摘 要：本文簡述了某碼頭工程鉆孔嵌巖樁的施工，及施工中出現(xiàn)問題的處理措施和總結(jié)

　　關(guān)鍵詞：嵌巖樁

　　在港口工程中，嵌巖樁是一種良好的基礎(chǔ)形式，適用于軟土覆蓋層較薄，基巖埋深不一，巖面起伏較大，無法采用單純的打入樁或水沖樁，采用重力式也不大可行且成本較大的情況;且高樁碼頭具有較好的透空作用，減少由于涌浪對(duì)船舶安全靠泊作業(yè)的影響。其次由于樁端持力層是壓縮性極小的基巖，因此其單樁沉降很小，群樁沉降也不會(huì)因群樁效應(yīng)而增大，群樁承載力不會(huì)因群樁效應(yīng)而降低，且抗震性能好。

　　1、工程概況

　　某碼頭工程位于長江下游世業(yè)洲汊道又汊岸的石閘口岸段、距下游鎮(zhèn)江市約16km，隸屬鎮(zhèn)江市丹徒區(qū)高資鎮(zhèn)。

　　該碼頭是某電廠2×600KW機(jī)組擴(kuò)建工程中的一部分，包括卸煤碼頭和大件碼頭，兩者均為高樁梁板結(jié)構(gòu)，位于一期卸煤碼頭上游約150m處。卸煤碼頭包括一個(gè)3.5萬噸卸煤泊位，平面尺寸為28×303m，共45個(gè)排架，每個(gè)排架7根樁，其中江側(cè)為3根鋼護(hù)筒嵌巖樁，岸側(cè)為4根鋼管樁;大件碼頭包括一個(gè)2000噸駁船泊位，平面尺寸為20×105m，共16個(gè)排架，每個(gè)排架5根樁，江側(cè)為2根鋼護(hù)筒嵌巖樁，岸側(cè)為3根鋼管樁。兩個(gè)碼頭上部結(jié)構(gòu)均為現(xiàn)澆橫梁，安裝預(yù)制梁板，并通過現(xiàn)澆面層連成整體。在大件碼頭下游側(cè)共有一個(gè)1#、2#廊道、轉(zhuǎn)運(yùn)站等土建項(xiàng)目，以及供電、給排水、通風(fēng)等項(xiàng)目。工程造價(jià)7019萬，施工為16.5個(gè)月，2005年1月竣工。

　　2、地質(zhì)概況

　　根據(jù)某勘察設(shè)計(jì)院的地質(zhì)報(bào)告，施工場(chǎng)區(qū)內(nèi)的地層自上而下為：

　�、賹踊尹S色淤泥：飽和，流塑。含少量砂眼及貝殼碎片，夾粉砂微薄層，局部為淤泥砂。土質(zhì)極軟，鉆具自沉，主要分布在勘察區(qū)表部，層厚0.8~2.60m，實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)<1擊。

　　②1層灰黃色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：飽和，流塑~軟塑，切面較光滑，土質(zhì)不均。層厚1.1~22.7m。實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)<1~3擊。

　�、�2層灰黃色粉質(zhì)粘土：飽和，軟塑~可塑，夾粉細(xì)砂薄層。層厚0.6~8.2m實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)為3~6擊。

　　③1層灰綠~灰黑色粉質(zhì)粘土：飽和，可塑~硬塑切面粗糙，含少量礫砂，層厚6.9m，實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)為7~10擊。

　　③2層灰黃色粗礫砂混粘性土：飽和，中密，粘性土含量約20%，粗礫砂以長石為主，層厚0.60~2.4m，實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)約為17擊。

　　④1層花崗巖強(qiáng)風(fēng)化層：淺灰白、灰綠色、灰黃為主，稍濕，較硬~硬。以花崗巖為主，局部區(qū)域風(fēng)化程度較弱，為中等風(fēng)化層。層厚0.1~22.6m，實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)一般大于50擊或遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于50擊。

