福建LNG接收站5#、6#储罐桩基施工难点及解决方案

柴洁　许杰　张佳骏

摘要：针对福建LNG接收站5#、6#储罐工程桩基工程不同阶段出现的孤石、斜岩、淤泥区等施工难点，EPC项目组通过调整施工方案和制定应对措施，有效提高了钻孔灌注桩成孔效率，缩短了桩基施工时间，保证了项目正常运行。

关键词：钻孔灌注桩；桩基施工；解决方案

一、工程概况

福建LNG站线项目秀屿接收站5#、6#储罐工程，是中国海油首个自主技术、自主设计、自主建设、自主管理的16万方全容储罐项目，也是2016年油气领域国家重大工程的建设项目。

该项目桩基工程主要包括5#、6#储罐的钻孔灌注桩施工，其中5#、6#储罐各布置直径1.2m钻冲孔灌注桩376根，共752根。单罐施工区域总面积5600m2，桩基截面总面积约700 m2，桩位布置密度高，作业面狭小，现场采用冲孔与旋挖作业两种施工工艺，单台设备施工通常采用间隔跳打，以确保相邻施工的桩不产生相互影响，同时，据设计图纸要求，单根桩基满足入岩至中风化持力层1-3m，项目总工程量浩大，要求进度控制科学化，组织设计、施工方案、工序衔接、桩基检测实现最优化管理，推动项目顺利实施。

该工程5#储罐自2016年4月17日桩基施工开始，实施3个月后，共累计完成86根，日均0.945根；6#储罐在南区和北区试打期间进度维持在日均0.5根，成桩效率低，根本无法保障5#、6#储罐桩基正常工期要求，并对项目总工期构成严重滞后风险，同时带来潜在的工期违约或巨额经济索赔纠纷。项目施工区地域极为复杂，涉及填海造陆、抛石、岩土开挖等多种情况，如何有效面对桩基工程不同阶段出现的施工难点，攻坚克难，成为参建各方共同专注的课题。

二、桩基施工难点与问题

（一） 5#储罐存在大角度的斜岩面

据施工区域岩土工程详细勘察报分析：场地下覆7～40m范围内为花岗岩层，花岗岩在与大气、水及生物接触过程中发生的一系列综合作用，导致岩体风化，其风化具有典型特征—球状风化，使地层具有广泛的不均匀性、离散性、差异性、突变性。场地内岩层层面起伏较大，局部岩层层面坡度达60℃以上，等高线密，岩面倾斜较大，同时场地内岩层风化程度及各类风化层厚度变化很大。

在施工过程中，冲击钻机的冲锤在接触到基岩面时，冲锤就会沿斜面滑向一侧，偏孔概率在40%～60%之间。偏孔发生后，导致填石反复纠偏，偏孔纠正需1周～3周，而正常单桩成孔3～5天，偏孔纠偏占用了大量的人力机具，严重影响了成孔效率，从而影响项目总体工期。现场采取了填石纠偏、增加施工人员、增加施工机械等多种措施，但成孔效率依旧偏低，个别桩基持续施工20多天都难以成孔，桩孔内的基岩面有倾斜、不全断面的现象较为严重。

（二） 5#储罐存在大量孤石

LNG接收站位于秀屿半岛，站外岩石峭立，临近海域存在多处小型孤岛。5#储罐靠近青峰岩山体，施工区域沟壑陡坎发育，乱石丛生。大量孤石的存在为判岩工作造成极大困难，极易造成误判，一旦误判将会对整个基础工程带来安全隐患。在判定岩性时，业主、总包、施工三方往往存有争议。桩基施工初期主要由冲击钻机进行入岩施工，孤石的强度与基岩的强度是相同的，进尺速度很慢，入岩量的增加也加大了对冲锤的磨损，修补后冲锤卡锤的几率增加，既增加了成孔时间又增加了成孔难度。

（三） 6#储罐存在大量抛石及淤泥

根据项目一期基础资料提示，6#储罐北区为抛石回填区，抛石区工程桩占总桩数的26.6%，约100颗。抛石厚度在11-14米左右，抛石直径在0.3-1m左右，导致该区域成孔难度加大，同时抛石区地下水与海水相通，多次发生漏浆、塌孔、卡锤等问题，实际桩径与设计桩基产出波动性变化。

