海港灌注桩施工问题及解决对策

陈剑+陈二龙

摘 要：冲孔灌注桩是水运行业港口水工建筑物广泛应用的一种基础形式，具有适应性强、施工操作简单、设备投入不大等优点。本文结合高桩梁板结构在集装箱码头接岸部分冲孔灌注桩施工，分析冲孔灌注桩在类似地质情况下施工过程中经常出现的问题及相应控制要点。

关键词：冲孔灌注桩 高桩梁板结构 施工要点

针对某海港灌注桩施工出现的典型问题，结合当地水文地质及施工现场条件对成桩过程控制及成桩质量存在的问题进行分析，经过业主、设计、监理、施工专题研讨会提出了相应的补救处理措施，并探讨类似地质情况下该类型桩基在今后实际施工过程需注意的事项及相应对策。

1.工程概况

在深圳地区建设某5万吨级集装箱码头采用高桩梁板结构方案，对接岸部分考虑受临近码头接岸抛石的影响采用冲孔灌注桩（Φ1200mm）基础方案，其他部分采用大直径管桩（Φ1200mm）方案（详见图1）。

根据地质勘察资料，本工程自上而下地层大体可分为五大层，即人工填土层（Q4 ml）、海积层（Q4m）、冲洪积层（Q3al+pl）、残积层（Qel）及燕山期花岗岩风化带（γ5 3），依风化程度自上而下分别为风化残积土、全风化、强风化花岗岩，基岩顶面标高为-27～-41m。

2.施工出现问题

在灌注桩施工期间桩号A1-Ⅳ出现施工质量问题，该桩为Φ1200mm灌注桩，顶设计标高为1.56m，桩底标高为-32m（需入强风化岩以下2m），桩周土层见上述描述。该桩施工报告如下：

2010年1月27日下好护筒后开始冲孔施工（首节护筒长18.24m），通过锤击进入粘土约1.5m，护筒底标高为-12.2m，2010年1月29日上午，发现掏渣不干净，估计有塌孔现象，于是接一节护筒（1.52m）并锤压，压锤后护筒发生自沉，护筒顶淹没水中，顶标高约为-1.3m，护筒底标高总长22.8m。

之后，采用在原护筒（Φ1250mm）外套一节16m长（Φ1650mm）的护筒止水后抽水露出原护筒口，将原护筒（Φ1250mm）驳接加长7.5m至平台面，并将护筒固定在平台上，孔内回填石块及黄土后继续冲孔。

2010年2月7日验孔合格，终孔标高为-32.1m，泥浆性能检测指标均符合设计要求，沉渣厚度满足设计要求。2010年2月7日下午开始下钢筋笼，完毕后接好浇筑混凝土的导管，于2010年2月8日凌晨2时开始浇筑水下混凝土，采用吊罐浇筑，浇筑过程的混凝土量远比设计方量大，尤其当混凝土浇筑至护筒口时，混凝土面上升缓慢，由混凝土面深度为31m上升至28.4m的混凝土方量为30m3，平均每上升1m的混凝土方量达11.5m3，远大于设计桩径1.25m的每米的方量（1.2m3）。最终该桩浇筑实际混凝土量（103m3）比设计混凝土量（43m3）大60m3，整个浇筑过程耗时15个小时。

A1-Ⅳ灌注桩出现的异常情况现场向监理汇报后，项目部随后组织相关部门人员进行原因查找和分析，主要是施工过程中对灌注桩的施工工艺了解不深，现场管理不到位所致。鉴于A1-Ⅳ灌注桩混凝土浇筑出现的异常情况，项目部首先组织安排了检测单位进行超声波检测。超声波检测结果显示桩身-29.0m以上检测曲线正常，-29.0m以下检测曲线出现异常。