　�、�2層花崗巖中等風(fēng)化層：淺灰白色，堅(jiān)硬。原巖為花崗巖，巖芯較破碎。層厚0.1~3.0m。

　�、�3層花崗巖微風(fēng)化層：淺灰白色，堅(jiān)硬，原巖為花崗巖，巖芯較完整，層厚未揭穿。

　　總結(jié)本工程的地質(zhì)特點(diǎn)：淤泥層含砂多，礫石多，覆蓋層薄，巖石堅(jiān)硬且要求的嵌巖深。

　　2、施工流程

　　本工程施工采用管樁內(nèi)嵌巖法。即先將管樁沉樁至風(fēng)化巖面，然后搭設(shè)平臺(tái)進(jìn)行鉆孔作業(yè)，在管內(nèi)鉆至巖層設(shè)計(jì)標(biāo)高后，進(jìn)行清渣，下鋼筋籠后進(jìn)行水下澆筑砼。具體流程如下：

　　4、樁基分布

　　4.1 大件碼頭排架A、B樁位，共12個(gè)排架計(jì)24根，灰?guī)炱脚_(tái)8根，下游護(hù)角樁1根。共計(jì)33根。

　　4.2 煤碼頭排架A、B、C樁位，共45個(gè)排架計(jì)134根，上游護(hù)角樁1根。共計(jì)135根。

　　本工程所有的嵌巖樁共168根Φ900㎜鋼護(hù)筒嵌巖樁(壁厚12㎜)，且要求嵌巖深度達(dá)到2.5米以上。

　　5、鋼護(hù)筒的沉放

　　沉放護(hù)筒以貫入度來控制。在具體分析、研究地質(zhì)資料后，我們以≤10㎜貫入度來控制，確定持力層：強(qiáng)風(fēng)化巖層底部或中風(fēng)化與強(qiáng)風(fēng)化巖層的交接面;根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件及設(shè)計(jì)要求選用航工樁3#配D62柴油錘進(jìn)行施工，低于原先的D80錘。同時(shí)貫入度又不能太小，避免出現(xiàn)鋼護(hù)筒的卷邊、變形;在沉樁過程中確保鋼護(hù)筒的垂直度，確保后期的嵌巖樁的施工。

　　6、平臺(tái)搭設(shè)

　　平臺(tái)考慮為鉆機(jī)鉆嵌巖樁平臺(tái)兼后續(xù)的下橫梁底模平臺(tái)。平臺(tái)在已沉放的鋼護(hù)筒和鋼管樁為平臺(tái)基礎(chǔ)。經(jīng)受力計(jì)算，主要由【25和【14槽鋼和5㎝木板組成，如下圖以煤碼頭為例：

　　經(jīng)計(jì)算，在已沉放的鋼護(hù)筒沿排架軸線方向的兩側(cè)焊接牛腿(焊縫滿焊，厚度不小于8㎜)，其大樣詳圖見下圖二：

　　在牛腿上安放雙拼【25槽鋼，每個(gè)排架采用4根，中間用M20螺桿對(duì)拉固定好，其間距為80㎝，形成排架，作為支撐體系。用雙拼【14b槽鋼擱置點(diǎn)焊連接在【25槽鋼上，間距50㎝，這樣形成鋼平臺(tái);在鋼平臺(tái)上鋪設(shè)5㎝的木板，上用Ф16的鋼筋?yuàn)A壓為整體。搭設(shè)的平臺(tái)，當(dāng)任一根鋼護(hù)筒不承重時(shí)，整個(gè)平臺(tái)將能承受施工中的動(dòng)靜荷載。

　　7、鉆機(jī)的選擇

　　借鑒于該電廠一期碼頭的鉆孔經(jīng)驗(yàn)，我們對(duì)各鉆機(jī)進(jìn)行了性能、技術(shù)、作業(yè)效率和經(jīng)濟(jì)性比較，優(yōu)先選擇沖擊鉆，配置錐式合金鉆頭沖擊，鑲焊合金錘牙。

　　注：鉆機(jī)的實(shí)際數(shù)量根據(jù)已有的鉆機(jī)鉆進(jìn)的速度和工期的要求做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

