浅谈炸礁后的斜坡岩灌注桩施工质量控制

■林 明

（福建省陆海建设管理有限公司，福州 350009）

1 工程概况

福州港罗源湾港区可门作业区1#～3#多用途泊位工程位于福建省福州市连江县境内罗源湾的南岸，下宫乡境内。1#～3#泊位建设岸线总长911m，建设4万吨级泊位1个和5万吨级泊位2个，水工结构均按靠泊30万吨级散货船舶设计。1#～3#泊位共设置两条钢轨，两轨间距30m，为卸船机和装船机共用，前轨位于胸墙上，后轨采用钻孔灌注桩+轨道梁结构。沿后轨轴线共布置134根灌注桩，桩距为3.1～6.8m不等，其中Φ1200mm共62根，Φ1400mm共72根，混凝土C35，设计桩顶标高+6.95m。

图1 灌注桩位置图

由于本工程地质为炸礁后的斜坡岩，其上为抛石棱体，工程地质复杂，为检验码头基槽炸礁对后轨桩基位置基岩的破坏程度，由建设单位在施工前安排地质勘察，以确保后轨桩基进入完整基岩的深度。灌注桩桩底高程按桩端进入完整的中/微风化岩深度控制、桩底设计高程校核，终孔前应得到监理工程师确认。灌注桩桩端持力层为完整的中/微风化花岗岩，桩端入岩深度不小于3m，入岩深度的起算面须考虑岩面斜度的不利影响。为判定桩端持力层岩性，确保桩端进入完整基岩的深度，在钢护筒下沉至中/微风化岩面，清理完孔内抛石后，由地质勘察单位对每根桩进行钻孔取芯并判定桩端持力层岩性。钻孔取芯位置为钢护筒内壁最靠近码头前沿线方向处，钻孔深度进入完整的中/微风化花岗岩不少于6m。为保证成桩质量，施工过程要求钢护筒下沉至完整的岩面，浇筑灌注桩混凝土后不能拆除。通过以下措施对灌注桩施工进行质量控制，保证炸礁后的斜坡岩灌注桩的施工质量。

2 灌注桩施工准备阶段质量控制

灌注桩分项开工前，熟悉图纸，对地质勘察报告深入研究，充分了解灌注桩施工区域的地质状况。认真编制施工方案，特别是对施工工艺要进行认真细致的讨论，确保编制的施工工艺能够符合本项目的需要，然后对机械设备的选型和进场的数量进行认真的规划。

为确保桩位放样的准确性，每根桩开孔前应认真复核控制点，严格控制孔位的准确性，保证桩位中心偏差在50mm以内。同时防止在抛石棱体上成孔易发生串孔，施工过程中采取跳孔施工工艺，孔距宜为10～15m。

3 灌注桩成孔施工过程的质量控制

3.1 桩位控制

本工程的灌注桩位于炸礁后斜坡岩，斜坡岩上为抛石棱体（厚度从几米到数十米不等），棱体块石粒径不均，缝隙大，强度高，设计要求嵌岩中/微风化岩不少于3m，难度高，成孔工期较长。因此本工程采用卷扬式冲击钻机钻孔，成孔过程中由于不断冲击振动致使钢护筒向斜坡方向滑移、倾斜，导致桩位中心偏差大幅度超出规范要求。为控制桩位符合设计规范要求，在开孔时先埋设比设计桩径大20cm的大钢护筒进行冲击造孔，待孔位稳定后按设计桩位再埋设符合设计桩径的小护筒，保证桩位的准确性。

3.2 漏浆控制

由于回填棱体的空隙大，且受涨退潮影响，在施工过程中造成漏浆及塌孔严重，因此要求施工单位前期冲孔采用低锤密击，反复冲击造壁，使孔内泥浆保持稳定。后期向孔内回填同样的块石外加粘土或袋装水泥，反复冲孔使之挤入抛石层，提高泥浆性能以加强护壁并阻止漏浆。同时及时跟进钢护筒，每进尺一段及时跟进安放一段且全程跟进不得拆除，进一步防止塌孔和漏浆，保证桩身的完整性。

3.3 泥浆质量控制

泥浆在成孔过程中主要是维护孔壁的稳定，保证桩径符合设计要求。影响灌注桩成桩质量的泥浆性能主要指标是相对密度和粘度，要严格控制泥浆各项性能指标，在松散易坍塌地层（砂层、碎石层）冲孔时泥浆相对密度为1.20～1.45g/cm3较适合，在一般地层钻孔时应控制在1.05～1.2g/cm3。泥浆的含砂率大时会降低粘度、同时加大对泥浆泵的损耗及增加沉淀，在日常冲孔过程中，监理工程师随机抽查孔内泥浆指标，确保其符合规范和设计要求。同时现场设置泥浆池，废弃泥浆、钻渣及时进行外运处理，不得污染环境。

