钻孔灌注桩施工技术在港口码头工程中的应用

袁泉 湖南省航务工程有限公司

结合现阶段我国的建筑工程实际发展状况来看，钻孔灌注桩施工工艺应用程度非常高，但是在港口码头施工项目中，由于其会涉及到水环境作业内容，所以钻孔灌注桩施工技术在港口码头项目中的应用程度并不是很高。究其原因，主要是因为码头一般都是分布在水域附近，现场的地质条件不是很理想，且地基的承载力不满足施工需求，所以假若将钻孔灌注桩施工技术应用在港口码头施工项目中时，必须要加大对钻孔灌注桩施工工艺的各项施工工序的管理力度，以保证项目施工质量符合设计及规范要求。

1.工程概况

本文以长沙港铜官港区二期工程作为研究案例，该项目需要建设2个通航泊位，泊位的规格设计为3000吨，泊位的服务能力设计为150万吨/年，同时项目内配备有堆放场地、货物仓库、生活区域、新建道路等等。水环境下作业的工程涵盖：混凝土工程、钢筋工程、土石方工程、设备安装工程、疏浚工程、地基工程等等。

2.施工方法比选

（1）方案1:钻孔灌注桩深护筒施工方法。如若采用深护筒方式进行护壁，则应该对钻孔多次进行磨钻，需要穿过障碍层。施工过程中，应该保证深护筒的垂直度符合管理规范的基本要求，使用吊机配合振动锤完成护筒的下沉作业，护筒的壁厚不得小于10mm，此外，护筒在承受激振力的过程中，严禁出现变形现象。这种施工方法可以良好的解决钻孔与海水之间出现串孔现象，但是内护筒在桩基施工完成以后，无法被拔出，会在一定程度上增大施工单位的施工成本。由此可以发现，虽然这种方法虽然具备技术可行性，但是其并不具备经济可行性要求。

（2）方案2:对方案1进行优化设计，实施浅护筒施工方法。这种方法是对方案1进行优化设计，从而到达降低成本、缩短施工工期的效果。具体的施工方法为：使用1200的钻头进行扩孔处理，扩孔的同时落放钢护筒，护筒的壁厚确定为5mm；当钢护筒落放至障碍层以后，进行磨钻清障作业。将混合土体投放在孔内，通过干钻将其搅拌均匀，钻机静置10—12h，以保证混合土体能够转化为胶凝状态。这种施工方法能够保证护筒的底部与砂土之间形成良好的应力缓冲区域，降低后期塌孔事故出现的可能性。当钻机静置完成以后，换用970mm钻头进行成孔作业，而后进行其他各道施工工序。相对比而言，方案2的经济性明显的强于方案1，具备较强的可行性。

3.钻孔灌注桩施工技术

A、B、C轴的桩基顶部标高设计为22.6m，一般情况下，流域的平均水位为27.31m，所以施工单位决定在枯水期进行施工，预计在2020年1月15日之前完成作业平台区域的桩基施工。由于E、F轴桩基标高比较高，所以需要对地面进行平整处理以后，才能够进行施工。施工流程见图1。

图1 钻孔灌注桩施工流程图

3.1 施工准备工作

3.1.1 内业技术准备

（1）正式施工之前，施工单位应该对施工现场的水文条件、地质条件有透彻的了解，结合设计图纸以及现场的实际情况进行图纸会审，并作好详细的图纸会审记录。

（2）施工人员应该对施工区域的地下构筑物进行探测，例如，高压线、通信管线、雨污水管道、天然气管道等等，保证钻孔作业过程中，不会对地下构筑物造成损坏。

（3）施工班组应该对施工机械、施工工艺有全面的了解。

（4）混凝土配合比：严格的按照设计图纸提供的数据拌制混凝土。

3.1.2 外业技术准备

（1）对已经布设的水准点及控制点的高程进行复核；

（2）组织机械设备、原材料有序运输至施工现场，所有原材料必须进行质量、性能检查；

（3）场地平整、筑岛：结合设计图纸要求以及施工实际情况，沿着边坡开挖土方，开挖出来的土方用于回填围堰，围堰的顶部标高设计为25m。作业平台区域的场地需进行平整处理，经过平整以后的场地标高控制在24.2m。

