灌注桩在港口工程中的应用分析

李艳磊

摘 要：冲孔灌注桩在水运港口工程中有着广泛的应用。文章以具体沿海港口工程为实例，介绍了该工程的概况，详细地分析了在该项港口工程中冲孔灌注桩的施工工艺方法，对施工中所遇到的具体问题及防治措施进行探究，为同类工程提供一些参考。

关键词：港口工程 冲孔灌注桩 护筒

1.工程概述

本工程位于广东省东部沿海，建设规模为2个10万吨级和1个1万吨级集装箱泊位及相应配套设施，码头泊位总长度为1016m，年设计通过能力125万标准箱；1个工作船泊位，长度为78m。

本工程灌注桩为后轨道梁桩基础，施工方式为陆上施工（施工区域：沉箱棱体后方），共400根，其中包括A1-A312，B1-B88，桩径为1100mm，桩顶标高+2.5m，为端承桩，桩底需入中风化岩层，桩长27.5～50.0m不等；灌注砼为C35，工程量为13739.31m3。本次典型施工的桩轴线号为A125、A122、A119、A116，首件完成的为A125，桩底标高为-31.5m，桩长为34m，砼强度等级为C35，砼工程量39m3，钢筋4073.48kg。

本项工程采取的主要施工方法为：钢筋笼在钢筋加工厂场内加工制作完成，现场吊车配合安装。砼采用集中拌合，罐车运输，垂直导管法水下混凝土灌注。水工结构示意图见图1。

2.施工工艺

2.1施工准备

（1）首先进行钻机施工机具的选择，本项目选择了CK1200型冲孔式打桩机进行施工。（2）保证场地布置平整，施工前保证“四通一平”：①“四通”：施工现场用水、用电、交通道路、通讯要先部署通畅；②“一平”：施工现场要平整。（3）进行测量放样。由测量人员采用全站仪对桩位采用坐标法进行实地放样，用水准仪对护筒标高测定。（4）埋设钻孔桩护筒。采用双护筒方法进行护壁。（5）制备泥浆。泥浆由高塑性粘土或膨润土加水拌和而成，调制泥浆宜使用淡水。泥浆的密度应>水的密度。

2.2钻进成孔

（1）安放桩机：安装放置好机架和起吊系统，将钻头吊起，慢速放入护筒内。冲击钻需与护筒中心对准，偏差≤±20mm。

（2）开孔：开始钻孔前在孔内加注泥浆，若孔内有水，则直接加粘土，用钻头小冲程冲击造浆，在开孔后的冲孔过程中，需控制孔内水位高度，应高于地下水位1.5～2.0m，为防止泥浆溢出，需比护筒顶面低0.3m。开孔阶段冲孔进度一般进尺在1m/h以内，此阶段采用小冲程、多冲击，以较小的冲击力，挤压孔壁逐步密实。

（3）冲孔：经小冲程、低冲击力开孔后，后续开始正常冲进阶段。此阶段可提高冲程，增加冲击力，加快成孔进度，同时要结合地质情况适时调整冲程，确保成孔质量。当发现地质构造情况与设计不符合时，及时报告，取得业主同意后，确定切实可行的冲孔方案。开孔后将采用三班制，24h不间断作业，认真做好每天的冲孔记录。

冲孔过程中要及时检查泥浆性能指标是否符合规范要求，确保成孔质量，避免扩孔、塌孔等意外事故的发生。冲孔过程要控制提放桩锤的速度，避免松绳过少，冲击不到位打空锤，使桩机机身、钢丝绳和卷扬机等承受较大的冲击荷载。为避免卡锤，每次在清除钻渣后或其他原因停止冲进后再次开始冲进时，冲程应由低逐步提高到正常冲程。

2.3清孔

当钻孔孔底标高符合设计要求时，提升钻头进行清孔，清孔后由监理工程师进行孔径、孔深和垂直度等检查验收。

桩孔排除沉渣的方式为反循环泥浆排渣法，采用换浆法进行清孔，清孔后孔底沉渣厚度、泥浆含砂率、比重、粘度等指标应检查符合要求。为避免施工间歇过长造成沉渣等沉淀物沉积厚度增大，要尽快进行清孔，钢筋笼骨架的安装和桩身混凝土浇筑工作需在清孔完成后立刻实施。

在钢筋笼起吊放入桩孔安装好后，浇筑桩身混凝土前，对桩孔内的沉渣厚度和泥浆的指标性能进行检查，如超过规定指标要求，需第二次清孔，符合规定要求后才能进行水下混凝土灌注。

