灌注樁，施工效率較低。

其三，鉆機(jī)作業(yè)平臺(tái)需在水上灌注樁施工前搭設(shè)。搭設(shè)約615m，搭設(shè)拆除工作量大，鋼材用量大。施工前經(jīng)過計(jì)算，保證鋼平臺(tái)必須有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，同時(shí)根據(jù)施工工期及周轉(zhuǎn)次數(shù)核算需用平臺(tái)的套數(shù)。

其四，個(gè)別樁基位置覆蓋層較薄，無法穩(wěn)定鋼護(hù)筒，需要提前拋砂加厚覆蓋層[1-2]。

2 施工流程

施工工藝流程圖如圖1 所示。

圖1 施工工藝流程圖

3 施工方案確定

常規(guī)水上灌注樁施工工藝是先打設(shè)輔樁，通過輔樁安裝施工平臺(tái)，然后打設(shè)鋼護(hù)筒進(jìn)行水上灌注樁施工。該工程由于施工水域旱季風(fēng)浪小，水面平穩(wěn)，通過方案比選，直接利用鋼護(hù)筒作為支撐受力樁基，在鋼護(hù)筒上焊接牛腿，搭設(shè)施工平臺(tái)。大大節(jié)省了一次性投入的周轉(zhuǎn)材料，減少工程量，加快工期，節(jié)省費(fèi)用[3]。

4 施工工藝

4.1 鋼護(hù)筒加工、打設(shè)

委托專業(yè)隊(duì)伍在項(xiàng)目部場(chǎng)地內(nèi)加工制作鋼護(hù)筒。單個(gè)鋼護(hù)筒長(zhǎng)1.5m，內(nèi)徑1.04m，采用8mm 厚鋼板焊接而成，根據(jù)使用要求接長(zhǎng)，接頭處焊接嚴(yán)密，不得漏水。

水上灌注樁鋼護(hù)筒長(zhǎng)11～21.5m。鋼護(hù)筒加工成型后，裝船，采用65t 方駁吊機(jī)吊裝至2000t 方駁上，然后運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)（見圖2）。

圖2 鋼護(hù)筒吊裝示意圖

采用160t 方駁吊機(jī)吊DZ-90 型振動(dòng)錘振沉鋼護(hù)筒，下沉深度根據(jù)樁孔的具體地質(zhì)情況確定，打設(shè)深度為打入強(qiáng)風(fēng)化巖層0.2m。鋼護(hù)筒打設(shè)前，在方駁邊緣用35#工字鋼焊護(hù)筒限位架，由測(cè)量人員用GPS測(cè)放樁位坐標(biāo)，放樣誤差≤5cm（見圖3）。

圖3 鋼管樁限位架

在振沉鋼護(hù)筒時(shí)，若發(fā)現(xiàn)偏差過大，應(yīng)通過起重機(jī)調(diào)整振動(dòng)錘的位置，及時(shí)糾正。用全站儀檢查鋼護(hù)筒的垂直度。

4.2 水上施工平臺(tái)搭設(shè)

4.2.1 牛腿安裝

牛腿的焊接位置依據(jù)樁頂部的標(biāo)高，在鋼護(hù)筒振沉穩(wěn)定后確定。在平臺(tái)完成后，將高出標(biāo)高的部分用氣焊剪掉，并按實(shí)際長(zhǎng)度將低于標(biāo)高的鋼護(hù)筒接長(zhǎng)。牛腿以30cm 的雙I40 工字鋼焊接而成[4]。

4.2.2 平臺(tái)縱梁安裝

鋼護(hù)筒牛腿焊接完成后，及時(shí)安裝縱梁。縱梁采用I40 工字鋼由方駁運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，用65t 方駁吊機(jī)吊運(yùn)縱梁搭放在鋼護(hù)筒的牛腿上，調(diào)整好精度后，將縱梁與牛腿焊接牢固。

4.2.3 平臺(tái)橫梁安裝

橫梁采用I20 工字鋼，按間距0.6～1.2m 搭設(shè)在縱梁上。橫梁就位后，將橫梁與縱梁焊接成整體，接觸部位必須滿焊。

4.2.4 鋪設(shè)木板和安裝欄桿

平臺(tái)頂面鋪滿厚度5cm 的木板，同時(shí)預(yù)留出搭設(shè)鋼護(hù)筒的位置。防護(hù)欄立桿采用φ50×3mm 鋼管，按每1.5m 設(shè)置1 道，高度為1.2m，橫桿采用φ12 鋼筋，設(shè)置3 道。

4.3 泥漿制備

泥漿用膨潤(rùn)土與清水勾兌而成。把清水注入泥漿機(jī)中，投入膨潤(rùn)土勾兌。選擇3PNL 泥漿泵與80 鋼管相連的管輸送泥漿至各槽孔。回收澆灌混凝土?xí)r頂托出的質(zhì)量較好的泥漿，就近排放到沉淀箱。不能滿足重復(fù)使用性能要求的泥漿，要投入指定的地方，在沉淀硬化后，重新進(jìn)行處理。

