应力释放孔施工在码头工程陆地沉桩中的应用

徐鑫哲 （盘锦职业技术学院，辽宁 盘锦124010）

预制桩沉桩属于挤土沉桩，沉桩时桩会对周围土体产生挤压作用，使土体产生水平位移和垂直位移，从而造成附近已经打入桩的上浮、偏移、桩身变形甚至是桩断裂，同时可能使周围建筑物、构筑物、地下管线、道路等产生不同程度的损坏[1][2]。如果施工方法不当，则会加剧挤土效应，产生严重的工程事故，因此，在实际施工中，必须选择并实施合理可行的方法来减小挤土效应对周边环境及建筑物的影响，其中，应力释放孔施工是一种行之有效且应用较广泛的方法之一，通过设置合理的应力释放孔，可以减小预制桩沉桩对周围建筑物、构筑物的影响，保证施工安全顺利进行。

1 工程概况

高科技海洋装备及特种大型钢结构制造项目出运码头及出运平台工程位于江苏省启东市海工船舶工业园。本工程将建设出运码头1座，为便于产品的吊装，在出运码头下游侧设置600t大型桅杆式起重机；出运平台1座，承担模块、液罐及钢结构等产品的出运，见图1。其中，出运平台长200m，宽40m，出运平台面标高为+5.0m，最后两个分段面标高为+5.0m～+4.0m，接岸处平台面标高+4.0m，与陆域道路标高一致。出运平台共分5段，每段40m，设6个排架，排架间距为7.2m，每个排架下设10根桩，均为直桩。桩基采用φ1000PHC管桩B型桩，桩长56m，每根管桩由15+15+15+11m（从上至下）管节组成，下节桩均设长度1m钢桩靴，共计30根。管桩采用现场拼装工艺，陆地打桩机施工。

图1 施工平面布置图

出运平台主要起点位于陆域岸坡上，分别跨越潮涧带、浅水区，分布区域标高在3.0～-3.5m左右；码头分布于长江河床，现泥面标高在-3.5～-6.5m左右。

根据地基土的时代、成因、岩性、分布和物理力学性质指标，勘察深度内地层共划分为10个工程地质层和1个夹层，其中⑥层又细分为3个亚层，各（亚）层地基土主要特征见下表。

各工程地质土层分布特征表

2 施工方案确定

由于水域部分出运平台桩基已施工，陆地打入桩施工会对水域桩基造成一定的危害，为了保证水域桩基不受危害，根据地质资料及现场实际情况，采用设置应力释放孔的方式减少陆地打入桩所产生的挤压应力。

根据各地同类工程施工的经验，并结合本工程工程特点及地质情况，采用φ400的桩孔，桩孔深为18m，间距1.5m的应力释放孔基本能满足本工程的防挤土需要[3]。为防止打入桩施工之前桩孔塌陷，在孔内安放通长φ350的毛竹笼，毛竹笼由8根3cm宽的毛竹片扎成，要求毛竹笼内部用间距为1.0m，直径为12mm的钢筋做圆箍，竹笼外面包塑料编织袋，在安放过程中必须在底部安放块石，防止毛竹笼的上浮。如图2。

图2 应力释放孔示意图

3 应力释放孔施工工艺

3.1 施工流程

应力释放孔施工流程为：①场地平整、定位放线；②挖防挤沟；③钻机就位，钻孔至设计孔深；④安放毛竹笼；⑤钻机移至下一个孔位。

3.2 施工要点

在施工过程中，本着严格按图纸、图集和技术规范施工的原则，在各环节采取有效的技术措施，加强质量管控。

3.2.1 场地平整，定位放线

施工前利用全站仪和水准仪根据防挤沟分布图定位，并作好记号。

3.2.2 挖防挤沟

由于现场场地较小，为了满足打入桩的施工场地需要，在应力释放孔桩位处，挖一条下口宽为1m，深为1.5m的防挤沟。

3.2.3 钻机就位，钻孔至设计孔深

将钻机移动到待钻孔位置，即应力释放孔处，移动过程中保证钻机平稳，避免出现位移或者钻机倾斜现象[4]。钻孔时调直机架挺杆，对准释放孔孔位中心，开动机器钻进、出土。钻进过程中，要准确控制钻进的深度，为避免发生超钻或者钻进不足现象，在机架或机管上作出控制标尺，在钻进过程中随时进行观测控制[5]。待钻到预定的深度后，不得立即提钻头，须在孔底处进行空转清除虚土[6][7]，然后停止转动，提钻杆，期间注意不得曲转钻杆。进钻过程中散落在地面上的土，必须随时清除运走。

另外，钻孔过程中，如果遇有含石块较多的土层，或含水量较大的软塑粘土层时，必须防止由于钻杆晃动引起孔径超过设计值，导致孔壁原有土体被破坏，落入孔底增加虚土厚度[8]。为了控制应力释放孔施工质量，待钻孔完成后，要进行空地虚土厚度测定和孔径测定。测定虚土厚度采用测深绳（锤）或手提灯测量，厚度要求一般不应超过10cm。如果虚土厚度超过质量标准时，要分析产生原因，并采取合理的措施进行处理，使其满足质量要求。

3.2.4 竹笼制作安装

毛竹笼制作采用加强箍成型法，分段制作，孔口搭接安装。毛竹笼成型后，按规范要求进行抽检，验收合格后方可使用。毛竹笼制作前，要将弯曲的竹片剔除。孔口搭接采用铁丝绑扎，搭接长度为30cm。毛竹笼孔口搭接时，上下节毛竹笼各毛竹片应校直对正，且使上、下节毛竹笼均处于垂直状态。

吊放毛竹笼采用无损钢丝绳，并用U形环卡牢毛竹笼的毛竹片与加强筋部位，以防滑口。将毛竹笼放入应力释放孔时要对准应力释放孔中心，并且控制毛竹笼入孔速度，避免碰撞孔壁，在放入过程中，只能做微小平移调整，不得左右旋转，防止使毛竹笼变形。若遇块石或其他障碍应停止立即下放，找到问题出现原因，及时采取相应措施进行处理，切记不要将其提起并强行下放[9]。毛竹笼放好后应用石块压住竹笼，防止竹笼上浮。

4 结论

通过整个沉桩期间对岸坡及水上桩基稳定性进行观测，陆地沉桩未对水域部分出运平台桩基造成不利影响，表明了采用设置合理的应力释放孔的措施可以有效地减小沉桩施工产生的挤土效应问题，文章中工程采取的应力释放孔施工的方案为码头、平台陆地沉桩解决挤土效应提供了一定的参考。