码头工程冲孔灌注桩施工工艺研究

摘要：以某码头工程为例，围绕冲孔灌注桩技术展开探讨。基于超前地质钻孔并结合地质勘探报告完成施工前期钻探工作，重点对正式施工环境进行论述，涉及测定孔位、护筒埋设、桩机就位、泥浆制备、冲击成孔、终孔验收等环节，结束施工作业后全面检验，结果表明施工质量良好，可为类似工程参考。

关键词：冲孔灌注桩;钻探;码头工程

1.工程概况

拟建码头位于桂平市长安工业园区，郁江右岸，上距贵港航运枢纽约102.8km，下距桂平航运枢纽约6.8km。郁江特大桥位于码头上游约2.4km，桂平郁江二桥位于码头下游约1.8km。项目采用灌注桩工艺，本工程灌注桩超前钻施工共计44根，其中φ800mm型灌注桩20根；φ1200mm型灌注桩16根、φ1400mm型灌注桩8根。灌注桩施工前需对施工场地进行整平并修建围堰，整平标高约+33m，围堰区域由拟建码头前沿线向江侧推进1.5m，围堰采用岸坡开挖土石修建，为灌注桩超前钻施工形成陆地施工条件。

2.超前地质钻孔

2.1钻探操作和程序。（1）本项目中钻孔直径至少达100mm；（2）主要包含如下工艺流程：测放孔位→钻进就位→正式钻进→提钻→取岩土芯→检测钻孔施工效果并记录→清孔。（3）对于软土或砂土等特殊地质条件，钻孔时明显加大缩孔概率，需加强质量控制，并做好施工信息记录。2.2岩芯采取率的控制措施。（1）依据岩石状态合理调整岩芯采取率，对于岩石较完整的情况该值至少为80%，破碎状条件下达到65%或更高；（2）综合考虑地层条件以及施工所用钻具的长度，在此基础上确定合适的钻探回次；（3）钻探过程中兼并采用泥浆护壁的方式，以确保钻孔稳定性；部分土层分布在地下水位上方，以干钻较为合适。2.3编录和描述。（1）施工中做好现场检测工作，并将相关信息记录好，如钻探进尺、各层厚度情况；针对厚度＞0.5m的地层，此条件下的地质情况应做到分层描述；（2）岩石描述除了基础的名称、颜色、成分外，还需包含构造、节理发育程度等深层次的信息。2.4岩芯保留和拍照。地质编录要依据特定流程有序推进，为各孔生成相应的岩芯彩色数码照片，并标记好孔号、终孔深度等相关信息。2.5勘察报告综合评价。桩基施工质量的评价可通过桩端持力层超前钻的方式而实现，此项工作由施工和设计两个单位携手完成，生成具有参考价值的地质资料，以便给施工阶段的设计变更提供依据。实际施工中，桩端持力层易出现突发情况，此时必须做好超前钻探工作，明确实际地质条件对施工所带来的影响。