泥漿比重、黏度和含砂率等技術(shù)指標(biāo)需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆進(jìn)的地質(zhì)情況經(jīng)試驗(yàn)確定，參考《港口工程灌注樁設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》（JTJ 248—2001）附錄C，泥漿的比重為1.2～1.4，黏度為22～30Pa·s。在施工過程中，每一班都要保證每小時(shí)一次對(duì)泥漿性能的檢測(cè)。在土壤發(fā)生改變時(shí)，應(yīng)與設(shè)計(jì)的泥漿質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)相適應(yīng)，檢測(cè)次數(shù)應(yīng)增多[5]。

4.4 鉆孔

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件，采用沖擊鉆機(jī)成孔。鉆機(jī)使用50t 履帶吊輔助就位，并使鉆機(jī)四角標(biāo)高一致。在沖孔前，要檢驗(yàn)鉆機(jī)的各個(gè)部分，尤其底座要平穩(wěn)，防止在沖孔過程中發(fā)生位移。

沖擊鉆機(jī)成孔時(shí)，開始用低錘（小沖程）密擊，錘高0.4～0.6m，并適時(shí)加泥護(hù)壁，使孔壁擠壓密實(shí)。直至孔深達(dá)護(hù)筒下3～4m 后，再加快速度，加大沖程，使錘高1.5～2.0m，進(jìn)入正常的連續(xù)沖擊。應(yīng)在鋼絲繩上做記號(hào)，以控制沖程，避免在撞擊時(shí)放繩太多或太少。對(duì)不同地質(zhì)采用不同的沖程高度。每鉆深2～3m 后進(jìn)行清渣，然后對(duì)孔進(jìn)行清洗，重復(fù)循環(huán)，直至實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)孔深為止。鉆孔時(shí)，為避免孔內(nèi)殘?jiān)^多，造成埋樁現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)將孔內(nèi)殘?jiān)宄隹?。?dāng)沖擊面為斜巖面或有漂石時(shí)，應(yīng)投入黏土、小塊巖石，在沖擊成孔之前，先將表面墊平。在風(fēng)化巖上打孔，振動(dòng)較大，沖程過高會(huì)引起破錘，也容易產(chǎn)生偏孔。應(yīng)合理控制沖程，避免空錘。在鉆孔時(shí)，每鉆入2m，應(yīng)吊線檢測(cè)和檢查。如有偏差的地方，要立即停止鉆進(jìn)，并采取相應(yīng)的措施。對(duì)變層處和容易產(chǎn)生偏差的區(qū)域，通過低錘輕擊、間歇沖擊等方式穿過，使孔徑始終保持完整。

4.5 清孔

通知監(jiān)理工程師，在到達(dá)巖面上確定并記錄巖樣品。在鉆孔深度滿足設(shè)計(jì)要求的入巖深度或樁底標(biāo)高時(shí)，應(yīng)在監(jiān)理工程師的見證下，將巖樣品撈取出來，并進(jìn)行孔深測(cè)試。監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后停止鉆進(jìn)，將鉆頭吊起20～30cm，進(jìn)行清孔。用正循環(huán)的3PNL泥漿泵將孔隙石渣中的漿液抽入儲(chǔ)漿箱，經(jīng)沉淀后，由泥漿泵皮管輸入樁孔，反復(fù)循環(huán)進(jìn)行清渣。

4.6 鋼筋籠加工、吊運(yùn)

鋼筋籠加工成型自檢合格后，報(bào)監(jiān)理驗(yàn)收合格后等待吊裝下籠。鋼筋籠的制作要達(dá)到設(shè)計(jì)圖的要求，保證根數(shù)和間距，鋼筋擺放位置正確。用50t 履帶吊吊裝鋼筋籠，主副鉤同時(shí)起吊，在離地4～5m 處繼續(xù)吊起主鉤，并確保鋼筋籠垂直不變形，副鉤逐漸下放。鋼筋籠對(duì)準(zhǔn)樁孔中心緩慢下放，垂直度控制在1%以內(nèi)。用垂球測(cè)量，并做記錄。為避免灌注混凝土?xí)r，鋼筋籠下沉或上浮，鋼筋籠就位后要牢牢定位。

4.7 導(dǎo)管下放

其一，樁混凝土采用導(dǎo)管法灌注工藝，安裝導(dǎo)管前，用吊車起吊井字灌注架安裝，安裝要求平穩(wěn)。其二，導(dǎo)管底管長(zhǎng)4m，其他節(jié)長(zhǎng)1.5m。其三，導(dǎo)管內(nèi)徑為250mm，采用螺紋扣連接。導(dǎo)管連接處加橡膠墊，以保證連接嚴(yán)密，不漏水。在使用導(dǎo)管前對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力不小于工作壓力的1.5 倍。其四，下放導(dǎo)管時(shí)，其底端距離孔底控制在30～50cm。