3.2 围堰筑岛施工

围堰顶部的宽度设计为2m，围堰的迎水面设计为1:1.5，围堰的背水面设计为1:1，围堰的顶部标高设计为25.0m。在对围堰进行施工之前，施工人员应该将区域内的杂物、淤泥清理干净，保证边坡不会出现渗漏现象，提高边坡的稳定性。施工过程中，使用专业化的测量设备放线出作业平台的位置，使用自卸汽车将粘性土回填在浅水区域，并对回填土方进行碾压处理。围堰的边坡内外侧均需要设置土工布，将土工布作为隔水层，然后将袋装卵石覆盖在土工布外部，卵石覆盖的厚度控制为80cm，具体的施工情况可以参照设计图纸。当围堰施工完成以后，应该及时将围堰内的积水抽干，向围堰中回填土方并进行碾压处理。

3种消减措施处理糙米、茎叶和根Cd累积量均低于 CK处理，稻草离田处理（T1）相比还田处理（CK），早晚稻糙米 Cd累积量分别降低了41.3%和19.7%，早晚稻不同时期茎叶中Cd累积量20.2%和11.8%，而根的Cd累积量早稻晚稻时期分别降低21.9%和36.9%，这可能由于稻草还田后土壤中微生物分解时释放出有机酸和水溶性有机碳，土壤溶解有机碳增加，活化了土壤中的Cd，增加了土壤中有效态Cd含量（单玉华等，2008；张晶等，2013；Bai et al.，2013），使得植株的组织器官对Cd的吸收量增加，这与封文利等（2018）研究得出移除稻草有利于降低 Cd在水稻中的累积结论一致。

3.3 场地平整

当安装钻机之前，需要对场地内的杂物进行清理，结合地下水的水位确定出作业平台的高度，作业平台的标高至少高于地下水位2m，同时不得低于桩顶50cm。

3.4 开挖泥浆池

为了保证钻孔作业不会对地下水造成污染，施工单位必须要对泥浆池与沉淀池作抹灰处理，将5个墩位作为一个单元。泥浆池与沉淀池应该设置在施工区域的中间部位，泥浆池与沉淀池的容量设计为360m，具体的容量可以结合现场实际情况进行合理的调整，但是不得小于桩孔体积的1.2倍。

3.5 桩位放样

施工人员使用全站仪测量放线出桩孔的中心部位，结合桩孔中心位置测量放线出控制护桩的位置。利用控制护桩的位置来保证护筒埋设位置与钻进安装部位的精准性。

3.6 制备泥浆

使用泥浆护壁进行成孔作业时，假若地下水位比较低，且土层属于是粘性土时，可以在注浆孔内注入清水，通过清水与粘性土充分融合形成浆液。其他地层则是使用事先准备好的浆液进行灌注。泥浆不但能够发挥出护壁的作用，同时还能够将孔内的废渣排放至孔外。

泥浆的性能指标要求可以参照表1中所示信息。

表1 泥浆性能参考指标表

3.7 埋设护筒

护筒选择使用钢板加工制作而成，钢板的厚度控制在10—14mm之间，每节护筒的长度设计为2m或是3m，护筒的直径大于桩孔直径10cm比较合适，应该保证护筒的中心点与桩孔的中心点保持重合，二者之间的最大偏差不得超过5cm。此外，护筒还应该高于地面30cm，以免地表水流入孔内（见图2）。

图2 护筒埋设示意图

钢护筒的外侧必须要涂刷环氧沥青防腐油漆，底层涂刷的厚度为80um，中间层的涂刷厚度为120um，然后涂刷面漆，面漆的涂刷厚度为100um，钢护筒涂刷油漆的总厚度不得小于300um。

