码头工程水上钻孔桩施工技术及控制要点分析

陈鑫

淮安航务中心淮安航道管理站 江苏 淮安 223001

引言

钻孔灌注桩在港口码头工程的应用极为普遍，该技术存在工作量大、技术含量高、持续性强等特点，需要用于具备较复杂地质条件的水下隐蔽工程。但结合实际调研可以发现，水上钻孔桩施工技术应用不当的情况在码头工程中很容易出现，为规避相关问题，正是本文围绕水上钻孔桩施工技术开展具体研究的原因所在。

1 水上钻孔桩施工技术及要点

1.1 技术特点

水上钻孔桩施工技术属于钻孔灌注桩技术范畴，这类技术可在地层中通过钻孔形成不同形状的井孔，结合符合要求的设计标高，在井孔内放置钢筋骨架，最终通过混凝土的灌注完成施工。水上钻孔桩施工技术存在施工简单、适用性强、成本低廉等优势，在港口码头建设中有着较为广泛应用，但受到特殊的施工环节影响，水上钻孔桩施工技术很多时候存在较高的应用要求，短期内的水上钻孔桩施工往往会面临多方面挑战。预制桩、钢管桩、钻孔灌注桩均可以用于港口码头建设，但在成本、承载力方面，钻孔灌注桩的优势极为明显，这是由于港口码头存在较差的地质条件和较为薄弱的地质承载力。此外，港口码头往往存在较高的垂直负荷，这种情况下混凝土预制桩和钢管桩的应用均存在较高成本，且施工过程会受到多方面因素影响，水上钻孔桩施工技术能够较好解决相关问题，更服务于港口码头建设[1]。

1.2 技术要点

在码头工程建设在，水上钻孔桩施工技术的应用需要关注多方面要点，主要包括：

第一，准备工作。在应用水上钻孔桩施工技术前，准备工作极为关键，具体涉及放样和护筒埋设，而只有准确放样，才能够保证护筒埋设满足要求。水上钻孔施工中的护筒埋设需要进行锤击打入，这一过程中需要通过护筒明确桩中心，为钻机中心处理提供便利。在钻孔过程中，钻孔机的控制极为关键，应重点关注其水平和垂直度的控制。

第二，护筒埋设。水上钻孔桩施工技术对护筒的质量要求较高，需设法保证护筒的持久和稳固，不得出现渗漏问题，因此多选择钢材料护筒，且需要存在大于钻孔直径的护筒，具体基于钻头选择确定护筒规格。如施工选择旋转钻，需存在大于钻孔直径20cm的护筒直径，如施工选择水钻，则需要存在大于钻孔直径40cm的护筒直径。在具体埋设护筒的过程中，需保证坑底与四周含水量处于最佳状态，护筒开孔位置的优选也极为关键，孔内受到的静水压力损伤可随之减少。在起落钻头的过程中，需避免护筒和钻头间出现碰撞，如护筒在钻孔施工中出现冒水现象，钻孔需要立即停止，同时通过黏土开展填实，处理。如护筒在钻孔施工中移动，则需要重新安装护筒。

第三，钻进成孔。需基于旋转的钻具进行钻孔，在切削土体的过程中，及时排出泥渣，这一过程需关注泥浆浓度和孔内水位，保证护壁要求得到满足，否则钻进施工将引发塌孔问题。施工过程中泥浆浓度和钻进速率需结合工程实际情况确定，否则钻进成孔过程很容易出现卡钻、钻机负荷超载、钻孔偏斜等问题。在成孔后，需以细致检查钻孔的桩位、桩径、深度、倾斜度。

第四，清孔。水上钻孔桩的曲直直接受到钻孔直径、深度、位置等因素影响，如无法及时清理孔底，出现沉降的泥浆很容易引发塌孔问题。对于向一定深度钻进的钻头，需要通过提升高度开展清孔处理，一般采用抽渣筒、各类钻机进行清孔，这一过程需要搅碎较大石块，保证清孔效果。

第五，制作钢筋笼。在制作钢筋笼的过程中，需要做好钢筋的截断、除锈、焊接等处理，相关标准需要严格落实，进而得到满足工程要求的钢筋笼。吊装钢筋笼前，需要细致检查钻孔，孔壁影响、内部塌孔情况属于检查的关键，这关系着吊装钢筋笼能否顺利完成。在具体安装的过程中，需要保证钢筋笼孔位对准，并及时清除遇到的障碍物，安装过程不得出现强行下放或速度过猛情况，否则很容易引发塌孔问题[2]。

