某码头嵌岩桩施工技术

邹新祥

摘要：本文简述了某码头工程钻孔嵌岩桩的施工，及施工中出现问题的处理措施和总结

关键词：嵌岩桩

Abstract: This paper describes the problems in a Terminal Project Drilling rock-socketed pile construction, and construction measures and summarize

Key words: rock-socketed piles

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

在港口工程中，嵌岩桩是一种良好的基础形式，适用于软土覆盖层较薄，基岩埋深不一，岩面起伏较大，无法采用单纯的打入桩或水冲桩，采用重力式也不大可行且成本较大的情况；且高桩码头具有较好的透空作用，减少由于涌浪对船舶安全靠泊作业的影响。其次由于桩端持力层是压缩性极小的基岩，因此其单桩沉降很小，群桩沉降也不会因群桩效应而增大，群桩承载力不会因群桩效应而降低，且抗震性能好。

工程概况

某码头工程位于长江下游世业洲汊道又汊岸的石闸口岸段、距下游镇江市约16km，隶属镇江市丹徒区高资镇。

该码头是某电厂2×600KW机组扩建工程中的一部分，包括卸煤码头和大件码头，两者均为高桩梁板结构，位于一期卸煤码头上游约150m处。卸煤码头包括一个3.5万吨卸煤泊位，平面尺寸为28×303m，共45个排架，每个排架7根桩，其中江侧为3根钢护筒嵌岩桩，岸侧为4根钢管桩；大件码头包括一个2000吨驳船泊位，平面尺寸为20×105m，共16个排架，每个排架5根桩，江侧为2根钢护筒嵌岩桩，岸侧为3根钢管桩。两个码头上部结构均为现浇横梁，安装预制梁板，并通过现浇面层连成整体。在大件码头下游侧共有一个1#、2#廊道、转运站等土建项目，以及供电、给排水、通风等项目。工程造价7019万，施工为16.5个月，2005年1月竣工。

2、地质概况

根据某勘察设计院的地质报告，施工场区内的地层自上而下为：

①层灰黄色淤泥：饱和，流塑。含少量砂眼及贝壳碎片，夹粉砂微薄层，局部为淤泥砂。土质极软，钻具自沉，主要分布在勘察区表部，层厚0.8~2.60m，实测标贯击数<1击。

②1层灰黄色淤泥质粉质粘土：饱和，流塑~软塑，切面较光滑，土质不均。层厚1.1~22.7m。实测标贯击数<1~3击。

②2层灰黄色粉质粘土：饱和，软塑~可塑，夹粉细砂薄层。层厚0.6~8.2m实测标贯击数为3~6击。

③1层灰绿~灰黑色粉质粘土：饱和，可塑~硬塑切面粗糙，含少量砾砂，层厚6.9m，实测标贯击数为7~10击。

③2层灰黄色粗砾砂混粘性土：饱和，中密，粘性土含量约20%，粗砾砂以长石为主，层厚0.60~2.4m，实测标贯击数约为17击。

④1层花岗岩强风化层：浅灰白、灰绿色、灰黄为主，稍湿，较硬~硬。以花岗岩为主，局部区域风化程度较弱，为中等风化层。层厚0.1~22.6m，实测标贯击数一般大于50击或远远大于50击。

