高桩码头建设中嵌岩桩内嵌岩锚杆的施工技术

刘颖嘉 上海三航奔腾海洋工程有限公司

1.工程概况

象山港外干门作业区大中庄通用码头工程建设中，通过锚杆式嵌岩桩的应用，有效打入PHC管桩，使其被置入分化岩面；经过对孔内杂物的清理，对桩钻孔作业，从而形成φ200mm的锚孔；以φ40mm螺纹钢筋为原材料制得钢筋束，依次置于各孔内，再注入M40水泥浆，制得具有优良稳定性的锚杆，最后再浇筑混凝土。根据本工程施工要求，锚杆嵌岩桩总量共设置28根。

2.施工方案

关于工艺流程，具体见下所示：平台搭设→钻机就位→清桩内土及嵌岩→洗孔→安放外套管→钻孔、岩面确定→清孔、终孔→钢筋束安放→灌浆→取套管→砼灌注。

3.施工技术

3.1 施工准备

（1）搭建作业平台。为确保施工作业的安全性，要求施工平台足够平稳与牢固，要与机械设备的施工要求相符。平台总面积为45m2，根据施工要求，钻机、辅材等共计5t。平台搭建中槽钢是重要材料，要求其具有足够的稳定性，可有效承受荷载，平台使用到适量PHC桩与围囹，并采取防护措施。

（2）清土。待PHC桩沉桩到指定标高后，全面清理桩内杂物，如向孔内泵送清水的方式，并配合使用大功率空压机，最终将残留在孔内的泥浆清理干净。

3.2 钢平台搭设施工方法

锚岩桩机稳定运行的前提在于所处的工作平台具有稳定性，经过PHC沉桩后，再搭建钢平台。选材方面，该平台使用的是槽钢材料，下层支撑为双拼槽钢[25的形式；上层为单拼槽钢[25，此部分作为牵杆而使用，间距为1.5m，在该结构的基础上再铺设模板（厚为5cm）。采取防护措施，在平台周边增设栏杆，使该结构稳定在槽钢上，间距2m，根据人员及其设备操作特点，栏杆高设为1.2m；辅以适量的水平撑杆，间距0.6m，共两道；最后，再于外侧挂安全网，实现全面的防护。

3.3 平台受力检算

基本条件：桩架底面积45m2；各类材料、设备等的总荷载5t；单榀[25各部分跨径不同，最大值为6m，按最大不利受力计算3根单榀[25承受总荷载5t。3根[25a槽钢抗弯强度按式（1）计算：

式（1）中，Mmax—最大弯矩，kN·m；Wx—截面特性，cm3。经计算，σ=43.8MPa＜170MPa，满足要求。

3.4 清土

顺利完成PHC桩沉桩作业后，由于施工作业的影响，桩内存在堆积覆盖层，要求此部分得到有效清理。可行方式是向孔内泵送清水，经过稀释后再辅以空压机处理，此处使用到气举反循环法。

3.5 安装外套管

为给后续钻进与锚杆安装创造良好条件，桩内成孔后向其中置入套管，以钻具口径为依据，实际所用的套管直径控制在该值的1.2～1.3倍，各节段长度为3～6m，为满足各节段连接要求，配备适量1m、0.5m长的套管，均采取法兰连接的方式，并设置4mm厚的胶垫以达到密封、止水的效果。套管的位置较为关键，应与钢管桩同心，因此在下放套管时采取的是定位环导正的方式，根据实际情况选择合适数量的定位导正环。

套管底要具有优良密封性，采取分步操作的方式，先在套管内钻进1～2m，随后再冲击打入。施工中，若出现套管下端漏水问题，可通过浇灌水泥的方式处理。

3.6 钻进成孔

3.6.1 成孔施工

项目施工现场地质条件复杂，钻进时采取泥浆护壁的方式，此过程中跟进外套管，若基岩存在裂隙发育问题，此处钻进作业所用工具为合金钻头；若遇到基岩强度大的施工情况，则选择钢砂钻头，由于孔壁存在一定的粗糙度，因此有助于提高锚锭桩侧摩擦力。关于机具的选择，钻具长度应达到3m，否则易受到重力作用的干扰，最终出现成孔弯曲现象。

