穿越抛石斜坡堤冲孔灌注桩施工技术

◎ 张成 中交四航局第三工程有限公司

1.工程概况

茂名港博贺新港区东区油品码头工程陆域公用管廊栈桥基桩采用灌注桩，灌注桩直径有φ600mm、φ1200mm和φ1300mm三种，桩长为8～55m不等，其中灌注桩数量33根，灌注嵌岩桩数量229根。灌注桩桩基岩层为中风化或微风化岩层，灌注桩混凝土等级为C35，钢筋笼重量1.15～10.62t不等。灌注桩冲孔成孔过程中，需穿越抛石斜坡堤块石层，最大厚度为13m。护面块石重2000-3000kg、厚1950mm，堤心石为1-800kg以下开山石。陆域公用管廊典型断面图见图1。

2.方案选择

灌注桩施工方案的选择重点是如何选择合适的施工平台，安全可靠，经济适用。施工平台主要有水上搭设浮平台、斜坡上搭设钢平台、回填渣土筑岛形成施工平台几种方式。鉴于水上搭设浮平台需要2艘驳船在水上搭建浮式平台，并在驳船上搭建2个桁架，桁架由槽钢焊接成桁架结构，承受竖向荷载、侧向剪力和扭矩等。这种搭设方式只能采用水上浇筑混凝土，适应性较差，成本较高。本项目重点对比考虑斜坡上搭设钢平台及回填渣土筑岛形成施工平台的搭设方式。

斜坡上搭设钢平台，自下而上结构依次为：Φ600mm(δ8）钢管桩，钢管桩上部横向设双拼I40b工字钢作为承重梁，纵向间隔45cm设I32b工字钢作横向分配梁，横向分配梁上满铺δ10mm标准桥面花纹钢板作为顶面。斜坡上搭设钢平台，当钢管桩沉放时，钢管桩与斜坡堤块石斜面接触，桩尖会因受力不均匀从而会引起桩基础倾斜、滑移、平台倾覆等问题，施工安全风险较大。

经充分论证最后采用回填石渣土筑岛形成施工平台进行施工，由水上施工转为陆上施工，施工安全可控。同时解决了基桩位于斜坡堤斜面上，斜面不平整，开孔时容易形成桩基偏位的难题。回填石渣土筑岛形成的施工平台顶部总体尺40m＊23m，平台中部标高+6m与堤顶道路相连，平台北端及南端桩位部分标高+4.5m，由中部往北端及南端缓慢放坡至平台顶标高+4.5m。回填平台斜坡顶处采用混凝土预制块体结合砂袋、编织布的方式进行防护。

灌注桩钢筋笼安排于附近设置的钢筋加工场内分节或整节制作完成，利用平板车拖运至施工场地，采用50t汽车吊沉放钢筋笼。陆上搅拌站拌合混凝土，利用混凝土罐车运输至施工场地，直接自卸浇筑水下混凝土成桩。待灌注桩桩基及上部承台施工完成，拆除所回填的石渣土施工平台，恢复斜坡堤内坡护面原貌。

图1 陆域公用管廊典型断面图

3.穿越抛石斜坡堤块石层冲孔效率分析及影响因素

灌注桩冲孔时间主要花费在嵌岩段和穿越块石层段，针对穿越抛石斜坡堤块石层段冲孔效率选择15根有代表性的φ1300mm、穿越抛石斜坡堤块石层厚度4.5-13.0m的灌注嵌岩桩进行研究分析，数据统计表1所示：

表1显示穿越块石层的天数在其冲孔过程中天数占比在40%～60%，与块石层厚度有关，块石层厚度小，耗时短，反之则长。穿越块石层天数在冲孔总天数中占绝大部分时间，其中漏浆、卡锤、塌孔、扩孔、泥浆比重精准控制是影响灌注桩在斜坡堤块石层冲孔效率的主要因素。