护筒埋设完成，且周围土方夯实密实以后，使用水准仪对护筒的顶部高程进行测量，并填写完整的测量记录。当护筒埋设作业完成以后，施工人员可以着手安装钻机。

3.8 成孔

（1）准备工作。在钻孔作业之前，施工单位的质检员应该对钻孔的位置进行检查，在检查合格的情况下，报监理工程师进行验收，在监理工程师验收合格的情况下，才能够进行钻进作业。当各项准备工作均完成以后，将钻机移动至指定部位，保证钻头的中心点与护筒的中心点相互重合，将其作为零位置。

（2）钻孔作业。施工人员启动钻机，将钻头缓慢的下放至护筒的顶部，利用计算机复位功能将显示仪设置为零，对钻进作业进行监测。将钻头缓慢的下放至护筒中，按照正方向的顺序进行钻进作业。

钻进过程中，应该保持低转速慢钻进的方式进行作业，卷扬机的钢丝绳承受的荷载不得低于钻杆、钻具总重量的20%，避免孔位出现偏差。钻进至粘性土层时，换用高档位快钻速的方式进行钻进，每次钻进的深度控制在60cm以内。当钻进至砂层时，由于砂土的稳定性比较差，土体在受到扰动以后出现塌孔的可能性比较大，所以应该降低钻进的速度，每次钻进40cm比较合适，钻进的过程中可以适当的加大泥浆灌注量，避免出现塌孔现象。

施工人员在提升钻杆过程中，泥浆会对孔壁进行冲刷，在特殊情况下，可能会在孔内产生负压，进而导致塌孔现象出现，所以在这种情况下，应该严格的控制钻进的速度与提杆的速度。通常情况下，钻杆升降速度保持在0.5m/s以内比较合适。

钻进作业过程中，施工人员必须要严格的控制进尺的速度，全程监测孔内的变化状况，假若孔内浆液面降低，则应该立即作补浆处理。补浆通常都是使用泵送方式进行，泥浆的高度不得低于地下水的水位，且不得低于护筒的底部，否则会有一定的可能性出现塌孔事故。

3.9 成孔检测

使用测试绳子、探孔器对成孔深度、桩孔的直径、倾斜度、孔底的沉渣厚度进行检测，施工单位的质检员组织监理单位对成孔质量进行验收。在验收合格以后才能够进入下一道施工工序。

成孔深度检测：为了提高测量结果的精准性，施工单位选择使用钢丝检测绳，钢丝检测绳的重量为2kg，由孔底测量至护筒顶部，测量出成孔深度。

成孔直径检测：使用探孔器进行检测。探孔器使用螺纹钢加工制造而成，螺纹钢的规格为φ20mm。

3.10 清孔

（1）一次清孔。当钻头钻进至设计深度以后，对成孔深度、桩孔的直径、倾斜度、孔底的沉渣厚度进行检测，当各项技术指标均检查合格以后，开始对孔内进行清理。清孔作业选择使用换浆循环法，施工单位配备2台旋流器进行作业。清孔作业合格的标准为：孔内不再排出2—3mm颗粒，泥浆的比重小于1：1，泥浆的含砂率不超过2%。

清孔作业过程中，应保证孔内的水位不会降低，避免出现塌孔现象。

清孔作业完成后，严格的按照监理单位的要求填写完整的检验报告，并组织监理单位进行质量验收，签字确认。成孔质量检验合格以后，进入下一道工序进行施工。

（2）二次清孔。在浇筑水下混凝土之前，应该对孔底的沉渣厚度进行检查，假若不符合设计要求，则需要进行二次清孔作业。

4.结语

综上所述，本文主要是对港口码头施工项目中使用的钻孔灌注桩施工技术进行研究分析，通过实践研究以后得出，在对港口码头施工时，常常会遇到软弱地基，使用钻孔灌注桩工艺可以有效的提高地基的承载力，提高项目的施工质量。