第六，水下混凝土灌注。在开展灌注施工前，需保证所有人员均具备资质且完成技术交底工作，以此结合明确的施工技术组织方案和施工方案进行操作，这一过程需同时检查施工方法和图纸，施工材料与设备的严格检查也极为关键；完成二次清孔后，水下混凝土需结合标准和设计进行灌注，这一过程需关注混凝土材料的流动性特点，科学控制其坍落度，多控制在180～220mm区间，可考虑加入适当减水剂和粉煤灰，混凝土的和易性可由此提升。为规避卡管问题，混凝土应尽可能选择卵石作为石料，同时按照40mm控制石料最大粒径，混凝土的运输距离缩短、均匀拌和、快速灌注也需要得到重视；混凝土灌注施工需要持续进行，灌注不得中断，在混凝土灌注至桩顶时，需进行1m超灌，桩头质量可得到保障。在完成灌注后，还应做好养护工作，同时需要及时开挖露出声测管，在完成符合标准的检测后，方可进入后续施工。考虑到混凝土受到的温度影响较大，如施工在0℃以下进行，保温措施的科学选用极为关键，一般应在5℃以上的环境温度下进行灌注施工；如非连续性灌注情况出现，施工人员需要对孔口返浆情况进行细致观察，确定返浆停止后继续进行灌注。为保证混凝土顺利下落，可适当牵动管道，避免下落受阻、堵管等问题出现[3]。

2 实例分析

2.1 工程概况

为提升研究的实践价值，本文以某码头工程作为研究对象，该工程由1座直立式码头、一座引桥、2座浮码头、相关建筑物及配套设施组成。直立式码头平台的宽度、长度、顶面高程分别为20m、80m、188m，采用钻孔灌注桩基础，以梁框架结构作为上部结构，平台由上铺面板组成。码头平台共设置44根桩基，后三排共设置33根，规格为1.8m，前沿设置11根，规格为2.2m。案例工程在水上钢平台、水中钻孔桩的施工中投入大量精力且取得预期效果，本节主要围绕案例工程的水中钻孔桩施工实践进行深入探讨。

2.2 测量放样

基于平台，需要对桩基位置进行准确放样，四个护桩通过中心点牵引出，同时通过油漆标示护桩并做好保护处理，这能够为后续水中钻孔桩施工的顺利开展提供依据。

2.3 钢护筒施工

在进行水中钻孔桩施工前，需要制作钢护筒，案例工程主要采用两种规格的桩基钢护筒，分别为Φ220cm、Φ240cm，钢护筒定尺长度加工在工厂完成，每节长度控制在10m内，分节对接基于实际需要在施工现场进行，具体通过剖口双面焊进行焊接，为规避漏水等问题，需要保证焊接质量和牢固性。完成钢护筒制作后，配合使用振动锤和履带吊进行钢护筒下沉施工，首先需要设置设定位架于平台桩位处，之后将第一节钢护筒安装于导向架内，导向架与护筒的固定需通过临时焊接实现。进一步对第二节护筒进行准确定位，并通过焊接连接第一节护筒，将临时焊接处割除，即可进行护筒下放。通过循环施工，可得到设计长度的钢护筒，在护筒上口将吊装的振动锤连接牢固，开展震动下沉处理，如下沉后的钢护筒需要进一步加长，震动下沉需要在对接后进一步开展，最终保证钢护筒到达设计深度，真正进入持力层。

2.4 泥浆配制

结合案例工程现场实际情况，施工单位针对性开展了泥浆池建设，其深度、宽度、长度分别为1.6m、2.5m、3.5m，泥浆搅拌机负责泥浆的现场拌制，之后向钻孔灌注桩内注入，具体采用膨润土配置泥浆。在具体的泥浆配置中，需保证其比重、pH值、黏度、失水量分别控制为1.1～1.4、8～10、18～28、14～20mL/30min，静切力、胶体率、泥皮厚度、含砂率需分别控制为0～6、≥94%、≤2mm、＜3%。