　　自落式?jīng)_擊鉆機(jī)主要型號(hào)有CZ-5、CZ-8兩種，原理是通過卷揚(yáng)機(jī)上的單根鋼絲繩掛錘頭進(jìn)行設(shè)定沖程內(nèi)來回的沖擊;沖擊反循環(huán)鉆機(jī)主要原理和自落式一樣，雙根鋼絲繩掛錘頭沖擊。此類鉆機(jī)的特點(diǎn)是適合各種土層和巖層及一些特殊的情況，如：孤石、溶洞等情況，其成本低;但是在黏土層和砂性土層中進(jìn)尺慢，效率低。錘頭有四瓣、六瓣，一般錘重約1T-6.5T，主要可能出現(xiàn)的事故：卡錘、埋錘和斷鋼絲繩。排渣方式為：采用撈渣筒撈渣，鉆進(jìn)和撈渣交替進(jìn)行，撈渣消耗大量的時(shí)間且又不能連續(xù)撈渣，時(shí)間長后未撈出的渣又沉淀，造成鉆渣被反復(fù)沖擊，降低了鉆進(jìn)的效率。如采用反循環(huán)泵排渣，在錘頭中心孔放置砂石泵的導(dǎo)管，伴隨鉆頭的鉆進(jìn)，排渣同時(shí)進(jìn)行。效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于撈渣筒撈渣。但是反循環(huán)易出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，由于錘頭磨損快易卡錘頭，不定期的卡錘和處理同樣影響作業(yè)效率。本工程優(yōu)先采用鉆進(jìn)撈渣，清孔氣舉法。

　　8、關(guān)鍵工藝部位

　　8.1、 判定巖層

　　巖層判定是嵌巖的關(guān)鍵，首先根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告初定嵌巖的底標(biāo)高，作為參考依據(jù)，主要原因：地質(zhì)巖層的起伏變化，巖層易出現(xiàn)與地質(zhì)資料不一致的情況。其次在現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)出渣的巖樣分析，通過巖石風(fēng)化的程度、裂隙的發(fā)育程度(結(jié)構(gòu)紋理和鐵錳質(zhì)渲染程度的不同)，有時(shí)候出現(xiàn)不同于勘察出的巖樣的巖渣，這需要現(xiàn)場(chǎng)施工人員匯同有經(jīng)驗(yàn)的人員分析、研究。

　　8.2、鉆孔

　　采用無泵鉆進(jìn)，利用鋼護(hù)筒內(nèi)的淤泥進(jìn)行自然造漿，保證孔內(nèi)的泥漿比重，使得鉆渣懸浮在泥漿中。在錘頭上下來回的沖擊，類似活塞作用將孔底的鉆渣沖起、懸浮，勤撈渣，有效利用錘擊能，同時(shí)避免懸渣的重復(fù)破碎。當(dāng)孔內(nèi)的泥漿比重變化時(shí)，需要調(diào)整泥漿的性能，保證出渣。在鉆進(jìn)的過程中，沖程大小和沖擊頻率因根據(jù)不同的地質(zhì)條件作出相應(yīng)的調(diào)整。

　　8.3、鋼筋籠的制安

　　嵌巖樁的鋼筋籠于平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)分節(jié)制作，鋼筋籠制作過程應(yīng)注意鋼筋接頭在同一斷面內(nèi)不得大于50%。采用60T浮吊分節(jié)吊籠入孔，兩節(jié)鋼筋籠接頭采用機(jī)械擠壓套筒。

　　8.4、清孔

　　清孔采用氣舉法反循環(huán)�，F(xiàn)場(chǎng)配置了一臺(tái)11M3的空壓機(jī)，和60M3/H的水泵一臺(tái)，出水管用Ф100的導(dǎo)管分節(jié)組成，進(jìn)氣管為2根Ф25的橡膠管。此方法最大可將直徑約10㎝的石塊清出，可滿足清孔要求，如一清不夠，則需二次清孔。此環(huán)節(jié)是嵌巖樁施工的關(guān)鍵，直接影響到樁基端部承載力，因嚴(yán)格控制沉渣厚度≤5㎝。在本工程中很多樁在一清后，達(dá)到沉渣要求，但懸浮在泥漿中的大顆粒碎渣經(jīng)一定的時(shí)間因自重又重新沉淀下來。因此在每個(gè)樁澆筑砼之前要重新復(fù)驗(yàn)一下孔深，如不夠則需要二清。

