灌注桩在抛石回填区域施工难题探讨

灌注桩在抛石回填区域施工难题探讨

摘 要:本文结合作者的实际施工经验，介绍爆破抛石回填区域钻孔灌注桩施工中遇到难题，并提出相应的处理措施，对类似工程部位施工有一定的借鉴作用。

关键词：灌注桩；抛石回填区域；措施

舟山岛屿某码头工程栈桥桩基由φ800PHC管桩和钻孔灌注桩组成，而码头后方是开山回填而成，地质情况复杂。在回填区域成孔施工过程中我们曾遇到不少难题，现在本文中浅议一些有关抛石回填区域灌注桩成孔的技术措施，及施工中可能遇到相关难题的处理措施。

1 工程概况

本工程结构形式为高桩梁板式，码头总长为1096米，码头分为前后两个作业平台，前平台宽为25米，后平台宽为15米，码头平台与岸侧联结由6座栈桥构成，栈桥的宽度为10米，长短不一。栈桥基础由φ800mmPHC管桩和φ800mm钻孔灌注桩构成。

该地区地形复杂，并且前期海堤施工时采取了爆破挤淤抛填法施工，造成滩涂区域拱起，大量的大体积块石抛填于海堤基础区域，深度达24米左右，海堤外侧水平范围25米左右，灌注桩长度由现场根据实际地质情况决定，设计要求桩尖进入⑤2层两米，根据地质勘察报告体现地质情况来看，每根桩长为45米～50米范围内。靠岸侧四个排架排架桩位范围内基础抛填块石体积较大，大则约1.5米，给灌注桩施工带来一定的难度。

2 地质情况

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2.1 地形、地貌

码头位于浙江省岱山县长涂镇小长涂山西岸，微地貌位于低于矮山丘的坡角及前缘上部覆盖层主要为新亚人工填土，第四系海相沉积物，残疾积物。

2.2 地质条件

根据勘察接露地层情况，自上而下主要分布有第四系全新统滨海，浅海相沉积的淤泥，淤泥质土，粘性土。黏土夹砂砾，碎石（残坡积土）等。按其成因类型，工程地质特征、土性结构及物理力学性质的差异，可划分为7个工程地质（亚层）分别为：①1、新人工回填块石层；①2层黄灰～灰色淤泥；②1、层灰色淤泥质粉质黏土；②2层灰色黏土为轻弱场地土；③1层为粉质黏土，③2层褐黄色～草黄色粉质黏土夹砂砾；④层灰～灰绿色粉质黏土为中软场地土；⑤1层粉质黏土；⑤2层砂砾夹粉质黏土、碎石为中硬场地土；⑥层强风化晶屑凝灰岩；⑦层中等风化晶屑凝灰岩为坚硬场地土。拟建码头地段Vsv≤140m/s，覆盖层厚度>15～80m，属于Ⅲ类场地，地质情况如地质柱状图所示（图1）：

新人工回填块石层淤泥和淤泥土粘性土粉质粘土夹砂砾、碎石晶屑凝灰岩（强风化、中风化）地质柱状图(图1)

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3 成孔施工

3.1 施工总体布置

本工程灌注桩主要以摩擦桩为主，施工基本机理是利用卷扬机吊起冲击锤，然后依靠冲击锤自由下落的冲击力击碎块石逐步成孔。水域灌注桩施工不同于陆域，水域工序繁杂，况且该区域地质情况特殊，施工人员必须具备先进技术和丰富的施工经验，科学、合理地安排施工。根据施工组织设计的总体规划要求，我方先进行6＃和3＃栈桥灌注桩施工，两座栈桥开通后，有助于码头工程上部结构施工，对整体施工进度有推进作用。每座桥安排两台施工机械，淤泥区域为钻孔桩机，抛填区域为冲击桩机，两台机械同步作业，冲击成孔完毕之后可以移至别的桩位施工，钻孔桩机从海侧开始向岸侧推进，抛石区域成孔施工基本步骤为：①精确测量定位；②桩位基础开挖和埋设套筒；③钢平台搭设；④冲击钻机械就位；⑤埋设护筒；⑥冲击；⑦钻孔。

