浅析沉管灌注桩在港口土建工程中的应用

于明亮

摘 要：随着沉管灌注桩施工技术的大力推广，沉管灌注桩施工技术发展问题不断的在港口土建工程施工技术中出现，而在这种新形势下沉管灌注桩在港口土建工程发展的效果，是直接关系到沉管灌注桩在港口土建工程中的应用的最后效果的关键因素之一。因此，本文主要就沉管灌注桩在港口土建工程中的应用进行分析。

关键词：沉管灌注桩；港口；土建工程

1沉管灌注桩在港口工程的应用现状

灌注桩在建筑、水利、桥梁、道路等工程中均有广泛应用，尤其是桥梁工程，大部分基础均采用灌注桩；但是在港口工程中灌注桩的应用较少。对比其他行业，港口工程有其特点，施工条件较差，承受水平荷载和垂直荷载较大，施工工期短等，因此，水工结构选型中即使采用桩基，也大多选择钢管桩或预制桩，且对总造价的影响也不会很大，有其合理性。但是灌注桩有其自己的特点，相对于其他桩型最大的优势是桩径大、承载力高，相对于钢管桩则还有节省钢材和造价方面的优势。

当前，灌注桩在港口工程中的应用主要有：在重力式沉箱码头的后轨道梁中的应用。后轨道梁主要承受垂直荷载，运用钢管桩造价较高，而钢筋混凝土预制桩施工受地质条件限制较大，灌注桩既便宜又实用，因此在集装箱码头中被广泛选用。港口码头后方陆域临近水边，大部分地质条件较差，存在软弱地层，为了满足承载力要求及避免沉降，建筑物基础一般采用桩基，而灌注桩因为造价低、适用范围广而被广泛采用；在栈桥中的应用，灌注桩主要应用于一些小的栈桥式码头。

2 施工工艺

2.1施工准备

（1）水泥：水泥进场应有出厂合格证明，施工单位应根据进场水泥品种、批号进行抽样检验；（2）中粗砂：采用级配良好、质地坚硬、颗粒洁净的河砂，其含泥量不大于3%；（3）石子：采用坚硬的碎石或卵石，最大粒径不宜大于40毫米，且不宜大于钢筋最小净距的1/3，其针片状颗粒不超过25%，含泥量不大于2%；（4）钢筋：钢筋进场时应有出厂质量合格证明书，并进行抗压、抗弯、焊接试验；（5）桩尖：一般采用钢筋混凝土桩尖，强度等级不低于C30，，也可用钢桩尖。

2.2作业条件

施工前应做好场地查勘及平整工作，应具備相应的工程地质资料、经会审确定的施工图纸、施工组织设计（或方案）、各种原材料及预制桩尖等的出厂合格证及其抽检试验报告、混凝土配合比设计报告及其有关资料。

打桩机性能必须满足成桩的设计要求，并按图纸要求的位置埋设好桩尖，埋设桩尖前，桩尖允许偏差值：单桩为10毫米，群桩为20毫米。

应会同设计单位选定1-2根桩进行打桩工艺试验（即试桩）以核对场地地质情况及桩基设备、施工工艺等是否符合设计图纸要求。

2.3操作工艺

沉管灌注桩宜按流水顺序，依次向后退打。对群桩基础及中心距小于 3.5倍桩径的桩，应采用不影响邻桩质量的技术措施。

桩机就位时，桩架底座应呈水平状态及稳固定位，桩架垂直度允许偏差不大于0.5%。施打开始时应低锤慢击，施打过程若发现桩管有偏斜时，应采取措施纠正。如偏斜过大无法纠正时，应及时会同施工负责人及技术、设计部门研究解决。

沉桩过程中，应经常使用测锤检查管内情况及桩尖有否损坏，若发现桩尖损坏或水泥进入，应拔出桩管，回填桩孔，重新设置桩尖进行施打。沉管深度应以设计要求及经试桩确定的桩端持力层和贯入度来控制，辅以桩管入土深度作参考。沉管结束经检查管内无进水后，应及时灌注混凝土。

3 应用过程中存在的主要质量问题

3.1桩孔出现平面位置和垂直度偏差过大

在钻孔过程中，若施工平台稳定性差，钻机安装就位稳定性差，导致钻机工作不稳，则可能造成钻孔位置与垂直度偏差较大。此外，若地层软硬不均匀或者其内部分布有阻碍钻头的障碍物（例如较大的孤石或其他硬物等），这些都会使桩孔平面位置和垂直度出现偏差。

