港口工程水下钻孔灌注桩施工工艺技术

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摘要：作为广泛应用于港口码头施工的技术，水下钻孔灌注桩施工工艺还应得到严格把控，以便使工程施工顺利进行。基于此，本文结合工程实例对水下钻孔灌注桩施工工艺技术展开了研究，分析沉桩施工、钻孔施工、清孔施工等各工序施工方法，为类似工程的建设提供参考。

关键词：港口码头工程；水下施工；钻孔灌注桩

在港口码头工程施工过程中，钻孔灌注桩施工需要在水下完成，不仅工序较多，同时提出了较高技术水平要求。作为隐蔽工程，水下钻孔灌注桩施工质量将直接影响工程整体建设水平。因此，还应加强施工工艺技术的研究，以便在充分发挥技术成本低、污染小等优势的同时，保证灌注桩能够稳固承载上部载荷，继而使工程施工质量能够达到码头建设需求。

1.工程概况

某港口码头工程属于主体项目，由北向南依次完成1#-4#泊位的“蝶形”布置。码头采用高桩梁板结构，平面由工作平台+系揽墩构成，采用φ2200mm灌注桩作为桩基。码头墩台为12×12m方形，桩基采用φ2600mm灌注桩。工程水下地质条件复杂，最上层为淤泥和淤泥质粘土，其下依次为砂混淤泥、中砂、碎石混粘土、砂砾粘性土、强风化岩、中风化岩。为保证桩基深入分布有孤石的强风化层，需要采用钻孔灌注桩施工工艺。

2.水下钻孔灌注桩施工工艺技术

2.1沉桩施工

在水下施工阶段，需要根据建筑单位提供测量控制点完成控制网布设，在护岸上布置主要控制点，使施工坐标基线与引桥轴线平行或垂直。完成测量校核后，考虑到工程采用钢套管径在φ1600-2600mm之间，壁厚在18-20mm之间，需要加强锤击能量控制，在保证桩尖进入水下岩层的同时，避免套管发生变形问题。结合施工条件，需要先对引桥桩进行典型施打，之后对平台和缆墩桩进行沉桩施工。在引桥桩施工阶段，泥面标高需要控制在-1m到12.2m的范围内，由于低潮水深无法达到沉桩要求，需要在赶高潮水深条件下施工。根据设计的平台荷载最大值，需要完成施工平台搭设，如图1所示，引桥每个排架设置2根桩，采用小钢套管施工，标高控制为750mm，确保泥浆面在水位之上，以免桩内泥浆性能受到影响。利用打桩船对沉桩进行捶击，桩尖以下成孔直径较之外径小200mm，能够避免塌孔问题的发生。在沉桩施工阶段，需要对施工过程进行记录，加强现场情况分析，使关键工序得到合理安排，必要时适当增加小钢套管数量，以便使平台承载能力符合设计要求。

2.2钻孔施工

钻孔施工前应保证钻机和配套设施就位，能够正常进行水电供应。由于桩径不同，工程施工需要配备JK8、JK10和JK12.5三种型号的钻机。由于施工在水下进行，需要加强水文资料和气象条件分析，根据水涨落情况确定钻孔部位发生问题的可能性，发现问题及时固定钻孔内水头。钻孔采用正循环钻孔施工方法，在钻机转动时将带动钻杆和钻头运转，破土削石的同时，利用泥浆加强孔壁保护，带走孔内部分残渣。泥浆经过泵到达钻杆内后，从钻头喷出，使得碎渣沿着钻孔于钻杆空隙溢出，流入泥浆池沉淀，用于下次施工。经过反复施工，可以完成孔内碎渣清理。工程施工将遭遇不均匀底层，应先利用刚度大、重量大的JK12.5钻机施工，遇到孤石或岩层减慢钻进速度。遇到厚度较大的砂层，将泥浆比重和粘度提高，促使护筒内水位始终比地下水位高，需要时向孔内抛填片石和粘土。

