哈里发港口码头工程建设中的水下钻孔灌注桩施工工艺

刘洋 中交一航局第三工程有限公司

1.工程概况

本项目位于阿联酋阿布扎比哈里发港内，地处“一带一路”沿线重要节点，本项目作为哈里发港扩建计划的重要组成部分，项目的实施将进一步提升哈里发港口的货运处理能力，为阿联酋2030经济扩张计划和经济多元化提供有力支撑。

本项目分2个区域，由北码头和西码头构成，主要工作内容为现有堆场改造及STS区域新建轨道梁，轨道梁基础类型为钻孔灌注桩，上部结构的主要类型为现浇钢筋混凝土轨道梁。

2.灌注桩施工准备

2.1 基础

西码头邻近海侧码头胸墙后面，修建STS岸桥门机后轨道梁，长度设置为740m，钻孔灌注桩是轨道梁基础的主要形式，灌注桩的数量为190根。

2.2 试桩

根据相关标准，在灌注桩施工以前开展试桩施工，采取试验的方法获得施工参数和桩基的承载力。目的有：①论证施工技术和施工组织的可行性，确保施工组织完善，为后期施工提供有力的支撑；②外部荷载给桩基造成的变形情况；③桩基极限承载力和允许承载力；④检测桩端阻力和桩身摩阻力。

在完成试验以后，将工程概况、项目内容、试验目的、灌注桩施工情况、水文地质资料、试验方法、试验布置情况、结论及建议等信息形成试验报告。

3.钻孔灌注桩施工工艺

工艺流程为：场地平整→测量定位→埋设护筒→钻机就位→钻进成孔→终孔验收→下放钢筋笼→安放导管→灌注混凝土→拔钢护筒→灌注完成。

3.1 施工准备和测量定位

清理、整平施工场地，为后续施工任务的开展做好充分的准备工作。

以业主下发的技术规格书为基础，灌注桩的平面位置允许误差控制在5cm以内，使用GPS（Global Positioning System，全球定位系统）完成灌注桩桩位的检测和布设工作。确定点位以后，将废弃钢筋头安插在桩位点上，同时做好警戒标识。使用GPS完成一批桩位点测量布设以后，再次使用全站仪抽查复检，确保测量精度满足设计标准。

关于钻机的选型，一方面需要考虑到工程人员的技能水平，另一方面则需要对施工区域的水深以及水位变化情况进行分析，基于上述两大因素来选择。本项目中钢套管为打桩船锤击沉桩，且钢套管外径200mm，稍大于孔的自径，这种特点也决定了成孔过程中基本不会发生塌孔。但是对于引桥处的排架中，需要对其中的两根桩安装配套的小钢套管，这样可以在一定程度上增加平台的支撑力。

3.2 制作与埋设钢护筒

①制作护筒。依据地质情况设置护筒高度，以地勘报告、二期灌注桩地质情况和地勘钻孔资料为依据，原地面向下15m处的地质结构为密实复合质砂土，主要组成成分为贝克碎片、砂和淤泥质土；15m以下地质结构的主要类型为砂质岩，此部分施工使用的灌注桩技术为半护筒跟进至稳定砂质岩层的成孔施工技术。

②埋设护筒。在埋设钢护筒时，使用振动锤进行施工。在埋设钢护筒以前，与护筒距离1m位置处，钢护筒应该与桩孔保持平行状态，及时纠正钢护筒埋设施工出现的偏差。钢护筒埋设施工3m左右，就要使用水平靠尺检测一次。依据施工技术规格书中的要求，灌注桩桩身垂直度的允许偏差控制在桩身1/50左右。

③钢护筒埋设施工必须满足设计及现行规范要求。

3.3 钻孔施工

在选择钻机类型时，严格按照施工区域的地质情况来选择，该施工区域的地层由细晶石、中度弱钙质岩石、风化岩石、海砂构成，所以使用旋挖钻机可取得良好的施工效果。在钻孔施工的同时做好取土作业，确保其满足设计桩底的深度。

3.4 制作钢筋笼

在制作钢筋笼时，应该直接在灌注桩施工区域附近临时搭建的钢筋堆放场地中完成施工，省略板车倒运的施工环节，在吊装和倒运钢筋笼时，使用75t履带吊完成施工任务。

在制作钢筋笼以前，加工好内环，内环布置的间距保持在3m左右，因此，每个钢筋笼设置的钢筋内环数量为8个。布置好内环以后，标记好钢筋笼主筋分布的具体位置，为后续的捆扎钢筋笼提供便利。