3.4 持力层位置的判定

当钻机穿过抛石层时，清理完孔内石渣后，由地质勘察单位对每根桩进行钻孔取芯并判定桩端持力层标高。钻孔取芯位置为钢护筒内壁最靠近码头前沿线方向处，钻孔深度进入完整的中/微风化花岗岩不少于6m。现场取芯完毕后由地质勘察单位出具柱状图经由建设单位发至设计单位，设计单位依此确认其终孔标高。在冲孔过程中，检查成孔记录，当达到设计终孔标高时，采用长度为4～6倍设计桩径，外径为钢筋笼直径加100mm的笼式检孔器检查成孔质量，如检孔器能顺利下放到孔底则说明桩身垂直度和桩径符合要求，同时量测钻孔深度，确保成孔深度符合设计要求。

图2 现场取芯芯样图

3.5 清孔质量控制

本工程灌注桩清孔采用悬浮排渣正循环清孔，在灌注桩到达设计高程后，应进行第一次清孔，利用泥浆将孔内悬浮颗粒和孔底沉渣置换出来，直到孔口返浆密度持续小于1.1～1.2g/cm3及孔底沉渣厚度小于3cm，接着吊放钢筋笼和安放混凝土导管，为防止吊放过程中，孔内悬浮沉渣和沙粒沉入孔底，因此在混凝土灌注前需要进行二次清孔，同时对泥浆进行循环补充，清孔过程中实时监控泥浆指标。最后按照规范要求泥浆相对密度宜为1.05～1.20g/cm3，粘度宜为 16～22s，含砂率宜不大于 4%，沉渣厚度不大于3cm等指标控制孔底沉渣厚度和孔内泥浆的性能指标。

4 成孔过程中出现问题及处理办法

4.1 孔内坍塌与缩径

由于本地潮差大，成孔过程中钻进速度过快未及时跟进钢护筒，泥浆护壁不够，都会引起塌孔，因此要求在成孔过程中及时跟进钢护筒，同时当进入地质变化层时应控制成孔速度，改善泥浆性能（如控制含砂率和密度）使之形成有效护壁。抛石层每进尺4-5m，应对钻头进行检查，发现冲锤磨损时应及时进行锤牙贴边修复或更换新的冲锤。

4.2 钢护筒底部偏位变形

灌注桩开孔地面高程普遍在+8～+9m，而岩面高度在-2m～-49不等，桩径为1200mm的采用δ=10mm的钢板轧制的直径为1250mm钢护筒，桩径为1400mm采用直径为1450mm钢护筒，每节长度为1500mm，每根桩下放护筒长度在10m～58m不等，所以焊接好每节钢护筒至关重要，底护筒应做加强措施。在成孔时由于锤牙补焊不及时导致扩孔不足以及下护筒时强行安放，导致底部钢护筒偏位和变形。针对这种情况必须拔出所有护筒并及时进行回填，待回填稳定后重新定位钻孔。

4.3 钻孔倾斜

在成孔时在进入岩面倾斜段或者钻头受力不均时均可能出现钻孔倾斜，应利用钻头上下反复扫孔纠正，低锤冲击，并同时回填同类块石进行反复修正，若斜孔严重无法修正时，必须拔出护筒重新回填，待回填稳定后重新冲孔。因此在冲孔过程中要定期检查，发现倾斜及时修复。

5 钢筋笼制作和安装质量控制

在钢筋进场后，对钢筋下料、钢筋绑扎等进行巡视检查，检查其数量、规格、分段长度、尺寸、钢筋焊接、槽钢、加强箍、垫块设置、加密箍位置数量等是否符合设计与规范要求。逐节验收钢筋笼，检查其机械连接质量，相邻主筋接头位置是否错开35d。在钢筋笼吊放安装过程时，逐节验收钢筋接头，满足要求后方可继续安放。安放完毕后在钢护筒设置定位钢筋，并加以点焊固定，防止浇筑过程中钢筋笼偏位和上浮。同时本工程设置3根超声波检测管（Φ60mm×4mm无缝钢管），检测管采用液压钳连接，钢筋笼安放时应认真检查检测管连接的接头是否紧密，在钢筋笼安放完毕后，应及时向检测管内灌水封堵，避免在混凝土浇筑过程中发生检测管堵塞，造成超声波检测无法进行。

