摘要：文章介紹了海上錨巖樁整套施工工藝，提出了錨巖平臺(tái)選擇的要點(diǎn)，改進(jìn)了上部錨固砼的施工工藝，可為同類施工提供參考。
1.引言
嵌巖樁是將樁端直接嵌入基巖中，它可以大大提高樁基的水平力、力矩等，特別是錨桿嵌巖樁，能顯著提高樁基的上拔力。隨著工程向外海巖層延伸及設(shè)計(jì)荷載的加大，越來越多的工程將采用嵌巖樁。
2.工程概況
大連北良石化成品油裝卸碼頭位于大連北良園區(qū)，該工程共包括4個(gè)萬噸級(jí)泊位，碼頭由2個(gè)操作平臺(tái)、9個(gè)系纜墩、5個(gè)引橋墩組成，呈一字型布置。碼頭結(jié)構(gòu)采用高樁墩臺(tái)結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用φ1m、φ1.2m兩種直徑的鋼管樁共439根，樁長為35～40m不等，其持力層為中（微）風(fēng)化板巖層。
碼頭結(jié)構(gòu)中1.20米直徑鋼管樁單樁軸向向下作用效應(yīng)設(shè)計(jì)值為7000KN，單樁軸向向上作用效應(yīng)設(shè)計(jì)值為2700KN；1.00米直徑鋼管樁單樁軸向向下作用效應(yīng)設(shè)計(jì)值為5000KN。
場地上部有較厚的淤泥層、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層，強(qiáng)度低，呈流塑-軟塑狀，故不利于抵御水平力作用。板巖成份較復(fù)雜，見有鈣質(zhì)板巖、泥質(zhì)板巖，局部夾有粉砂巖、砂礫巖，風(fēng)化程度不均勻，基巖風(fēng)化面變化較大。設(shè)計(jì)根據(jù)詳勘地質(zhì)資料，在碼頭樁基中設(shè)錨桿嵌巖樁73根，其中φ1200mm鋼樁錨桿嵌巖樁為48根，φ1000mm鋼樁錨桿嵌巖樁為25根，全部為斜樁（斜率4：1或5：1）。錨桿嵌巖樁主要集中在各個(gè)系纜墩內(nèi)。
錨桿嵌巖樁結(jié)構(gòu)形式：錨孔直徑為400mm，錨桿束由8根（φ1000mm鋼樁）、10根（φ1200mm鋼樁）φ40mm螺紋鋼筋組成，錨桿長約6～9m，錨巖深度為進(jìn)入微風(fēng)化巖3m（3.5m），具體結(jié)構(gòu)型式見下圖：
3.工程設(shè)備情況簡介
3.1施工設(shè)備的選擇
由于嵌巖樁全為斜樁，所以適宜采取回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)法成孔。工程所用主要設(shè)備如下：
?、巽@機(jī)：GY-2A型工程鉆機(jī)
鉆機(jī)主要指標(biāo)：轉(zhuǎn)速：65～152rad/m；反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：54～127rad/m；鉆機(jī)質(zhì)量：700kg；旋轉(zhuǎn)角度0～360度；加壓力25KN；卷揚(yáng)機(jī)提升力：25KN。
鉆頭：由42mm厚的45號(hào)鋼制成，鉆頭外徑為320mm。
套管：每節(jié)長4m，外徑為377mm，鋼板厚度4mm。
鉆桿：每節(jié)長4～5m，直徑60mm。
灌漿管：每節(jié)長6m，直徑38.1mm。
?、谘h(huán)泵：502B4544噴灌自吸泵，③擠壓泵UBJ1.8擠壓式灰漿泵，④凈漿攪拌機(jī)，⑤空氣壓縮機(jī)，⑥氣割設(shè)備，⑦電焊設(shè)備，⑧潛水泵，⑨發(fā)電機(jī)。
4.施工工序
施工工藝流程：
搭設(shè)施工平臺(tái)→挖孔→鉆機(jī)就位→成錨巖孔→清孔→下錨桿束→灌注水泥凈漿→清孔→澆注上部錨固砼
搭設(shè)施工平臺(tái)