6#储罐南区为淤泥区，占总桩数的8%，约30颗。淤泥层处于流塑状态，厚度在4-17m之间，流动性较强，导致成孔过程中出现缩孔、扩孔等问题，充盈系数不断扩大，南区淤泥内，充盈系数最大值最大达到3.5，同时淤泥层影响距离达12米，造成施工进度持续缓慢。

（四）原有消防管线、海水管线的影响

5#储罐东侧、南侧靠近海水管线和消防管线，海水管线和消防管线为生产运行区管线，工程施工过程中产生的震动可能会对上述造成一定影响，存在一定的安全、质量隐患。根据技术及运行人员核算，影响海水管线、消防管线的工程桩为30根，因此造成该区域无法采用冲孔钻机成孔，对施工进度及作业顺序安排造成一定的影响。

三、桩基施工应对措施

（一）消除孤石影响的处理措施

本项目所采用基桩为摩擦端承桩，桩端持力层的确定对工程质量至关重要。如误将孤石（球状风化体）作为桩基持力层，可能造成桩基强度不够、建筑物产生不均匀沉降或桩基失稳等工程问题，给工程带来极大危害；若施工中岩面判定过于保守，则会大大增加桩基工程量，延误工程进度，造成极大经济浪费。故准确确定持力层的埋深，对于整个桩基的质量和进度保证非常重要。

超前钻为施工勘察的一种手段，是用来探知桩基地质情况、确定桩底标高的一种技术措施，在地质情况复杂的状况下，引入超前钻可以给工程带来施工质量保证、施工进度加快的优势。EPC项目组决定引入超前钻施工，对5#罐现场剩余桩位均进行超前钻施工勘察，以提前确定孤石情况，最大程度排除孤石做桩端持力层的可能性，从而准确定桩长及桩的入岩量。

超前钻施工，按每根桩布置1个钻探孔的原则布孔，孔位布设于桩位中心一侧200mm处或桩心位置。因工程桩是以中风化花岗岩位桩端持力层，钻孔深度钻入中风化花岗岩（或微风化花岗岩）不宜小于5米且不小于原預估桩长。若钻进过程中遇到孤石，则应钻穿该孤石后继续钻至中风化花岗岩（或微风化花岗岩）不小于5米。对每个钻孔取出的岩芯，经判岩工程师现场判定为中等—微风化岩且符合终孔要求即可终孔，并留取岩芯照片。

引入超前钻后，每个桩的孤石情况都得到了确认，共完成勘探点285个，其中183个勘探点存在一个至多个孤石，单个孤石最厚可达7.6米，孤石率达64.2%。球状风化体多为强度高、硬度大多为中-微风化花岗岩，解决了判岩争议问题，为进一步确定施工组织方案提供了可靠依据。

（二）钻孔偏斜的处理措施

由于基岩面倾斜较大，项目初期采用冲击钻成孔时，冲锤会沿斜面滑向一侧，导致桩的中心偏位较多，难以成孔。故对冲击钻孔时采取了一系列措施，防止偏孔现象。具体有：①保证冲击钻机平台的坚实、平整；②当冲击钻冲进至土石交界面或软硬岩交界面时，减少冲程，采用低垂密击的方式进行冲进，以减少冲击偏向作用；③及时清理沉渣，确保每次冲击都能作用在新鲜的岩面上；④及时更换或加焊刚度较大的锤牙，确保冲进效果；⑤当发生孔位偏移时，不断地向孔内填石（片石或块石）使之与岩层的强度和硬度相近，保证进尺平稳、不偏孔，强行地将偏孔段纠正过来；⑥向孔内灌注混凝土，高度控制到桩中心不偏位的高度，待10天左右时，再用冲击钻机进行冲击成孔。

虽然采取了一系列措施，但由于冲击钻成孔工艺固有的特点，钻头必须冲击到基岩面上，而5#罐地质条件又极其复杂，偏孔现象仍时有发生，严重耽误了施工进程。EPC项目组决定在5#罐退出10台冲击钻机，引入4台旋挖钻机，采用旋挖钻成孔工艺，对基岩部分直接旋挖钻进成孔，从源头上解决偏孔问题。