　　8.5、砼

　　砼配合比應(yīng)符合設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，水泥強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于42.5，水泥用量不宜小于370kg/m3，水灰比不宜大于0.6。根據(jù)單根樁的砼方量及攪拌站的施工能力，砼緩凝時(shí)間考慮4小時(shí)，塌落度控制在18-22cm，滿足密實(shí)要求。砼由后場(chǎng)攪拌站拌制，罐車送至現(xiàn)場(chǎng)拖泵，然后泵送至孔內(nèi)。為了保證樁頭砼的密實(shí)性，在澆注之前在樁頂加立1米高的模板，澆注時(shí)滿溢。在砼終凝后拆除模板，并鑿除加高的砼。

　　9、問題的處理

　　9.1鋼護(hù)筒變形和卷邊

　　原因分析：在鋼護(hù)筒沉放時(shí)，護(hù)筒底部和不平整巖面接觸，經(jīng)錘擊后底部發(fā)生變形。遇到此情況，在護(hù)筒內(nèi)拋填沖塊石，用小錘在變形處來回的沖擊，將變形處向外撐開;在卷邊處錘擊將卷口沖開或者沖擊切削掉。設(shè)計(jì)院在吸取一期工程的經(jīng)驗(yàn)，在本工程的鋼護(hù)筒底部增設(shè)內(nèi)加強(qiáng)環(huán)，大大的減少了鋼護(hù)筒變形和卷口情況的發(fā)生，但是卻易造成內(nèi)徑減小而使環(huán)狀間隙減小而造成錘頭卡錘情況。后又經(jīng)設(shè)計(jì)院將內(nèi)加強(qiáng)環(huán)改為外加強(qiáng)環(huán)從而解決卡錘問題。在本工程中護(hù)筒變形和卷邊情況比一期大大的減少了，無一根拔出重新沉放，提高了施工效率。

　　9.2 卡錘處理

　　卷邊、變形、護(hù)筒垂直度不夠等情況易造成卡錘現(xiàn)象。鉆進(jìn)時(shí)要保證錘頭底口外徑尺寸，防止因鍥形而造成卡錘。遇到這類情況，靠浮吊和鉆機(jī)自身的提升力強(qiáng)力拔起;如此類辦法無法處理，則采用爆破震動(dòng)處理，將錘頭被卡處震松，即可將錘頭提出。在本工程中，煤碼頭134根樁中因護(hù)筒垂直度不夠而造成卡錘有三根因此情況而未達(dá)到嵌巖深度，后經(jīng)設(shè)計(jì)院審核同意終孔。

　　9.3鋼筋籠上浮

　　原因分析：1、導(dǎo)管掛在鋼筋籠上，上串動(dòng)導(dǎo)管時(shí)帶出鋼筋籠，對(duì)此應(yīng)在串料的時(shí)注意串動(dòng)幅度;2、初灌的砼沖擊力太大，將鋼筋籠沖出，這是因?qū)Ч芸诰嚯x底部太近，應(yīng)提升一下導(dǎo)管;3、砼的塌落度太小，砼料與鋼筋籠的摩阻力增大，導(dǎo)管埋一定深度后，在砼沖擊下上浮，因此后場(chǎng)攪拌一定要按照配比施工;4、鋼筋籠在護(hù)筒口未焊牢。以上情況需要在澆筑的過程中，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)分析出問題所在，及時(shí)處理好。

　　9.4塌孔

　　原因分析：鋼護(hù)筒在施打中未能進(jìn)入很好的持力層，加之反循環(huán)清孔對(duì)孔底巖體的沖擊而引起的塌孔�，F(xiàn)象：后砼灌注的超罐，個(gè)別引起護(hù)筒的下沉。遇到此類情況：1、先用水泵維持水頭高度，增大孔內(nèi)泥漿比重，繼續(xù)鉆進(jìn);2、對(duì)于護(hù)筒下沉的，使用現(xiàn)場(chǎng)的打樁船或者浮吊使用震動(dòng)錘重新沉樁，繼續(xù)鉆進(jìn);3、拋填黏土和碎石，用小錘加以擠密后，用大錘繼續(xù)鉆進(jìn)。