施工平臺(tái)是提供給錨巖作業(yè)及灌漿的一個(gè)操作平臺(tái)，它必須具有一定的強(qiáng)度、剛度，并保證穩(wěn)定性，具有足夠的作業(yè)空間（最少為5m2）。平臺(tái)搭設(shè)時(shí)，鋼樁最好比平臺(tái)面高出10cm左右，以便加固鉆機(jī)和避免水、渣回流進(jìn)樁內(nèi)。
在此工程中，考慮了兩種平臺(tái)搭設(shè)方案進(jìn)行比選。其一，用型鋼、螺栓吊底形成作業(yè)平臺(tái)；其二，澆注系纜墩（樁帽）的第一步砼（1m高），至樁項(xiàng)，用它當(dāng)作操作平臺(tái)，它們的優(yōu)、缺點(diǎn)如下：
型鋼平臺(tái)：
優(yōu)點(diǎn)：①施工不受其它工序影響（只要沉樁保證速度）；②施工平臺(tái)的大小易控制；③平臺(tái)易清理；
缺點(diǎn)：①需型鋼量大，施工費(fèi)用高；②對(duì)后序工序工期有較大影響；
砼平臺(tái)：
優(yōu)點(diǎn)：①不需平臺(tái)材料，大大節(jié)約成本；②施工平臺(tái)的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性非常好；③對(duì)后序工序工期影響??；
缺點(diǎn)：①施工受第一步砼強(qiáng)度控制；②第二步砼澆注前，需沖洗平臺(tái)及調(diào)整鋼筋等工作；
經(jīng)過前兩個(gè)平臺(tái)的對(duì)比，我們發(fā)現(xiàn)，砼平臺(tái)能夠大大的節(jié)約成本，且通過合理的施工組織，完全可以解決各工序的沖突，所以在后序的嵌巖施工中，我們采用的都是砼平臺(tái)。
4.2挖孔
挖孔我們采取人工挖掘的方法，先用潛水泵抽凈樁內(nèi)水，再人工下樁內(nèi)清除淤泥，至巖層后用風(fēng)鎬挖掘至樁底。每根鋼樁內(nèi)人工清理完畢約需工時(shí)3～4天。
4.3鉆機(jī)就位
鉆機(jī)定位要準(zhǔn)確、水平、垂直、穩(wěn)固。通過方駁吊機(jī)組將鉆機(jī)吊到樁頂平臺(tái)上，通過微調(diào)定位。定位時(shí)，為了保證鋼樁中心線，鉆桿中心線重合，我們采用鋼套管外加導(dǎo)向扶正器（每10米1個(gè)導(dǎo)向扶正器，具體見照片）。另外，三角架（與鉆機(jī)組成整體）頂點(diǎn)最好也在鋼樁中心線上，以利于起吊，下放鉆桿、套管、錨桿束等。
4.4成錨巖孔
采取回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)法。將鋼砂撒在硬質(zhì)合金鋼鉆頭下，開啟鉆機(jī)，由鉆桿向鉆頭施加扭力及加壓力，通過鉆頭下的鋼砂研磨巖石鉆進(jìn)，隨鉆進(jìn)至不同地層，自鉆芯內(nèi)進(jìn)行取樣分析（微風(fēng)化巖心見照片）。鉆進(jìn)效率為2～3天鉆至設(shè)計(jì)深度。
在成孔過程中，我們應(yīng)控制以下幾個(gè)問題：
巖面開孔時(shí)，應(yīng)減壓鉆進(jìn)，避免產(chǎn)生斜孔、彎孔和擴(kuò)孔現(xiàn)象。
停止鉆孔作業(yè)時(shí)，嚴(yán)禁鉆頭留在孔內(nèi)，以防發(fā)生坍孔卡鉆等故障。
4.5清孔
成孔實(shí)測達(dá)到設(shè)計(jì)深度后方可進(jìn)行清孔。因鉆頭是從中風(fēng)化面開鉆，而基巖大部分都為板巖，工程中采取了清水氣舉反循環(huán)法清除鋼樁內(nèi)巖渣。清孔應(yīng)滿足下列要求：
在清孔排渣時(shí)，應(yīng)保持孔內(nèi)水頭，防止坍孔；
不得用加深孔底深度的方法代替清孔；