旋挖钻成孔是利用带有斗式钻头的转杆旋转及自身的自重，将切削的土及岩石削刮入斗筒内，提升斗筒至孔外，借助斗筒的特殊机构弃土，重复上述过程即可形成桩孔。引用大旋挖施工工艺后，钻孔偏斜的状况得到解决，斗筒取土及弃土都比较容易，与冲击钻成孔相比，垂直度、孔径、标高等均能较好控制，对确保工程工期和质量非常有利。

（三）抛石区的桩基施工处理措施

6#罐自防浪堤向南近30米范围内为抛石回填区，由于抛石之间缝隙较大，当施工至抛石区时，会出现漏浆情况，容易造成塌孔现象。在充分进行现场调查及总结，现场决定在抛石区施工时先回填块石，封堵比较大的空隙，若还出现漏浆，再采用回填红土封堵较小空隙，冲击钻对回填的块石及红土进行冲击反复成孔。当一定深度的空隙完全封堵后，需要继续冲击成孔，有可能会继续出现漏浆情况，继续回填块石、红土进行封堵，冲击钻机继续反复成孔。

在涨潮时由于抛石区的空隙会和海水相通，造成严重漏浆。根据潮汐表安排冲孔时间段、间歇时间和灌注时间，在落潮时进行冲击成孔和混凝土灌注，在涨潮时暂时性停止施工，避免因为冲击对抛石造成扰动而造成的漏浆情况加重。

（四）淤泥区的桩基施工处理措施

6#储罐南区为淤泥区，淤泥层处于流塑状态，流动性较强，导致成孔过程中出现缩孔、扩孔等问题。在施工时发现，淤泥区施工最大影响距离达12米，间隔跳打方案成为首选方案，①现场重新布置2台大型旋挖机，由之前的间隔一根桩进行施工，调整至间隔三根桩进行施工，最大程度上减少了对淤泥层的扰动。②确保在桩混凝土灌注完成之后，待混凝土初凝之后进行相邻桩的施工作业，避免因混凝土没有进行初凝，就在相邻桩进行作业造成混凝土流动，影响成桩质量。③在混凝土灌注过程中，通过增加导管的插拔，增加淤泥段混凝土灌注充盈系数，避免因混凝土灌注完毕后，淤泥进行回流，造成桩的桩径小于设计桩径，保证施工质量。

（五）原有海水管线的防护措施

为重点防护原有海水管线，现场采用多项措施，保证了现场安全、合理施工。由专业技术团队对开展埋地海水管道止推墩结构荷载复核并出具相关报告。同时，在海水管线过路口增设沉降观测点，当有重载车辆通过后，专业测量工程师定期测量沉降情况，随时关注对海水管线的影响；对罐区域消防管线可能受重载情况，开展管线受力计算，复核管线在上部重载作用下，管線的受力和变形情况。对距离海水管线20m、距离消防管线10m范围内桩（共计30颗），采用大功率旋挖机施工，替代锤击钻孔的方式，减小对管线的扰动，以保护海水和消防管线。

四、结语

该项目桩基施工阶段遭遇了多种典型桩基施工困难，多次出现孤石、偏孔、漏浆、塌孔等不利因素，面对异常复杂的地质条件，通过现场调整施工方案、合理优化分析、制定应对措施，使单根桩成孔耗时由最初的144.3h，缩减为31.5h，成孔效率提高了4.58倍，大大缩短剩余桩基工期，保障了项目总体工期。综上所述，在桩基工程实施阶段，建议参建各方应尽早研读地质勘查资料，确立合理高效的施工工艺，提高技术水平，有效保障项目进展，减小不必要的工期和损失。

参考文献：

[1]陈建宁，浅谈斜岩地层冲孔桩的偏孔预防及纠偏措施[J].建筑工程技术与设计，2014.6.

[2]虞军明，对旋挖钻孔桩的质量控制的探究[J].城市建设理论研究，2012.12.

[3]许杰，PDCA循环模型在福建LNG项目5#储罐工程桩施工进度中的应用[J].工程建设与设计，2017.5.