3.2孔壁坍陷

土质松散、泥浆护壁不好、护筒周围未用粘土紧密填封等都可能导致钻孔过程中排出的泥浆中不断出现气泡，或泥浆突然漏失，这些都是孔壁坍塌的表现。此外，钻孔作业过快、成孔后没有及时进行混凝土浇筑等也可能引起孔壁坍塌。

3.3断桩

导管埋深过小，出现拔脱提漏现象易形成夹层断桩，而导管埋深过大时会加长灌注时间，导致已灌混凝土流动性降低，从而可能引发断桩。另外，导管漏水、卡管、机械故障和停电造成施工不能连续进行等因素都可能造成断桩。

3.4成孔后的孔径小于设计孔径

缩颈主要是由塑性土膨胀引起的，防治方法主要包括以下几点：采用优质的泥浆；采用上下反复扫孔的方式扩大出现缩孔现象的孔径。

3.5孔底沉渣厚度过大

清孔不干净或清孔后没有及时进行混凝土浇筑，都可能会产生泥浆沉积。此外，混凝土注入量未达到要求而使沉渣没有浮起，或者钢筋笼安装过程中碰撞孔壁使泥土坍落孔底，都可能造成孔底沉渣厚度过大。

3.6 钢筋笼上浮

钢筋笼放置的初始位置过高或导管在混凝土中埋置深度过大，都可能被浇筑过程中混凝土产生的冲击力推动其上浮。

3.7混凝土流失

若孔底遭遇地下暗流，混凝土灌注下去后被地下水冲走，则可能使灌注过程中使用的混凝土量远远超过计算所需方量，甚至无法成桩。

4 质量通病及预防措施

4.1断桩

断桩一般常见于地面以下1～3米的不同软硬层交接处。主要原因：桩距过小，挤压产生水平横向推力和隆起上拔力；软硬土层间传递水平力大小不同，对桩产生剪应力；桩身混凝土终凝不久，强度弱，承受不了外力的影响。预防措施：桩的中心距宜大于3.5倍桩径；合理安排打桩顺序以及桩机行走路线，减少对新打桩的影响；采用跳打法或控制时间法减少对临桩的影响；采用引孔减小挤土效应。

4.2缩颈

主要原因：土体中含水量丰富，土体受到强烈扰动和挤压下，产生很高的孔隙水压力，桩管拔出后，水压力便作用到新灌注的混凝土桩上；拔管过快，混凝土量少，或者和易性差，混凝土出管时扩散性差。预防和处理措施：采取降低地下水位减小水压力，严格控制拔管速度，严格控制混凝土坍落度，一旦发生缩颈现象可采用复打法处理。

4.3吊脚桩

常发生在地下水位较高或饱和淤泥或粉砂土层中。主要原因：桩尖和套管衔接不严密或桩尖变形，水或泥沙等进入套管。预防措施：提前在套管内灌入0.5m厚的水泥砂浆封底，再灌入1m高的混凝土增压，然后再沉管。

4.4孔底沉渣厚度过大

成孔后保持钻头慢速空转一段时间以进行清孔；采用优质泥浆；钢筋笼在吊、安装时要对准孔位，防止碰撞孔壁；钢筋笼就位后，检查沉渣量，若沉渣量未达标，则要进行二次清孔；混凝土的储备量要足够，进而利用混凝土的巨大冲击力溅除孔底沉渣。

5 结束语

综上所述，本文所提到的沉管灌注桩在港口土建工程中的应用的研究工作，希望可以对沉管灌注桩在港口土建工程中的应用的发展提供参考价值。随着沉管灌注桩在港口土建工程中的应用不断开展，对沉管灌注桩的研究工作也将成为保障在港口土建工程中的重要工作。

参考文献

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[2] 曹挺强.沉管灌注桩在港口土建工程中的应用[J].港口工程.1987（06）：17-25.

[3] 方伟强，黄明政.灌注桩在港口工程中的应用[J].湖南水利水电.2008（05）：72-73.

（作者单位：天津市玛利布鲁海洋工程技术服务有限公司）