④2层花岗岩中等风化层：浅灰白色，坚硬。原岩为花岗岩，岩芯较破碎。层厚0.1~3.0m。

④3层花岗岩微风化层：浅灰白色，坚硬，原岩为花岗岩，岩芯较完整，层厚未揭穿。

总结本工程的地质特点：淤泥层含砂多，砾石多，覆盖层薄，岩石坚硬且要求的嵌岩深。

施工流程

本工程施工采用管桩内嵌岩法。即先将管桩沉桩至风化岩面，然后搭设平台进行钻孔作业，在管内钻至岩层设计标高后，进行清渣，下钢筋笼后进行水下浇筑砼。具体流程如下：

4、桩基分布

4．1 大件码头排架A、B桩位，共12个排架计24根，灰库平台8根，下游护角桩1根。共计33根。

4．2 煤码头排架A、B、C桩位，共45个排架计134根，上游护角桩1根。共计135根。

本工程所有的嵌岩桩共168根Φ900㎜钢护筒嵌岩桩（壁厚12㎜），且要求嵌岩深度达到2.5米以上。

5、钢护筒的沉放

沉放护筒以贯入度来控制。在具体分析、研究地质资料后，我们以≤10㎜贯入度来控制，确定持力层：强风化岩层底部或中风化与强风化岩层的交接面；根据现场施工条件及设计要求选用航工桩3#配D62柴油锤进行施工，低于原先的D80锤。同时贯入度又不能太小，避免出现钢护筒的卷边、变形；在沉桩过程中确保钢护筒的垂直度，确保后期的嵌岩桩的施工。

6、平台搭设

平台考虑为钻机钻嵌岩桩平台兼后续的下横梁底模平台。平台在已沉放的钢护筒和钢管桩为平台基础。经受力计算，主要由【25和【14槽钢和5㎝木板组成，如下图以煤码头为例：

经计算，在已沉放的钢护筒沿排架轴线方向的两侧焊接牛腿（焊缝满焊，厚度不小于8㎜），其大样详图见下图二：

在牛腿上安放双拼【25槽钢，每个排架采用4根，中间用M20螺杆对拉固定好，其间距为80㎝，形成排架，作为支撑体系。用双拼【14b槽钢搁置点焊连接在【25槽钢上，间距50㎝，这样形成钢平台；在钢平台上铺设5㎝的木板，上用Ф16的钢筋夹压为整体。搭设的平台，当任一根钢护筒不承重时，整个平台将能承受施工中的动静荷载。

7、钻机的选择

借鉴于该电厂一期码头的钻孔经验，我们对各钻机进行了性能、技术、作业效率和经济性比较，优先选择冲击钻，配置锥式合金钻头冲击，镶焊合金锤牙。

钻机主要性能（如下表）

注：钻机的实际数量根据已有的钻机钻进的速度和工期的要求做适当的调整。

自落式冲击钻机主要型号有CZ-5、CZ-8两种，原理是通过卷扬机上的单根钢丝绳挂锤头进行设定冲程内来回的冲击；冲击反循环钻机主要原理和自落式一样，双根钢丝绳挂锤头冲击。此类钻机的特点是适合各种土层和岩层及一些特殊的情况，如：孤石、溶洞等情况，其成本低；但是在黏土层和砂性土层中进尺慢，效率低。锤头有四瓣、六瓣，一般锤重约1T-6.5T，主要可能出现的事故：卡锤、埋锤和断钢丝绳。排渣方式为：采用捞渣筒捞渣，钻进和捞渣交替进行，捞渣消耗大量的时间且又不能连续捞渣，时间长后未捞出的渣又沉淀，造成钻渣被反复冲击，降低了钻进的效率。如采用反循环泵排渣，在锤头中心孔放置砂石泵的导管，伴随钻头的钻进，排渣同时进行。效果远远好于捞渣筒捞渣。但是反循环易出现塌孔现象，由于锤头磨损快易卡锤头，不定期的卡锤和处理同样影响作业效率。本工程优先采用钻进捞渣，清孔气举法。

8、关键工艺部位

8．1、 判定岩层

岩层判定是嵌岩的关键，首先根据地质勘察报告初定嵌岩的底标高，作为参考依据，主要原因：地质岩层的起伏变化，岩层易出现与地质资料不一致的情况。其次在现场根据出渣的岩样分析，通过岩石风化的程度、裂隙的发育程度（结构纹理和铁锰质渲染程度的不同），有时候出现不同于勘察出的岩样的岩渣，这需要现场施工人员汇同有经验的人员分析、研究。

8．2、钻孔

采用无泵钻进，利用钢护筒内的淤泥进行自然造浆，保证孔内的泥浆比重，使得钻渣悬浮在泥浆中。在锤头上下来回的冲击，类似活塞作用将孔底的钻渣冲起、悬浮，勤捞渣，有效利用锤击能，同时避免悬渣的重复破碎。当孔内的泥浆比重变化时，需要调整泥浆的性能，保证出渣。在钻进的过程中，冲程大小和冲击频率因根据不同的地质条件作出相应的调整。