3.2 施工机械的选择

由于该区域地质的特殊性，以及施工工期比较紧张，成孔施工必须分两步进行，首先必须穿过抛石回填块石层后，然后再进行钻孔施工，所以在机械性能和机械数量选择方面尤其重要。结合施工的需要，现场配备2台冲击桩机、2台GPS-10钻机和2个冲击锤，每个冲击锤的重量为3t，冲击锤的牙齿采用平底十字花型；钻杆的累计长度为120米，并配备相应的辅助设备。

3.3 施工平台搭设和护筒制作

灌注桩在水域与陆域施工有所不同，水域必须预先在桩位处搭设一个10米宽平整钢平

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台，作为钻机施工基础，方便机械左右前后移动，钢平台必须具备足够的强度、稳定性和钢度，以防施工过程中钢平台发生较大的沉降和失稳现象，同时也具备人行、材料运输、钢筋笼吊装钢护筒埋设，以及作为砼浇注通道等作用。因栈桥位置靠海侧4排架桩位基础标高较高，其地面一般在水面上，其他部位灌注桩基础为淤泥层区域，一般处于水面下，搭设钢平台方法有所区别，抛石区域块石较大，无法使支柱插入块石层中，为了防止平台的不均匀沉降，保证平台能够满足施工要求，施工人员在每个排架的轴线上，支柱的底部铺设通长[20槽钢，槽钢与支柱要焊接牢固；淤泥区域地质软，必须采取相应安全保证措施：①钢管底部要密封，②离支柱底部3米处焊制一个400*400*5mm的钢板，以此增大支柱在泥层内的支撑力，减少平台的沉降，在整个平台水平方向和竖直方向各排架间布设剪刀撑，提高钢平台的稳定性能。钢平台结构形式如图2、3所示。

5cm木板[20槽钢[16槽钢新建海堤水平剪刀撑抛石回填区域灌注桩钢平台搭设剖面图(图2)

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5cm木板[20槽钢[16槽钢井字架桩中心线ф800钢护筒ф1400外套护筒钢管灌注桩排架搭设断面示意图图 3

要严格控制钢材的材质和护筒的制作质量，钢板的厚度一般在6～8mm，提高护筒抗周围块石的挤压力和提高底部护筒的抗击打力。

3.4 测量定位

施工钢平台搭设完毕后，技术员在岸侧用两台经纬仪，采用前方交汇法精确放样，把桩位定于平台上，施工人员根据放样桩位中心，焊制双层井字架，井字架层距为1.5～2.0m，要求钢护筒的位置精确和牢固，保证灌注桩在成孔过程不会发生偏位，控制桩身垂直度在规范偏差允许范围内。钻机施工人员把钻机移至桩位处，根据井字架中心位置前后移动对中，然后埋设钢护筒，护筒中心与桩位中心偏差控制在30mm内，护筒顶高出设计桩顶标高1000mm，利用冲击锤敲打钢护筒的顶部，冲击锤下落要缓慢，不要过快，同时在冲击锤和钢护筒顶之间铺设木质垫板，让护筒顶部均匀受力，以防护筒变形。

3.5 成孔施工

施工平台搭设前对灌注桩基础必须进行开挖，在桩位中心位置开挖一个底部大于外套筒直径的基坑，并埋设大于灌注桩直径60cm的外套筒，套筒埋置的深度根据具体地质情况而定，一般在2～4米，同时再用细土石料沿外套筒外沿围住，并令挖掘机进行压实，以

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防跑浆，同时注意不能让套筒发生倾斜、变形和移位，保证外套筒的稳定性。在外套筒内部根据放样定位放置灌注桩护筒。基础开挖的作用为：①减少开孔的难度，加快施工进度；②确保灌注桩的位置精确、稳定；③减少冲击过程冲击锤对内护筒底部的磨损，确保护筒更好的跟进。