4.提高冲孔效率应对措施

灌注桩施工穿越抛石斜坡堤块石层冲孔效率比一般土质工况的低，如何减少漏浆、扩孔、卡锤、塌孔、泥浆比重控制不精准现象的发生对提高冲孔效率十分关键。

4.1 针对“穿越块石层时孔隙率变大，泥浆流失，导致漏浆”的应对措施

①出现漏浆情况后，及时发现和补救，采取止浆措施，减少因漏浆导致的误时。②加强关于止浆措施及效果的技术交底，对施工人员强调止浆的重要性，加强其责任意识；③准备充足的黄泥和粘土块，以及袋装水泥、稻草、粗纤维等，发现疑似漏浆情况时，不断往孔内投止浆物。④工程技术人员应时刻关注每个孔内的漏浆情况，及时做好台账以便后续分析总结。

4.2 针对“冲程选择不合理”的应对措施

冲孔施工过程需按不同的地质进行调整锤的冲程，如冲程过大，易使锤顶的转向卡环不起作用，冲击过程造成岩孔位边缘不平滑而卡锤的现象。

①严格要求做好监督，明确什么土质用什么样的冲程，提高技术人员、施工人员的意识。②强调冲程选择不合理的弊端：如会导致钢缆绳断裂，进而导致卡锤等严重问题的出现。③要求所有作业人员保持低锤密击、稳步冲进的原则，不得随意改变冲程。

4.3 针对“护筒跟进程度不够”的应对措施

①在冲进过程中，技术人员应经常检查有无冲孔倾斜的情况出现，若有应将桩机桩架重新安装牢固，并对导管架进行水平和垂直校正，并及时检修设备。当偏斜过大时，填入碎石粘土，重新冲进，并严格控制冲程，慢速提升下降往复扫孔，进行偏位纠正。②技术人员时刻检查孔壁是否完整，出现疑似塌孔及时采取措施。③必要时，若穿越的块石层孔隙较大，或冲进过程受阻，应采取层层护筒跟进施工的方法，确保护筒最小尺寸满足设计桩径要求，当钢护筒穿越块石层后，采用稍大于桩径的冲击桩锤下沉复查检验，确保后续护筒顺利跟进并且满足灌注桩尺寸要求。

4.4 针对“泥浆调配不合理，或黄泥质量不达标”的应对措施

冲孔施工过程需严格按照规范要求控制泥浆浓度。如泥浆浓度太浓，泥浆的阻尼过大会造成锤的势能损失过大而降低冲孔进尺效率，甚至因泥浆吸附力过大造成卡锤；如泥浆浓度太稀，则无法进行及时排渣而造成埋锤现象。

①通过现场施工数据统计分析斜坡堤块石层段冲进选用1.35的泥浆比重是效率最高的，加强对施工人员的技术交底，增强施工人员的质量意识。②对进场的黄泥质量进行抽样检查，发现质量不符合要求的立即整改，符合要求后方可施工；③提高测量孔内泥浆比重的频率，尤其是在块石层冲进时，及时通知施工人员调整泥浆比重，及时更新台账记录，以便后期分析、总结、提高。

图3 灌注桩冲孔效率的主要因果分析关联图

表1 灌注桩施工穿越块石层天数在总冲孔天数中的占比统计表

5.结语

结合茂名港油品码头陆域公用管廊栈桥基桩施工，对穿越抛石斜坡堤灌注桩进行了工程实践，得出了以下结论：

（1）回填石渣土筑岛形成施工平台进行施工，由水上施工转为陆上施工，施工安全可控，同时解决了基桩位于斜坡堤斜面上，斜面不平整，开孔时容易形成桩基偏位的难题。

（2）灌注桩穿越抛石斜坡堤块石层冲孔所用时间较长，效率较低。通过减少漏浆、选择合适冲程、护筒跟进程度、及时调整泥浆比重可提高冲孔效率20%，利于加快灌注桩施工进度。