在制作完钢筋笼以后，在顶部的内环上焊接两个吊点，钢筋笼外侧设置混凝土塑料垫块时，间距保持在2m左右，每个断面上设置的塑料垫块数量为3个。

3.5 放置钢筋笼

在放置钢筋笼以前，复测孔底的沉渣厚度和标高，使用自制测绳完成复测施工，复测深度比设计桩底标高长20cm左右。

分两段完成钢筋笼的放置施工，第一段钢筋笼和第二段钢筋笼的长度均设置为12m。第一段钢筋笼吊装到位，在安装结束以后，使用钢筋将其固定到钢护筒的顶部位置处，接着第二段钢筋笼吊装施工，在连接钢套筒和调整钢筋笼时采取人工辅助的方法。

3.6 放置导管

本项目灌注桩混凝土的施工采用导管进行浇筑，使用的主要施工设备为直径28cm的导管，使用丝扣连接导管，将橡皮垫圈夹在中间，导管底部做60°的斜口。在使用导管时事先做好接头抗拉、承压和水密等试验。

安装好导管后，导管的长度保持在6m左右，在套管连接位置处涂抹润滑油，为后续导管清理和拆除做好准备，导管的全长设置为24m。使用75t履带吊车吊装导管，并采取人工辅助措施，当导管下放到设计标高，使用钢套架将其在钢套筒顶部固定好。

3.7 浇注桩身混凝土

使用强度为C50混凝土完成浇注施工，混凝土的坍落度设置为18cm左右，在港区附近的混凝土拌和站完成搅拌，拌和站到施工现场的混凝土运输时间不能超过0.5h。

使用导管法完成桩身混凝土灌注施工，混凝土搅拌好后使用罐车运送到施工现场，导管顶端弯头与泵车橡胶管连接好。在设置桩身混凝土使用量时，以实际桩长的测量长度为基础，在浇注混凝土以前，施工现场需要3台以上的罐车在等待。浇注结束后拔出临时钢护筒，使用的主要机械设备为100t履带吊和振动锤，将拔出的钢护筒放置在原地面以下2m位置处。

3.8 处理混凝土桩头

在处理桩头时，施工人员可以借助液压钳将桩头进行破碎处理，使用风镐清理剩余的桩头，并将施工现场的混凝土碎片清理干净，并在桩周两侧位置处设置警示带，防止施工以外人员靠近。

3.9 成桩质量检测

严格按照技术规格书设置灌注桩，该项目中的桩基检测项目包括钻芯取样、静载检测、动载检测和完整性检测等5项内容。在混凝土浇注施工时，依据设计的要求，每根灌注孔需要留置的试块数量非常大，测定一周、两周、四周和三个月的混凝土强度信息。

4.注意事项

（1）桩身出现偏斜。该工程的护壁施工形式以钢护筒为主，保证了钢护筒的下沉垂直度和桩身的垂直度。在钢护筒埋设的过程中，每下沉3m检测一次垂直度，一旦发现偏差，立即采取措施处理。要想控制好上述问题，在施工过程中必须保证钻进速度均匀，钻机保持平稳的状态，做好垂直度检查工作，在钻具上安装扶正器，将孔身偏斜问题控制在最小范围。

（2）钢筋笼压弯和上浮。在加工钢筋笼时严格按照设计标准执行，钢箍与主筋焊接结实，确保起吊点充足，钢筋笼吊运的过程中确保钢筋笼始终处于垂直状态。在混凝土灌注施工时严格管理施工速度，防止钢筋笼出现压弯或者上浮的情况。

（3）断桩管控。在灌注混凝土时力求连续，假如混凝土出现临时中断的现象，使用吊机反复升降导管，确保混凝土具备良好的流动性。

（4）处理桩头。在桩顶有混凝土溢出以后方可停止灌注混凝土，混凝土最终的灌注施工高度比设计高度高50cm左右。在混凝土强度满足设计标准后，将表面的浮浆全部清理干净，并使用清水清洗，确保混凝土的表面没有任何杂质存在。

5.结束语

在港口工程施工过程中，最为常见的施工技术是钻孔灌注桩施工，该技术通常在水下施工，因此很难及时监管整个作业过程，在灌注施工结束以后，不会采取挖掘取样验收质量的措施。因此，在施工时，施工人员要严格按照设计标准完成施工任务，每一道工序都要满足设计要求，确保整个工程的施工效率和施工质量。