针对此情况，为了更好的了解桩身结构情况，随后项目部再安排了取芯检测，本根灌注桩共取芯两处，由于垂直度的偏差第一处取芯冲孔深度在16m左右遇竖向主筋，现场停止冲孔;第一处芯样连续、完整、骨料分布均匀，混凝土芯样抗压强度平均值均高于设计强度（实测分别为40.2MPa和43.3MPa，设计强度为30MPa），芯样反映该段桩身完整性较好。由于第一处取芯未取至设计桩身长度，现场调整下冲位置进行第二处取芯检测;第二处芯样反映主要是在孔深16m左右位置芯样有较多麻面沟槽，30m左右存在夹泥段，根据现场冲孔情况（在28m左右位置连续见箍筋），29m左右以下芯样已偏出桩身;第二处取芯芯样抗压强度桩身16m左右缺陷（较多麻面沟槽）位置为24.6MPa（该位置在第一处芯样反映为连续完整），其余位置均高于设计强度（实测分别为41.5MPa、38.4MPa和42.2MPa）。

最后项目部对A1-Ⅳ灌注桩安排了低应变法检测，检测结果表明在桩身30.6m明显缺陷，其它位置基本完整。

3.原因分析及对策

分析一：造成该桩主要的施工原因是由于护筒长度不够清孔时塌孔所致，根据地质资料显示，本桩位置处（标高-6m～-20m范围）存在砂混粘土及砂混淤泥层，第一次施工的护筒底标高为-12.2m，并未穿透上述土层，施工在掏孔时砂质土受周围侧向压力作用下，开始往该孔处流动，最终导致清孔的土质越清越多，两天后施工方又接一节护筒（1.52m）并锤压，之后又在原护筒（Φ1250mm）驳接加长7.5m至平台面，这时护筒底标高刚好低于砂质土底标高，塌孔现象才避免出现。

对策：在施工前施工方就应该对该桩基周围的土质进行经验判别，确定钢护筒的合理长度，对砂土较薄的位置控制好泥浆的密度、粘度和胶体率。

分析二：根据检测单位提供的检测报告和现场情况，可判断该桩在施工期间护筒垂直度有些偏差，在抽芯试验时应选择在风浪较小的时机作业，第一次取芯失败就是由上述两种原因引起的。

对策：施工前要保证护筒的垂直度，避免以后出现施工误差和检测精度问题。

分析三：经过三项的检测，对于A1-Ⅳ灌注桩判定缺陷主要是在桩顶以下30m位置。在桩身16m左右位置缺陷是局部缺陷，该位置在第一处芯样是连续完整的，只是在第二处芯样该位置有局部麻面和沟槽，其实测抗压强度（24.6MPa）与设计强度（30MPa）接近，且该位置是在钢护筒内（钢护筒下至-24m标高），对桩身是一种很好加强作用，因此该部分局部缺陷是不需担心的。

根据检测结果在桩顶以下30m位置存在较大的异常现象，该桩施工时混凝土浇筑总量为103m3，方量远大于设计方量43m3，根据现场浇筑情况，该桩体形成的是“大头桩”（见扩孔示意图），很大程度上增加了桩身侧摩阻力，根据设计要求A1-Ⅳ灌注桩设计以摩擦型为主，根据保守核算，在保证桩身30m范围质量的前提下，该大头桩桩基承载力即可满足设计桩力要求。

对策：桩顶下16m处出现局部缺陷由于施工期间振捣控制问题;桩身30m以下出现异常，根据使用荷载进行桩身实际断面复核，承载力满足要求;对取芯孔回灌浆时，施工需采用压力灌浆，对16m处桩身缺陷位置也能直到补强作用。

4.结论

冲孔灌注桩是水运行业港口水工建筑物广泛应用的一种基础形式，具有适应性强、施工操作简单、设备投入不大等优点。但是由于冲孔灌注桩的施工大部分是在地面以下进行，其施工过程无法直接观察，成桩后也不能进行直接开挖验收，它又是最容易出现质量问题的一种基础形式。分析冲孔灌注桩在施工过程中可能发生的事故，进行必要的防范是保证冲孔灌注桩成桩质量，确保基础成桩施工安全的重要措施。发现问题要及时采取措施予以补救。endprint