浅谈深水库区倾斜岩面上桩基施工技术

彭竞锋

摘要：本文结合某深水库区码头水工结构施工实际特点，介绍了水上施工平台、灌注桩桩基的施工技术要点，为其他同类型码头施工提供了实践经验。

关键词：倾斜岩面;平台;桩基;施工技术

工程背景

某深水库区码头工程岸坡地形北高南低，沿山脊直至水下，岸坡坡度一般25°～ 45°向上延伸至山顶;其中1号码头水工结构设计采用垂岸斜坡道码头方案，为高桩梁板式码头结构，共4榀排架，排架间距为10.5m，每榀排架布置2根灌注桩，均为直桩，其中②号排架为Φ1600mm灌注桩，③号至⑤号排架为Φ1200mm灌注桩。

施工难点

1、因库区大坝的建立导致库区上下游通航受限，通往施工场地的陆上道路有2条隧道，导致大型机械与打桩船舶不能进入施工现场，需搭设辅助施工平台进行桩基作业。

2、1号码头桩基位于中风化石灰岩倾斜岩面上，岩石强度高且岩面倾斜度约为30°，影响护筒垂直施沉，冲孔过程容易出现偏孔情况，灌注桩施工难度大。

辅助施工平台选择

目前国内水下桩基施工常用的平台主要有双壁钢围堰平台、钢平台以及浮式平台3种形式。3种平台各有其工程特点及适用性，水下施工条件下均可选择使用。

1、双壁钢围堰平台

钢套箱围堰坚固，整体性好，刚度较大，抗冲刷、抗撞击能力很强。如果利用钢套箱围堰，在施工过程中能有效地抵御江水冲击和过往船只的影响。但由于此工程设计为高桩码头，如果采用钢套箱围堰，必须在围堰顶搭设桩孔作业平台，因此钢用量较大，经济性较差。加上设备受限，吊运能力受限，平台施工速度慢，占用关键线路施工时间长，工期无法满足要求，一次投入资金数量大，虽后期可回收部分钢材，但施工中资金占用大。

2、浮式平台

浮式平台即用船体、标准舟节、浮箱或木排等浮体拼装成的浮动工作平台，浮动的工作平台就位后锚定，插打钢护筒，在平台上安放桩机进行冲孔桩施工。由于浮体是用单个浮箱拼接而成，受库区水深影响，平台拉锚固定难度大，浮箱抵抗平台不均匀荷载的能力较差，作业平台上的龙门起吊设备移动过程中整体稳定性差，另根据水文资料，隔河岩库区水位落差大，如果遇到水位迅猛升高，平台安全会受到严重威胁。

3、钢平台

钢平台即用钢管桩作为作业平台基础，将钢平台连成整体，既保证整体性，又方便施工及材料运输，钢平台搭设过程中，钢材用料较钢围堰少，施工工期短，施工钢材吊运方便灵活，对起吊能力要求不高，钢平台搭设形成整体后，稳定性较好。

针对库区深水高桩码头施工，坡陡水深，交通运输受限等实际情况，钢围堰需有大型吊装机械设备，浮式平台难于锚固定位，无法保证平台稳定;综合考虑安全、成本、工期等多方面因素，经过认真比对探讨，排除了钢围堰平台和浮式平台施工方案，桩基施工决定采取在江面上搭设水上施工钢平台方案。

钢平台采用φ426mm*8mm*12m螺旋钢管做支承，Ⅰ36工字钢作为主梁，[20槽钢作为分配梁，[16槽钢作为加固支撑，面层铺设6m*1.5m*6mm钢板;在临近水面处设置[16槽钢水平横撑，同时在灌注桩桩位周围加设[16槽钢剪刀撑，主梁焊接在螺旋管上，分配梁与主梁成90°角焊接，焊接间距为40cm。

螺旋管采用高频液压振动锤从靠岸侧由近至远逐排沉入向江中延伸，每排螺旋管沉入至岩层面后，及时进行焊接，待连接系全部焊接牢固后，铺设钢平台面板，使整个钢平台连接成一个整体，形成桩基冲孔作业平台，平台四周焊接防护栏杆，栏杆高度1.2m。（钢平台搭设如图）。