4.8 泥漿比重與沉渣

灌注混凝土前，應(yīng)檢測(cè)泥漿比重及沉渣厚度，泥漿比重為1.1～1.2、黏度為20～22s，沉渣厚度不大于50mm。合格方可灌注混凝土，如不合格，則置換泥漿或二次清孔[6]。

4.9 水下混凝土灌注

采用導(dǎo)管法進(jìn)行混凝土水下灌注。利用2.0m3強(qiáng)制攪拌機(jī)，嚴(yán)格按照配合比進(jìn)行混凝土攪拌，保證攪拌時(shí)間，做好沉降度等多種試驗(yàn)（見圖4）。在灌注之前，先將一個(gè)直徑小于導(dǎo)管直徑1cm 的球膽放入導(dǎo)管，然后將60cm×60cm 的方形漏斗放入導(dǎo)管管口。用9.0m3混凝土罐車將混凝土運(yùn)至引橋鋼管樁臨時(shí)出運(yùn)碼頭，罐車自卸至600t 方駁的灰斗內(nèi)。方駁將混凝土運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)后，用210 反鏟直接裝至導(dǎo)管頂部的漏斗內(nèi)，灌注首罐混凝土的量，應(yīng)滿足導(dǎo)管埋深不得小于1.0m 的要求（見圖5）。灌注水下混凝土?xí)r，用120t 方駁吊機(jī)作為導(dǎo)管升降設(shè)備。

圖4 攪拌站混凝土生產(chǎn)

圖5 反鏟灌注混凝土

灌注混凝土?xí)r，先測(cè)量混凝土表面的高度，并伴隨著灌注混凝土，緩慢提升導(dǎo)管，從而保證導(dǎo)管埋深在2～6m。隨著混凝土面的逐漸升高，埋管達(dá)到一定深度后開始拆管。拆管時(shí)，應(yīng)測(cè)量孔內(nèi)混凝土面的標(biāo)高，然后確定拆管的長(zhǎng)度，并做好有關(guān)記錄，保證導(dǎo)管始終埋深在2.0m 以上，如此循環(huán)至樁頂。

5 樁基檢測(cè)

引橋灌注樁施工時(shí)，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行樁身的完整性檢測(cè)，低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)抽查率100%，抽取31 根進(jìn)行高應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)。測(cè)試結(jié)果：606 根一類樁、6 根二類樁，合格率都在99%以上。

6 結(jié)論

其一，水上灌注樁施工平臺(tái)的設(shè)計(jì)與施工，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)水文情況、潮流與水位、地質(zhì)情況等進(jìn)行詳細(xì)了解，經(jīng)過多次論證，最終確定用鋼護(hù)筒做支承樁搭設(shè)施工平臺(tái)。與傳統(tǒng)的沉設(shè)小直徑鋼管樁做支承樁搭設(shè)施工平臺(tái)比較，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便、周轉(zhuǎn)速度快、成本低的特點(diǎn)。

其二，平臺(tái)應(yīng)根據(jù)鉆機(jī)的尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，經(jīng)過受力計(jì)算確定鉆機(jī)的擺放位置，盡量減少工字鋼的使用量和平臺(tái)面積。施工時(shí)，要求對(duì)每臺(tái)鉆機(jī)的擺放位置進(jìn)行嚴(yán)格檢查，同時(shí)安排專人對(duì)所有焊縫進(jìn)行巡查，發(fā)現(xiàn)脫焊必須及時(shí)處理。

其三，受施工現(xiàn)場(chǎng)條件限制和船機(jī)設(shè)備匱乏的影響，制定經(jīng)濟(jì)合理的水下混凝土灌注方案，為工程順利實(shí)施提供有力保障。

其四，灌注樁質(zhì)量控制以控制混凝土坍落度、和易性為重點(diǎn)。根據(jù)實(shí)際混凝土的運(yùn)距和灌注工藝確定。過小的混凝土坍落度會(huì)造成灌注困難，易發(fā)生斷樁現(xiàn)象；坍落度過大，混凝土易離析，灌注混凝土容易堵管，也會(huì)出現(xiàn)斷樁，同時(shí)混凝土灰面會(huì)出現(xiàn)不同程度的下沉。因此，要根據(jù)實(shí)際情況確認(rèn)坍落度，混凝土的和易性必須良好。灌注至樁頂時(shí)，需等待約20～30min，確認(rèn)混凝土灰面是否下沉，如果下沉，繼續(xù)灌注，直至灌滿為止。