根据现阶段的钻孔钻进工程状况，正循环的方式得到广泛应用，冲洗作业时施工适量泥浆，其具备如下作用：有效清孔，携带岩粉等物质，具体应用效果又与泥浆流速、流量等有关；（2）冷却钻头；（3）保护孔壁。由于钻进时施工环境复杂，常伴随松散破碎等问题，考虑到孔壁不稳定的特点，在高矿化度泥浆的作用下，可改善孔壁条件，且在含钾的集合物泥浆中具有更优良的应用效果。

3.7 终孔清孔

选择泥浆正循环的方式，在其支持下处理中细碎渣，通过泥浆泵的引导使其转入泥浆池中并完成过滤处理，此过程中产生的粗渣被捞出，经循环处理后最终确保返浆中不存在残渣。

3.8 钢筋束安放

结合施工要求、现场作业条件等因素确定合适的锚杆，结束锚杆安装作业后，上部返出部分应被有效连接起来，此处使用到φ40mm螺纹钢，合理调整好该部分的长度，以满足抗拔试验所提出的长度要求。锚杆安装采取机械化作业的方式，根据现场作业条件适配合适规格的吊装设备。

3.9 灌浆

避免盲目灌浆，即正式施工前还需用泵二次清孔，从而达到清水置换泥浆的效果，在无误后根据设计要求配置水泥浆。施工中，灌浆泵的压力是影响最终质量的关键因素，宜在0.3～0.7MPa，选择的是M45水泥浆，检验实际施工情况，若浆液达到钢管桩靴底上方50cm处，则及时将该处的灌浆管向上拔起。

3.10 取套管

全面检验锚杆装置，在各项作业条件无误后拔出套管。此环节中，要以实际松紧程度为准，采取相关辅助措施，如双轮滑与油压顶相结合的方式。

3.11 砼灌注

（1）此处所用材料为C40膨胀混凝土。砼灌注发生在2#引桥下横梁未设置之前，在起重船的辅助下将拌制后的混合料送入桩内，再结束该处下横梁的施工作业，成型后利用围囹做通道，根据设计线路走向铺设泵管，以达到传递混凝土的效果。砼灌注环节选择的是导管法，各阶段管材内径一致，均为250mm，并通过丝扣连接的方式形成完整的管路。

（2）以料斗实际状况为准，若被加满混凝土，安排人员随即将料斗阀门盖吊起，此后即可灌筑混凝土。施工遵循的是连续性原则，不可出现中断浇筑的情况，控制好导管埋入砼的深度，全程均要稳定在2～6m，伴随浇筑作业的持续推进，导管同步提升，但要控制好速度，以免因提升过快而出现砼脱空等质量问题；亦不可提升过慢，否则会因为砼凝固而难以拔管。施工中通过探测的方式掌握实际情况，如导管埋深等，且探测次数的选择也尤为关键，至少要与导管节段数一致。浇筑作业要具有持续性，控制好导管出口砼的压力差，目的在于使砼可以持续性的由导管内挤出，全程砼面保持均匀上升的状态。

（3）混凝土的性能要满足要求，除了强度外，例如和易性、流动性等要足够合理。相较于设计强度而言，实际拌制所得的混合料强度应比其略大5MPa，坍落度为16～22cm。

4.质量保证措施

（1）嵌岩桩施工现场的地质条件复杂，尽管PHC沉桩满足贯入度要求，但容易出现超出设计标高的情况，为给工程施工创造良好的条件，此时必须避免强行沉桩操作，否则底部钢桩靴将出现卷边。

（2）PHC沉桩施工中易出现高桩现象，针对超出设计标高的部分应采取隔桩处理措施，具体为先切割后凿除的方法，且由内向外凿除。

（3）灌浆要点：所有灌浆管接头丝扣都要形成稳定的连接关系，管内不可残留异物；严格控制管的规格，口径以1.5寸或是更大一些为宜，以便清理管内异物；控制好灌浆管的位置，与孔底应保持50cm的距离，以免孔底残渣倒吸而引发塞管现象；做到持续性灌浆，维持较快的搅拌速度；灌浆过程中，将各项信息记录完整，如灌浆日期、作业时间以及现场是否发生异常情况等。

5.结束语

嵌岩桩内嵌岩锚杆技术在码头工程中具有较好的应用效果，但实际操作难度较大。本文从工程实例出发，围绕相关技术展开分析，总结各关键环节的操作要点，以期给同行提供参考。