2.4钢筋笼制作、安装

（1）制作钢筋笼：本工程钢筋笼采用现场制作加工。制作步骤如下：①首先根据设计尺寸制作加强箍筋，标识出主筋的位置。把工作平台上摆放好主筋，标识加强筋的相应位置，安放固定好位置后点焊。②在第一根主筋上将全部加强筋焊好，后人工或用机具转动骨架，将其余主筋照以上方法逐根焊好。③安放盘筋，按设计要求安放好螺旋筋并与主筋绑扎上，焊接牢固。

（2）钢筋笼吊放安装：钢筋笼制作完成后，采用汽车吊进行吊装，要采取合理的吊点和吊装方法以防止钢筋笼发生变形。对于长骨架，起吊前可在骨架内部采取临时加强措施以加强其刚度。

吊装时应与孔位对准，控制垂直度，徐徐放入孔中。若下放受阻不畅，应查明原因并予处理，禁止采用高提猛落的方式强制下入。钢筋笼下放安装完毕，立即将其固定在护筒上，以避免在后续混凝土浇筑时钢筋笼上浮。

2.5灌注水下混凝土

混凝土需通过试验確定配合比，控制在180～220㎜范围的塌落度。混凝土制备选用的水泥应性能良好，碎石骨料粒径合适，以保证混凝土和易性符合要求，为延长初凝、终凝时间，提高混凝土的和易性、流动性，可掺入适当的外加剂，使混凝土性能满足水下砼浇捣工艺的要求。

桩身混凝土采用导管浇筑，导管直径为30cm，采用无缝钢管加工，顶端设置外形为喇叭形的漏斗，导管连接采用密封圈密封，防止漏水、漏气，使其具有良好的密封性。

水下混凝土灌注工艺要求：第一批混凝土灌注后即刻测量导管埋深，确保导管在封底混凝土中埋深>1.0m。后续混凝土灌注应连续进行，导管在混凝土中的埋深，控制在2～6m之间。为防止钢筋笼骨架上浮，应控制不同阶段的灌注速度。

为了保证桩身混凝土的强度符合设计性能指标，在桩身混凝土浇筑时，浇筑顶面应较设计桩顶标高高出0.5～1.0m。

3.施工中所遇到的问题及防治措施

（1）桩位偏差、桩身倾斜

为保证桩位准确，桩位测放完毕后，应进行复测和检查。松软场地施工前场地平整压实，桩机安装就位时应确保平整，如遇地下障碍物应予清除以保障桩身垂直。

（2）钢筋笼上浮

钢筋笼在护筒上固定不牢固时，在浇筑混凝土提升导管过程中可能会带起钢筋笼，另外，浇筑桩身混凝土时如果速度过快，混凝土在孔内上翻会产生较大的上冲力，鋼筋笼也会上浮。应采取以下措施防治：①钢筋笼在护筒上进行点焊或采取其他绑扎加固措施；②在孔底混凝土浇筑阶段，应采取慢速浇筑混凝土的方式，等孔底混凝土将钢筋笼底部覆盖后，再采用正常的速度灌注混凝土。

（3）塌孔

孔内泥浆的相对密度过小、桩孔内的水头压力较小或者在桩孔内有承压水、埋设护筒深度不够、在土质较为松散的砂层中钻进过快护壁不及时或停在一处空转时间太长、转速太快、冲击锤撞击孔壁等情况都可能造成塌孔。应采取以下措施防治塌孔：①钻进时遇到松散砂土土层，应对进尺控制，选用较大相对密度、胶体率、黏度的性能较好的泥浆；②如遇地下水位有较快的变化，可采用提升护筒高度、提高水头压力、使用接虹吸管等措施。

（4）断桩

混凝土灌注时，导管提升量过大、清孔时未将沉渣冲净即开始混凝土灌注、混凝土灌注时因故中断、灌注混凝土的质量较差、遇到堵管时没有及时地排查解决等是造成断桩的主要原因。因此在施工中应采取如下措施：①控制导管始终在混凝土内；②按清孔等检查指标要求严格检查沉渣的厚度，在清孔后及时浇筑混凝土；③浇筑桩身混凝土前做好各个施工环节和岗位检查，采取预防措施，确保混凝土灌注施工作业过程连续；④对混凝土质量加强管理，控制拌制的混凝土性能符合要求；⑤混凝土初凝前接桩方法可采用冲刷法、沉管法等；若遇初凝后接桩可以采用嵌入式或冲刷法。

4.结束语

综上所述，沿海港口项目中的钻孔灌注桩施工工况复杂，对施工工艺技术要求较高，如施工工艺及质量控制措施不当，可能会对工程质量和经济效益产生较大影响。因此在施工中应科学制定施工方案，严格控制施工工艺，落实质量控制措施，这样才能保障工程质量。

参考文献：

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