码头工程水上钻孔桩施工技术及控制要点分析

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⑵。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180〜220nlm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5C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。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。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0220cm.0240cm,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、294%、W2mm、＜3%o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、V4%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