平台搭设好后，钻机就位开始冲击作业，由于不规则性回填，块石间错综复杂，密实性差，冲击锤的冲击力部分被吸收，且冲击锤在冲击过程中很容易发生倾斜，造成成孔弯曲现象，同时会导致钢护筒底部破损，施工中施工人员必须时刻注意钢护筒的跟进情况，判断护筒底部是否已破损。如果钢护筒无法再继续跟进，施工人员必须立即利用卷扬机或千斤顶把护筒慢慢拔出，同时向护筒内填充黏性土至地面（以防钢护筒被拔出时，周围块石发生塌孔现象，保证原来冲击成孔的完整性，减少重复施工的工作量），拔出护筒后，割除底部破损部分然后再埋设，重新开始冲击。

成孔快至块石层底部时，底部淤泥质粘土被排挤、挤压，块石层回弹力较大，冲击锤的冲击力大部分被吸收，冲击成孔效果不明显，此时要采取相应的措施，施工人员应不断的向孔内抛填黏性土，填充分层处的空间，减少底部块石层的回弹力，同时要提高冲击锤的冲程，加大冲击力，利用冲击锤把块石冲碎或把块石排挤入泥层中，直至冲击锤冲穿过块石层。当成孔穿透块石层后，冲击锤应继续冲击2～3米，确保块石已经排除完毕，钻孔无障碍时，施工人员更换施工机械，改为钻孔施工，但要保证钢护筒继续跟进7-8米，防止钻孔时土层部分塌孔，否则底部大量的块石滑至孔中，造成钻孔无法正常施工，甚至会造成钻杆无法拔出，影响施工的质量和施工进度。

4 成孔施工过程中注意事项和难题的相应解决措施

4.1 抛石回填块石区域钻孔灌注桩施工中应注意事项：

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1）开孔时，应低锤慢击，以泥浆不溅出为宜，反复冲击造孔壁，保证护筒稳定。

2）冲击过程中，要定期向孔内投放黏性土，利用黏土的包裹力使碎石上浮，提高每次冲击效率，并经常掏渣。

3）确保冲击过程中钢护筒不断跟进，防止出现大面积塌孔现象。

4）注意冲击过程中孔位的垂直度，发现倾斜现象应及时处理。

5）注意控制冲程在2～3米范围内，防止冲击锤下落后倾倒，保证底部钢护筒的完整性，以便钢护筒更好的跟进。

6）施工过程中，应时刻注意孔内泥浆的稠度，保证泥浆比重：1.3～1.5/Tm3；含沙率：小于≤4%;塑性指数：IP>17。

4.2 施工中经常遇见难题的相应处理措施：

1）护筒底部破损：应及时把护筒取出，同时应填入等高度的硬质黏性土，护筒取出后割除底部破损护筒重新埋设。

2）冲击过程中出现斜孔现象：应及时采取措施，向已成型桩孔内填入块石至发生倾斜的断面，保证倾斜段恢复原始状况，然后把护筒底部拔高至倾斜断面处，重新进行冲击。

5 施工体会

经过该抛填区域注桩的施工，体会如下：

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1、首先开工前根据施工计划整体布局，慎重选择机械的种类和数量，充分考虑钢护筒的原材料质量和厚度，不宜太薄；

2、施工中注意空中泥浆浓度变化，控制冲击锤的冲程和牙齿磨损程度，如发现异常现象及时汇报立即根据要求处理；

3、业主在进行港区建设时，对项目的施工顺序、施工工艺应进行统筹考虑，以免增加项目建设难度和造成不必要的经济损失。

参考文献：

[1] JTJ285-2000，《港口工程嵌岩桩设计与施工规程》

[2] 孙庆丰，钻孔灌注桩施工中常见问题及处理方法探讨，交通科技，2003

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