码头沉箱区大直径灌注桩的施工技术分析

刘汉卿 刘洪瑞

摘 要：本文以码头沉箱区改造为背景，对在沉箱仓格内施工的大直径灌注桩施工展开探讨，引入工程实例做针对性分析，提出可行的施工技术方法，其中涉及到成孔工艺、钢筋笼制作、灌注施工等多个环节，旨在给同行提供可行参考。

关键词：码头沉箱区 大直径灌注桩 回填料固结

1.工程概况

海上石油开采项目是推动我国能源战略发展的重要领域，关于本文探讨的海油工程（青岛）有限公司已投入使用的5#滑道已经无法满足生产所需，基于此，工程人员对其展开改造作业。此处重点围绕码头滑道改造工作展开探讨，滑道前沿15m较为特殊，其施工区域分布在已经竣工的重力式沉箱码头之上。基于荷载受力分析，综合考虑沉箱格仓实际状况，确定了纵、横向桩基间距，需控制在2.15～3.60m区间内，任何一个格仓都要适配两根桩基，考虑到两个沉箱结构空腔的要求，该空间内要设置一排桩基，总量以93根为宜。

2.主要施工技术

根据施工图纸及资料，码头沉箱仓隔内的回填料主要为细颗粒和块石、二片石，在这样的土质中成孔较为困难。针对此土质情况，有2种处理方式：（1）護筒法，即开挖出沉箱隔舱内的回填料，下钢护筒至沉箱底板，然后回填，在钢护筒内冲击成孔;（2）固结法，即对回填料进行固结处理，回填料固结主要有两种处理方式，其一是将沉箱内的回填料开挖出来，添加一定比例的固结材料如水泥等，搅拌均匀后回填至沉箱仓格，待回填料固结具有一定的强度后，直接冲击成孔，其二是采用高压旋喷或注浆工艺，对沉箱仓隔内的回填料直接进行注浆、旋喷，使其固结并具备一定的强度，然后直接冲击成孔。

2.1沉箱内仓格处理

2.1.1安装护筒

提前预制8mm厚的钢护筒，需要做好对上下口的加固工作，基于焊接的方式增设定位支架，避免在回填过程中钢护筒出现移动等不良状况，重点控制外支架南北尺寸，建立在沉箱格仓同向尺寸基础之上，比其略小2～5cm为宜，保障护筒能够与沉箱混凝土隔墙达到紧密贴合状态。在护筒安装作业时，需要使用吊车持续下放直至与沉箱底板间距为10cm时停止，启动挖掘机设备并轻微操作，使得护筒东西两侧能够与混凝土隔墙达到紧密贴合状态，做好此工作后匀速松钩，保障护筒稳固置于沉箱底板上。结束护筒安装作业后，优先对护筒中间区域采取回填措施，持续操作且深度达到2m时，工程人员便可使用碎石对隔墙做以回填处理，最终达到护筒口。结束薄壁护筒安装作业后，使用钢筋网片对护筒端口采取遮盖措施，加大回填深度使其达到+4.0m标高处，此方式可为相邻排架薄壁护筒施工创设良好条件。

2.1.2回填料固结

首先用PC-270型挖掘机将场地标高开挖整平至+4.0m处，再从码头前沿滑道板北侧隔舱向滑道板南侧的隔舱顺序进行清石作业。然后按照隔仓平面位置，利用挖掘机将隔仓内的块石清除至-2.7m，剩余6.8m块石用长臂挖掘机或伸缩臂挖掘机进行挖除，直至清除到-9.5m标高位置。

在陆地对回填料进行粗略筛选，使用挖掘机将回填料中的大块石挑选出来弃置，剩余细料堆存使用。将回填料加入水泥拌合后，采用挖掘机将其回填至沉箱仓隔内，直至标高+4.0m处，回填过程中注意回填均匀、密实，填至-2.5m标高以上时，每回填0.5m厚度采用挖掘机将回填料拍密实。

2.2回旋钻机成孔

持续展开灌注桩护筒埋设施工，完成第3排后，已形成稳定的作业场地，允许展开灌注桩钻孔施工。具体流程为：埋设周转护筒，准确定位待施工桩位并采取开挖措施，使得薄壁护筒外露，将预先设置的钢筋网片去除并随即埋设周转护筒，采取回填措施使其达到+5.0m标高处。