1、钢护筒埋设

由于桩基岩面倾斜约30°，钢护筒无法直接稳立于岩面上，难与岩面紧密接触，使得钢护筒内外联通，孔内泥浆被江水稀释而达不到悬浮岩渣的要求，岩渣不能及时清除，导致岩渣被反复冲砸，冲击进尺缓慢。同时，桩顶标高平均比岩面高出20多米，漏浆口不能封堵，影响成孔成桩质量。

根据桩基施工的实际情况，钢护筒采用成品螺旋钢管，螺旋钢管尺寸规格D（桩径）+200mm*10mm，为减轻钢护筒施沉过程中遇岩石造成底部卷口，在钢护筒端部 50cm 范围内围焊加强环板。沉放钢护筒前，首先对桩位附近范围的倾斜岩面进行密集测量，尽量准确测出岩面的傾斜情况，掌握具体数据，为凿平作业提供判别依据。在无钢护筒的情况下，直接下桩锤小冲程冲砸倾斜河床面，将冲砸范围适当扩大至桩位以外，以便钢护筒顺利沉放，经反复低锤冲击，用测绳对凿平成孔情况进行复测，确认具备沉放钢护筒的基本面后，吊车将钢护筒吊运至桩位处，通过液压振动锤施沉钢护筒，施沉过程中，使用点振，以钢护筒进入岩面50cm为宜，否则，过振会使钢护筒端部出现严重卷边收口变形情况，导致后续冲孔过程中出现卡锤情况。

冲孔施工

钢护筒沉放就位后，向钢护筒内抛填块石和黏土，填块石强度要求不得低于桩基岩石强度，块石粒径一般为50-70cm，抛石填平至钢护筒底以上约50cm，在钢护筒与岩面接触处，进行反复低锤重击，以起到挤压钢护筒边，修复钢护筒局部卷边的作用。回填黏土制浓浆填塞钢护筒与扩孔岩壁间的缝隙，封堵接触面的空隙，避免漏浆。

如此反复冲击，待确定卷边无卡锤和无漏浆情况后，方可正常冲孔。由于桩基所处是“V”字形的河谷地形，倾斜石灰岩各岩层强度差别大，冲孔中锤头受力不均衡，容易偏孔。施工中应注意起锤与落锤的幅度，如果离合反手拉的太快则打空锤，易伤钢丝绳，影响冲击进尺;如果刹把放的太慢，钢丝绳太松，会造成偏锤偏孔。因此，冲孔过程中应加强观测，测量冲击锤和桩底之间的距离，控制好钢丝绳的长度，先使用低锤间断性冲击，并检查冲孔角度，从锤击回声、钢丝绳摆幅等情况判断冲孔情况，控制起落冲击锤幅度。当发现冲孔偏斜后，检查偏斜程度，如果不影响灌注桩，不必进行处理;如果偏斜严重，则要重新回填块石夯实，调整冲击锤角度和力度进行冲孔;待冲孔进尺正常时逐步提高冲程，加快冲击进度。

由于冲孔作业分班24小时不间断进行，每个班的班员须做好回填块石、黏土及偏孔情况等记录，并经常对泥浆进行检测和试验，同时要注意捞取渣样，区分抛填块石与孔底冲击岩石产生的石渣，为后续冲孔工艺改进提供指导依据。

终孔、清孔

桩基冲孔到设计嵌岩要求后，停止进尺，稍提冲击锤以小冲程反复冲击挠动孔底沉渣，采用换浆循环、掏渣筒等清孔方法，直至沉渣厚度、含沙率等指标参数符合规范要求为止。

钢筋笼加工安装

钢筋骨架用汽车起重机起吊，下放过程要控制速度，安放到位后，牢固定位，防止钢筋笼在浇筑混凝土过程中偏位或上浮。

水下混凝土浇筑

钢筋笼安放完毕，经二次清孔验收合格后，方可进行水下混凝土浇筑作业。灌注过程中注意观察导管内混凝土下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土顶面高度，正确指挥导管的提升和拆除。

6、成桩检测

灌注桩悉数进行超声波透射法检测，检测结果均为Ⅰ类桩;按设计抽检要求进行高应变检测的灌注桩，经分析检测数据，满足设计要求。

结语

综上所述，在深水库区倾斜岩面上修建码头，由于受复杂地质情况、库区水位波动大以及交通运输受限等因素影响，钢平台搭设、水下桩基础施工是重难点，文中结合实际工程案例，总结了水库倾斜岩面上钢平台搭设及桩基施工技术要点，对类似工程施工具有一定的参考价值。