2.5 水中钻孔桩施工

结合案例工程现场条件，工程选用冲击钻机成孔，钻头为十字锥形式，清渣由正循环的泥浆泵负责，具体施工流程如下：

第一，钻机固定。需结合悬挂锤头规格完成钻机就位，保证桩基中心与锤头中心对齐，计算配重过程需要充分考虑锤进时的冲量，保证工作过程中机具稳定。

第二，检查机具。钻机需要在使用前进行检查，明确工作状态，同时做好对锤头与钢丝绳的保养，二者的连接处尤为关键，连接处钢丝绳需要存在最少80cm的返盘长度，同时设置绳卡于靠近锤头处，具体数量为2个，远离锤头外的绳卡需要设置3个，为用于缓冲，需按照10～20cm控制间距。卷扬机轴承上的钢丝绳需要整齐盘绕，通过定期涂抹黄油，保证其工作状态能够满足施工需要。

第三，钻孔。在钻孔施工过程中，最初需要慢速钻进，在钻头和导向部位全部进入地层后，钻进速度可适当加快并连续进行钻进施工，不得出现中断情况。钻孔过程需要经常开展泥浆试验，保证其性能达标，同时钻进过程需要对钻渣试样进行捞取，以此为依据确定入岩深度。在钻头的升降过程中，需要保证其平稳性，提出孔口时的钻头不得与护筒底部、护筒孔壁间出现钩挂、碰撞等问题。

第四，终孔。在到达设计高程后，需要进行孔深测量，测量需围绕护筒四周的四个点进行，以此明确孔底水平情况，必要时需要开展技术处理，这一环节需保证存在大于等于设计孔深的实际孔深。如存在近似水平的孔底，在完成数据的记录测量后，孔体垂直度及缩径现象需要通过孔规进行检测，后续工作需要在确定合格后开展。

第五，清孔。在终孔后，需通过换浆法进行清孔处理，这一过程需要聚焦泥浆含砂率及比重的定时检测，在泥浆的黏度、含砂率分别控制为18～24s、＜4%时，清孔作业可以停止。如存在过长清孔时间，可定时提动锤头，保证泥浆中的沉淀物保持悬浮状态。

第六，钢筋笼施工。需基于规范和设计要求控制钢筋笼的尺寸和质量，同时加工过程中分段进行编号，运输过程需要使用专用车辆，入孔过程需要得到吊车的支持并开展分段焊接。焊接过程需要控制焊接质量并保证钢筋笼整体的轴线顺直，起吊过程中不均匀受力情况不得出现，避免钢筋笼变形，因此起吊过程需要对准钻孔中心竖直插入钢筋笼。对于入孔的钢筋笼，其平面位置需要结合护桩开展检测和调整，满足规范和设计要求。在绑扎、安装、焊接钢筋的过程中，施工人员不仅需要遵循招标技术文件的要求和规定，还需要保证混凝土灌注前钢筋笼的有效固定、保护层钢筋的事先焊接，以此避免钢筋笼倾斜、移动、上浮等问题出现。绑扎完钢筋笼后还需要进行声测管的安装，这一过程的密封处理极为关键，避免管道被杂物、砂浆堵塞。

第七，安装导管。在安装导管的过程中，这一安装需要在钢筋笼入孔就位后及时开展，具体配置以孔深为依据，安装过程中的拼装需严格遵循密水试验确定的编号顺序，入孔前需要对导管的接头外丝扣、密封垫开展细致检查，保证其不存在问题，孔与安装到位后导管下端口的距离需要控制在20～40cm区间。

第八，混凝土灌注。在安装钢筋笼后，需要多沉淀厚度进行检测，只有检测结果满足要求，才能够进行混凝土灌注，否则需要进一步进行清孔处理。案例工程选择标准管进行混凝土灌注导管的拼接，具体规格为300mm，在将漏斗接于导管上部后，通过混凝土输送泵和混凝土运输车进行混凝土的连续灌注，埋置导管1m要求需要在首批混凝土灌注过程中得到满足，进而满足后续施工需要。施工过程需要严格控制混凝土灌注量，为明确水中钻孔桩的首盘方量，需综合泥浆深度、混凝土拌合物重度、泥浆重度、导管初次埋置深度、桩径等指标开展针对性计算。

第九，无破损检测。在完成水下混凝土灌注后，灌注情况需要结合灌注记录进行检测，检测涉及抗压强度，同时需通过无破损法对桩身质量进行逐桩检测[4]。

3 结束语

综上所述，水上钻孔桩施工技术能够较好用于码头工程建设。在此基础上，本文涉及的测量放样、钢护筒施工、泥浆配制、水中钻孔桩施工等内容，则直观展示了水上钻孔桩施工技术的具体应用要点。为更好服务于码头工程建设，水上钻孔桩施工技术的应用还需要关注施工模拟、技术交底、新材料与新设备应用。