2.3冲击成孔

若沉箱底板达到钻透状态，要转而使用冲孔机设备，对沉箱底板下方区域做以钻进施工并成孔。值得关注的是，沉箱基床内冲孔方法尤为讲究，以低锤密击的方式为宜，提锤高度应≤2m，以免对沉箱基床造成破坏。到达基岩后，允许适当加大提锤高度，推动工程快速发展。在对沉箱区展开冲孔作业时，要注重泥浆池的放置区域，以沉箱后方回填区为宜。

2.4检孔和清孔

经由检孔环节主要分析孔的各项指标，如深度、孔径等。当出现不符合标准的情况时，要合理调整桩孔。若各项指标都满足工程所需，便要展开清孔作业，利用胶管在泥浆泵的作用下持续性将泥浆输送至孔底，同时将孔底渣带出，经由循环与沉淀工艺后可以达到循环使用的效果。在循环液的作用下，还可有效清孔，在泥浆循环过程中，要基于抽渣筒持续收集钻渣，完成清孔作业后使用泥浆比重计进一步检测，保障泥浆比达到1.2左右。泥浆循环具体如图1所示。

2.5钢筋笼制作、吊放

为满足工程对钢筋笼保护层提出的厚度要求，有必要进一步处理完成预制的钢筋笼，在外侧绑扎环状砼垫块，但该材料的半径不可超过净保护层厚度，组距以4～5m为宜。还需要在钢筋笼周边区域适配超声波检测管，每套钢筋笼均为3个。为避免在钢筋笼吊运过程中出现变形等不良问题，宜采用四点吊的方式，两条钢丝绳的长度要一致，分别挂在钢筋笼四个点上。基于缓慢匀速的原则展开起吊作业，观察钢筋笼的状态，当完全直立后便可缓慢置入孔中。密切分析钢筋笼底端吊点位置，当与护筒顶部相接近时，要通过铁扁担保障钢筋笼可以横担在护筒上，在此基础上解除底端挂钩，借助φ8吊筋实现对钢筋笼笼顶标高的调节，最终将钢筋笼吊装到指定位置。

2.6二次清孔

结束钢筋笼安装作业后，需要随即设置混凝土输送管，为保障施工质量，导管以无缝钢管为基础材料制得，内径φ250mm，各节长度一致均为3.0m，确保导管壁厚至少达到3mm，为提升导管与孔深之间间距调节的灵活性，可以适配0.5m与1.5m两种规格的短节材料。基于丝扣方式实现导管连接，并利用橡胶密封垫圈做进一步处理，避免后续出现泄漏问题，此方式可以保障导管有效承受0.6MPa压力，在连接过程中还要讲求顺直性原则，不允许出现不平整现象。以实际孔深为基准，确定合适的导管长度，确保与底口孔距控制在0.5m以内。结束导管安装作业后，合理优化泥浆参数以便展开二次清孔处理，经此环节后孔底沉渣必须在50mm以内，同时要分析孔底500mm以内的泥浆性能，要求粘度≤28s，含水率≤8%，且相对密度要满足≤1.25g/cm3的要求。

3.水下混凝土浇注

使用商品混凝土，必须保障原材料质量，这点对于沉箱内混凝土而言尤为重要，其强度等级必须达到水下C30的标准。为确保混凝土浇注质量，在施工之前要合理控制坍落度，以180～220mm为宜，此时和易性较好，且不会出现离析问题。在首次浇注施工时，要严格控制好导管底部与孔底的间距，使其介于300～500mm，提升集料存储容器容积，要满足首次浇注量要求。混凝土浇注要讲求连续性原则，非特殊情况下不可中途停止，将导管置入混凝土的深度控制在2～6m范围内，持续浇注时可以适当提升导管，但不可出现快速提升现象，否则会带来混凝土脱空问题，严重时还会出现断桩现象。在浇注过程中，要充分借助导管内外混凝土压力差，保障混凝土有效从导管中流出，推动混凝土面层高度持续提升，原本残留在孔内的混凝土有效置换出来，并进入到泥浆池中。分析混凝土面层高度，当快要达到桩顶时，需要把控好最后一次浇筑量，将余下的残渣清理干净，保障已浇注混凝土满足强度要求。每完成一次灌桩施工后，需要使用清水将导管冲洗干净。

4.结束语

综上所述，为适应发展需求，对海工青岛基地5#滑道采取整改措施，需选定合理技术，保障冲孔灌注桩质量。经本文提及的方法展开施工作业，实际结果表明5#滑道质量达到工程标准，该方法具有一定的参考价值。

参考文献：

[1]陈帅.港口码头工程钻孔灌注桩施工技术及其质量控制[J].珠江水运，2019（15）：7-8.