6 水下混凝土浇筑质量控制

6.1 混凝土原材料和配合比控制

加强混凝土原材料的质量检验，确保所用的材料合格，满足工程需要。根据材料的实际状况结合现场的实际调整施工配合比，确保混凝土的质量符合设计要求和规范规定。

6.2 导管埋深控制

在混凝土浇筑前应检查导管埋深是否距孔底30～50cm，在供料满足的条件下，尽量取大值。同时计算料斗初灌量是否满足导管埋深不少于1m的要求，以防出现夹层、夹泥和断桩现象。

6.3 坍落度控制

在浇筑前和浇筑过程中抽测混凝土坍落度，看是否符合配合比设计要求，混凝土的坍落度对成桩质量有着直接影响，坍落度在配合比规定范围内的混凝土可有效地保证混凝土灌注性、连续性和密实性，桩身质量才有保证。

6.4 混凝土浇筑控制

图3 现场桩头

混凝土开始灌注时，要求其紧凑、连续地进行，禁止中途停工，必须一次性浇注完毕。在灌注过程中随时观测孔口泥浆排放并检查导管埋管情况以及混凝土面上升情况，以便及时拆卸导管。导管要上、下来回串动，确保混凝土的密实度和施工质量。在浇筑到岩面交界处应放缓浇筑速度，防止浇筑过快导致钢筋笼上浮影响成桩质量。每次拆除导管应慢提并记录已灌注混凝土方量、实测孔内混凝土表面高度以及当前导管埋深，同时应根据灌注混凝土的数量，计算校核导管的埋置深度与实测是否相符，防止拆除导管过多而出现断桩现象，同时防止导管埋深过深导致钢筋笼上浮以及导管不能拆除等现象。导管埋管深度宜控制在2～6m，拆完导管后保证埋管深度大于2m。为保证桩顶成桩质量，设计单位原要求超灌不少于1m，后经建设单位要求变更为超灌1.2m，浇筑过程要求施工单位做好水下灌注混凝土施工记录。同时在混凝土浇筑过程中，在距冲孔10m范围内混凝土灌注桩强度达到5MPa前（一般为灌注24h后）不得进行冲孔施工。

6.5 桩头凿除

在开挖完毕后，先用水准仪复核高程并在钢护筒上做好桩顶高程标志，在切割完外侧钢护筒，用切割机沿桩周切缝（3～5cm深），以保证凿除后桩头缺棱掉角，最后用风镐慢慢凿除其他部分。

从目前来看，凿除的桩头超灌混凝土质量较好，未见太多浮浆。

7 水下混凝土浇筑过程中易出现问题及处理办法

本工程85#桩灌注时，出现钢筋笼上浮现象，经分析其混凝土面正好在岩面上下交界处、导管埋深过深、混凝土灌注速度太快所导致。因此要求减缓混凝土灌注速度，测量孔内混凝土面深度，待钢筋笼回到原位置后，在满足导管埋设深度的情况下拆除部分导管，并将钢筋笼焊接在护筒上。

8 基桩检测

桩基完成施工后，安排桩基检测，截止目前共完成75根桩的检测，每个桩均进行了超声波检测和低应变检测，其中Ⅰ类桩70根，Ⅱ类桩5根。同时各抽取1根1200mm和1400mm桩进行高应变检测，检测结果均符合设计和规范要求。

9 结语

由于本工程灌注桩桩径大、嵌岩深度深、地质变化多端、隐蔽项目多、成孔难度大，施工过程中容易出现问题，因此需要注意以下几点：

（1）施工时须采用隔孔跳打，以防相邻孔位坍塌和串孔。

（2）钢护筒应及时跟进，冲锤应及时贴边补焊，同时加强孔径及深度的检查，以确保孔径以及嵌入基岩深度符合设计要求。

（3）施工过程中注意声测管的保护，以便后期进行检测。

在实际工作中应多看图纸及规范，常入工地，找出现场问题和质量控制应对措施，在实际中严格按照设计图纸及规范组织施工，灌注桩的质量就能得到有效监控。通过福州港罗源湾港区可门作业区1#～3#多用途泊位工程后轨灌注桩施工质量控制经验的总结，可为后续桩基施工及类似工程提供参考借鉴。

[1]JTJ285-2000，港口工程嵌岩桩设计与施工规程[S].

[2]JTJ248-2001，港口工程灌注桩设计与施工规程[S].

[3]TJ249-2001，港口工程桩基动力检测规程[S].

[4]JGJ106-2014，建筑基桩检测技术规范[S].

[5]JTJ202-2011，水运工程砼施工规范[S].

[6]JTS167-2012，港口工程桩基规范[S].