3.灌注桩冲孔施工

3.1测定孔位。平面基点和水准点是施工中的关键要素，要求建设单位提供与之相关的信息；以建设单位给出的方案为基准，在合理的区域布设控制点，由此完成平面控制工作，并以工期安排以参考，形成布设测量控制网点。3.2泥浆池布设。以现场施工情况为基本依据开挖泥浆池，具体应布设在桩基周边，规格为4m×3m×1m，以便给后续灌注桩施工提供支持。3.3钢护筒埋设。基于对桩位周边地质情况的分析得知，桩位前沿主要分布的是回填土层，此情况下易发生漏浆现象，并加大护壁难度，因此设置壁厚为8mm的钢护筒，此装置深入上部结构的部分需达到100mm，底部取桩位对应岸坡最大标高。3.4冲孔桩机就位。结束钢护筒埋设作业且无误后，桩机就位。以挖机为牵引设备，将桩机转移到桩位周边区域，调整桩机的姿态，使其底座与顶端都具有足够的稳定性，实际施工中桩机不可发生位移。检查桩基锤头钢丝绳，将其与桩中心对照，要求二者达到完全重合的状态；合理选择锤头规格，以桩径为基础减少10～15cm后所得的值则作为锤头直径。冲孔作业时，全程桩机都要维持稳定的状态，不可发生倾斜或沉陷等不良问题，否则需及时调整。3.5泥浆制备。选择孔底造浆法，若无明确的设计规定，则要求泥浆比重维持在1.10～1.20，含砂率≤4%。施工全程都要加强对泥浆的质量检验，要求其性能指标足够合理，具有较好的性能表现，同时做好泥浆池的清理工作。针对回填层和碎石层，此环境下的工艺参数可适当调整，泥浆比重在原基础上适当增加，以1.4～1.45为宜。各阶段应根据实际施工情况灵活调整性能指标，使其与设计规范相符。关于泥浆循环流程，具体见图1。3.6冲击成孔。结束护筒沉设作业后，利用桩机做进一步处理，调整冲击锤的姿态，该装置中心与护筒中心对齐，严格将其偏差控制在±20mm内。初期以低锤密击的方式为宜，锤高控制在0.4～0.6m，且增加片石，辅以泥浆护壁的方式，全面确保孔壁挤压具有足够的密实性，按照此方式持续施工，当进尺达到护筒下方3～4m时，可在原基础上加快速度，此阶段的锤高以2～3.5m为宜。冲孔作业时加强质量控制，孔内的残渣要被及时排出，此项工作以冲击1～2m为间隔依次执行，并及时补浆。此外，每冲击1～2m均要安排技术人员检验成孔质量，如垂直度、位置等，若存在斜孔等质量问题需及时停机，分析实际情况并采取处理措施。对于粘土环境中的钻进施工，较合适的是原土造浆的方式；若遇到厚度较大的砂层，泥浆以膨润土为原材料制得。冲孔要点如下：（1）粘土或粉质粘土层：中、小冲程1～2m，泵入清水或稀泥浆，经常清除钻头上的泥块，为防粘钻，可投片石；（2）粉砂或中粗砂：中冲程2～3m，泥浆比重1.2～1.5，投入粘土块，勤清碴，（3）基岩：高冲程3～4m，泥浆比重1.3左右，勤清碴。如遇基岩面倾陡，回填块石至岩面以上30～50cm，先低锤密击待形成平面后正常冲击，如遇溶洞，采用回填粘土夹片石，低锤密击冲击造壁或压入钢护筒护壁；（4）软弱土层或塌孔回填重钻：小冲程反复冲击，加粘土块夹小片石，泥浆比重1.3～1.5。钻进成孔后，向其中下放测绳（要求其带有0.5kg的重物），经过检验且施工情况满足要求后，安排监理工程师检验，无误则进入后续环节。3.7检孔。检孔器是重要设备，外径与设计孔径保持一致，以孔径为准，取其的5倍作为检孔器长度，每钻进5m均要完成一次检孔作业，若拉紧时出现了钢丝绳偏位现象，表明钻孔效果欠佳，考虑是否出现斜孔等问题。3.8终孔、清孔。持续钻进并满足设计标高后则不再进尺，略微向上提起冲击锤，再按照小冲程的方式多次冲击桩底沉渣，此过程中通过泥浆净化器的作用完成清孔作业，确保沉渣厚度可维持在许可范围内，诸如泥浆比重等相关参数都要满足质量要求。结束钢筋笼安装作业后，需安排人员二次清孔，确保孔底沉渣厚度＜5cm，通过适量补充泥浆的方式以避免水头高度异常的情况。对于孔内水位的控制，应设置在地下水位以上1.5～2m，否则将存在大量坍陷风险。

4.验收

以行业规范为依据加强质量控制，本项目的施工验收工作严格依据《水运工程质量检验标准》（JTS257—2008）而执行，在某道工序施工质量不达标的情况下不可进入后续施工环节。

5.结束语

基于行业技术水平的逐步提高，冲孔灌注桩施工技术取得广泛应用，但涉及到的环节较多，若缺乏合理的施工技术或是质量控制不到位，均容易对建筑物上部结构造成不良影响。对此，施工人员需高度注重对各环节的质量控制，所选用的施工技术也应与现场环境相适应，精心组织施工，以正确的心态及妥当的方式面对各类质量问题，全面确保钻孔灌注桩施工质量。

参考文献：

[1]JTS257—2008水运工程质量检验标准[S].

作者:陈茂生 单位:渤海石油航务建筑工程有限责任公司