清孔方法又名撈渣法。即先用3m3空壓機(jī)通過輸氣管，向套管內(nèi)輸氣，利用氣壓將套管內(nèi)巖渣氣舉到一定高度，輸氣保持5～10分鐘后停止，巖渣在自身重力的作用下慢慢落入撈渣筒內(nèi)，然后提起撈渣筒倒渣。如此反復(fù)直到沉渣厚度不于50mm后停止。
4.6下錨桿束
錨桿制作，錨桿束由長6～9m，8或10根φ40螺紋鋼筋組成。錨桿束采取箍筋（φ20圓鋼）定位，箍筋外加“小耳朵筋”，以確保錨桿位置和保護(hù)層厚度。
錨桿束安裝，錨桿就位的步驟：第一步，將撈渣筒提起，檢查沉渣是否低于50mm，如不低于則需繼續(xù)撈渣，直至小于沉渣厚度小于50mm，才進(jìn)行下一步。如沉渣低于50mm，則可直接進(jìn)行下一步；第二步，固定好灌漿管，在錨桿束底部（距錨桿底約40cm）焊一根鋼筋，將灌漿管的第一節(jié)固定在其上；第三步，下放錨桿束，鉆機(jī)的卷揚(yáng)機(jī)將錨桿束吊進(jìn)鋼套管，注意加接灌漿管；第四步，下放錨桿束到孔底，通過灌漿管節(jié)數(shù)校核錨桿束是否到位。
4.7水下灌漿
水下灌漿是關(guān)系到錨固是否有效的關(guān)鍵，所以一定要精心操作，不可出任何差錯(cuò)。灌漿前，擠壓泵先壓水，檢查灌漿管的密封性，及灰漿泵是否正常工作。還要保證發(fā)電機(jī)正常工作，以備停電時(shí)急用。
水泥凈漿的標(biāo)號(hào)為M40，配合比為：水泥：水：膨脹劑：減水劑=1275：533：142.0：28.3。本工程單樁凈漿的設(shè)計(jì)量大約為1.1m3，考慮到施工過程中凈漿的損耗，凈漿配制量為設(shè)計(jì)值的1.1倍（即1.2m3）。因此，我們選擇了UBJ1.8擠壓式灰漿泵。其機(jī)械性能為：出灰量（m3/h）：0.4/0.6/1.2/1.8；泵最大工作壓力（Mpa）：1.5Mpa；最大揚(yáng)程（m）：30；最遠(yuǎn)水平距離（m）：100；等等。以上機(jī)械性能完全能滿足工程的要求。
注漿過程中，注漿管要始終保持在注漿面下方30cm左右，隨水泥漿的注入逐漸提升注漿管。
工程中對(duì)部分錨巖樁的凈漿質(zhì)量進(jìn)行了檢查，結(jié)果其質(zhì)量較好，表面平整，澆注高度稍微偏高。
4．8上部錨固砼
原設(shè)計(jì)上步封錨混凝土為水下不分散細(xì)石混凝土。而水下不分散混凝土中需要摻加絮凝劑，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室試配，混凝土坍落度很難控制，為了保證上部封錨砼質(zhì)量和節(jié)約施工成本，我們與設(shè)計(jì)、監(jiān)理一起研討，最終決定，水下澆注砼變?yōu)楦傻厥┕?。其步驟為：待灌漿完成24小時(shí)后，抽凈水泥漿頂積水，清孔；然后將浮漿鑿除掉，并清理干凈；最后用導(dǎo)管澆注大流動(dòng)性微膨脹碎石砼。
經(jīng)對(duì)部分樁進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)砼沒有發(fā)生離析，且與鋼樁接合緊密，完全符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。
5、結(jié)束語
5．1施工組織設(shè)計(jì)時(shí)，一是要好好研究工程樁的形式和地質(zhì)資料及沉樁試樁記錄，以確定所選的設(shè)備。
5．2綜合考慮工程各工序間的關(guān)系，合理選擇混凝土平臺(tái)或鋼梁平臺(tái)。
5．3注意對(duì)砼平臺(tái)砼及外伸鋼筋的保護(hù)。
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