2.3清孔施工

水下钻孔施工关键在于加强沉渣和孔深控制，需要根据孔深测量结果实现孔底沉渣厚设计。为保证施工质量，需要加强清孔施工，通过不断更换孔内泥浆降低相对密度和粘度，使孔底沉渣得到减少。在完成残渣清理的基础上，孔底土层才能作为桩底支撑，促使灌注桩的承受力得到提高。因此在混凝土灌注前需要加强清孔，端部承力的主桩孔深比设计值增加50mm，沉渣厚不超50mm，摩擦桩孔深达到设计值，沉渣厚不超100mm。完成孔深检查后，需要采用空压式吹砂管实施清孔，借助软风管将空气送至管底部，利用吹砂管将相对密度小的混合物排出。使用的泥浆比重不超过1.25，含砂率小于8%，粘度不超28Pa•s。在沉渣得到清理期间，泥浆将加速流动，使得沉淀的泥浆回流，孔管水位得到保持，直至达到设计要求。通过清孔可以避免泥浆沉淀，防止桩孔倒塌，促使混凝土灌注施工质量得到提高。

2.4钢筋笼安装

在安装钢筋笼阶段，需要在岸上完成钢筋笼分段制作和连接，应确保相邻主筋接头错开，距离至少达到500mm，相同截面接头数不超主筋根数一半。主筋内侧利用箍筋防止结构变形，每隔2m完成一根箍筋焊接，每隔3-4m设置可拆卸十字形加强架，用于临时稳固结构，周围主筋设置混凝土垫块。利用导向钢管对安装位置进行固定后，顺着钢管可以将钢筋笼吊入孔中，做到分段放置。对钢筋笼进行垂直连接后，应确认垂直度达到施工要求。为确保钢筋笼能够挤入孔壁，需灌注混凝土主筋，保护层厚50mm，完成轮形保护块制作。钢筋位于中间，在主筋外侧焊接。此外，为避免钢筋笼在灌注施工期间上浮，需要在每个笼子的同一截面主筋上完成3-4个“倒刺”焊接。

2.5灌注施工

完成二次清孔后，将孔底沉渣厚度控制在50mm以内，可以进行混凝土灌注。使用的混凝土应保证具有较强的和易性，能够满足水下施工要求。为此需要添加适量减水剂和粉煤灰，并选用5-30mm卵石作为石料，粒径在40mm范围内，避免卡管问题发生。采用导管进行混凝土灌注，管长距离孔底约30-50cm，中间不能停顿或发生渗漏，应确保上下平顺。初次灌入使用的导管应达到混凝土以下0.8m位置，结束后深度在2-4m范围。灌注期间混凝土坍落度在18-22cm范围内，桩顶对50-100cm浮浆凿除层进行预留。实际施工采用φ250mm导管，经过水压试验可以确定回路具有较好密封性。阻水塞采用砂包结构，施工前确认质量合格。施工期间，使用从搅拌泵出来的混凝土，应严格按照配比加强水灰比控制，保证材料具有较好流动性，不会出现离析现象。灌注期间加强孔内土结构和水位下降观察，确认不出现返浆现象后继续向漏斗添加混凝土，灌注后垂直将导管拔出。完成灌注施工后，需要加强混凝土养护，温度低于0℃需要加强保温，高于30℃需要采取措施减慢混凝土凝固速度。受周围地质条件影响，如果孔内泥浆密度过大，桩径过大，还要使灌注高度得到适当增加。而接桩前只要对超出的部分进行凿除，就能保证后续施工顺利进行。

3.结论

综上所述，港口码头工程施工条件较为特殊，还要结合水涨落情况合理进行钻孔灌注桩施工，以便使工程施工质量和安全得到保证。实际在工程建设阶段，还应加强对沉桩施工、钻孔施工等各个工序的把控，以便使工程施工质量得到全面提升，为工程的可持续发展奠定扎实基础。

参考文献：

[1]谢凤娇.钻孔灌注桩水下混凝土施工工艺[J].交通世界,2019(33):32-33.

[2]徐林英.钻孔灌注桩施工工艺及施工质量事故预防措施[J].江西建材,2019(10):97-98.

作者：郑永梓 单位：广东正方圆工程咨询有限公司