　　9.5漏水

　　原因分析：鉆機(jī)沖擊護(hù)筒底口，造成與護(hù)筒口的巖層破碎，使得內(nèi)外的水相通，如漏水口較大，易造成后期的砼澆注中，砼從漏水口溢出。當(dāng)砼澆注高度達(dá)到一定高度時(shí)候，砼自身的壓力大于江水水頭壓力時(shí)候，可能造成漏水口的擴(kuò)大。此時(shí)，澆注砼面的高度上不來，影響澆注。遇到此情況，在先期的鉆孔過程中，往孔內(nèi)拋填水泥，水泥和水進(jìn)行水化作用，與巖石達(dá)到一定的固結(jié)作用。

　　10、總結(jié)

　　目前在高樁碼頭的樁基礎(chǔ)施工一般常用鋼樁、打入式(或靜壓)鋼筋混凝土預(yù)制樁或PHC樁、鉆孔灌注樁等幾種樁型，而鋼管樁內(nèi)嵌巖樁是個(gè)較新型的鉆孔灌注樁，其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于上述樁類。

　　施工角度看，鋼樁、鋼筋混凝土預(yù)制樁施工工藝較簡單，加上制樁在陸地上進(jìn)行，其樁身質(zhì)量容易保證;嵌巖樁的施工工藝相對(duì)比較復(fù)雜，清孔要求高，且樁身質(zhì)量不易控制，只要在技術(shù)上優(yōu)化，管理措施得力，控制好鉆孔和灌注中的關(guān)鍵因素，便能確保嵌巖樁樁身質(zhì)量。從本工程的地質(zhì)情況和碼頭使用荷載情況看，采用高承載力的樁來承受較大的垂直及水平荷載較為理想。首先，鋼樁和混凝土預(yù)制樁因受到打樁能力的限制，只能進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖層或中風(fēng)化巖層一定量，且樁本身的斷面不大，故其單樁的承載力不高。管內(nèi)嵌巖樁在沉樁至一定量的強(qiáng)、中風(fēng)化巖層后，而后鉆孔鉆至一定量的微風(fēng)化巖層，通過灌注砼與基巖澆筑成一整體，其獲得相當(dāng)高的單樁承載力。其次，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的樁平面布置來看，對(duì)于單樁承載不高的鋼樁和鋼筋混凝土樁，要承受結(jié)構(gòu)整體荷載，則需要增加群樁的數(shù)量。但此密集型的布樁方式會(huì)造成打樁不便和打樁時(shí)造成附近群樁效應(yīng)，容易造成樁的偏位，而且增加施工工期，且在施工中不定因素影響到工程進(jìn)度。因此，本工程采用高承載力、少樁布樁的方案優(yōu)于低承載力、多樁的布樁方案。

　　從經(jīng)濟(jì)性上看，對(duì)于承載力不高的樁基，樁數(shù)明顯增多，故材料用量大，雖單價(jià)較低，但總價(jià)較高。而采用承載力高的管內(nèi)嵌巖樁，樁數(shù)減少，材料用量也相應(yīng)的減少，雖單價(jià)高，但總價(jià)較低。從總價(jià)上比較，這也是選擇鋼管內(nèi)嵌巖樁比其他樁基更優(yōu)化的設(shè)計(jì)選擇。

　　管內(nèi)嵌巖樁的垂直承載力由土的總側(cè)阻力、嵌巖段總側(cè)阻力和樁端阻力。在土層較薄的地質(zhì)條件下，其荷載的傳遞主要和樁長和嵌巖深度有關(guān)。從本工程上部使用荷載看，對(duì)樁基的樁身要求具有較強(qiáng)的壓應(yīng)力和的嵌巖部分具有較高的端阻力和側(cè)阻力。因此在施工過程中，我們嚴(yán)格把握如下三點(diǎn)：第一，鉆孔過程中，嚴(yán)格判定巖樣，從而確保嵌巖深度;第二，清孔過程中嚴(yán)格測(cè)好沉渣厚度，確保端承載;第三，澆筑砼中確保澆筑質(zhì)量，從而保證樁身砼的完整性和后期樁身砼的強(qiáng)度。