天津港石化码头大直径灌注桩施工工艺探讨

天津港石化码头大直径灌注桩施工工艺探讨
刘春辉
【摘要】@@ 在大型石化码头的升级改造施工中,要求使用适用性强、品质可以控制、施工速度快、设备简单的施工方案.天津港石化码头在改造工程中,为了满足码头靠船墩和系揽墩的受力强度要求,首次采用了灌注桩施工,在原有墩台的外侧补加直径1 500毫米的灌注桩,以达到码头加固的目的.这种大直径灌注桩的施工工艺为今后的码头建设及加固提供了很好的借鉴和依据.
【期刊名称】《交通企业管理》
【年(卷),期】2011(026)004
【总页数】3页(P50-52)
【作者】刘春辉
【作者单位】天津港泰成置业发展有限公司
【正文语种】中文
在大型石化码头的升级改造施工中，要求使用适用性强、品质可以控制、施工速度快、设备简单的施工方案。

天津港石化码头在改造工程中，为了满足码头靠船墩和系揽墩的受力强度要求，首次采用了灌注桩施工，在原有墩台的外侧补加直径1 500毫米的灌注桩，以达到码头加固的目的。

这种大直径灌注桩的施工工艺为今后的码头建设及加固提供了很好的借鉴和依据。

施工平台在原有的墩台上搭设，钻孔机可在平台上工作，不会占用港池的水域，也不需要大型船机配合，因此可最大程度地减少拆除和恢复的工作量，节约机械使用
等相关费用。

打桩船施工需在开阔的水域中进行。

该工程位于天津港主航道附近，过往船舶较多，周边码头作业比较繁忙，若采用打桩船施工，其他船舶和施工船舶会相互干扰，降低双方的工作效率，引起不必要的经济损失，而且还容易发生事故。

因此该工程采用了大直径钻孔灌注桩，这种施工方法不会占用港池水域，对其他泊位的装卸作业没有干扰，而且原泊位可以穿插进行装卸作业。

直径1 500毫米灌注桩的最大压桩设计值为3 100千牛，最大拉桩设计值为740
千牛，可以达到30万吨油轮的靠泊标准。

采用大直径灌注桩施工时，由于减少了拆除和恢复的工程量，工程完成仅需4个
月时间，但是使用打桩船施工时，工程完成需1年时间。

灌注桩的护筒按预留的位置沉设，经纬仪检测护筒的垂直度。

护筒的位置利用全站仪控制放线确定。

该工程的灌注桩均为海上施工，在原有的墩台上铺设钢梁搭设施工平台，钢梁上下共两层，纵横向铺设。

第一层梁采用双拼I40a，梁长14.5～17.5米；第二层梁采用双拼I32a，梁长9.5～11.5米。

钢梁铺设完毕后，将灌注桩孔位四角用型钢限位，以控制护筒的沉放位置。

每边限位均允许有3厘米的富余量。

灌注桩的钢护筒的内径为1 550毫米（护筒直径比桩直径大50毫米），护筒壁厚=10毫米，均为一次性的使用。

在施工过程中，需严格控制护筒的标高及护筒的
位置偏差。

同时，由于是海上施工，需根据海水的涨落规律合理组织施工时间。

护筒沉放完毕后，应利用型钢将护筒上口和平台焊接固定，保证护筒的稳定。

根据地质勘查资料，拟选用适应性比较强且无振动的潜水钻孔机实行成孔作业。

钻孔时，应根据地质状况采用原土淡水造浆，并辅以膨润土造浆护壁，泥浆的相对密度一般控制在1.3。

（1）钻孔。

钻孔机就位时，地面要整平垫实，用经纬仪调整钻孔机的垂直度，并
且使钻头垂直对中，待控制孔正位后，开动钻孔机开始钻孔。

钻孔时，应根据不同的土层控制好钻孔机的钻进速率，并严格控制钻孔的深度。

在钻孔过程中，应经常检验钻杆的垂直度和护筒内的水位变化，若在钻进时发觉异常，应立即停止施工。

钻孔时要注意以下几点：①钻孔机就位之前，对钻孔机的各项预备工作应实行校核。

②钻孔机安装就位后，底座和顶端要平稳，保证在钻进时不会产生偏移和沉陷。

回转钻机顶部的起吊轮边缘、转盘中心和桩孔中心三者要在同一垂线上，其偏差小于2厘米。

③钻孔作业需分班连续实行，按标准对钻孔泥浆进行试验，不符合标准的应随时修正。

施工过程中，如果出现塌孔现象，施工人员要根据塌孔状况对泥浆的相对密度实行修正。

④升降钻锥时应平稳，钻锥提出空口时严防碰撞护筒，拆装钻杆应迅速，并严格控制接头严密，严防漏气、漏水以及钻杆松脱。

⑤钻孔时应控制钻孔的速率和放松起吊锥的钢丝缆的速率，保证钻孔平面位置的准确性。

⑥严格按图纸施工，控制好每根桩的底标高。

（2）泥浆护壁。

施工之前，预备足够的优质粘土和一定数量的膨润土，配备专门的泥浆泵、泥浆池和泥浆搅拌机，并配置泥浆净化循环系统。

施工过程中，不断向护筒里面添加泥浆，达到护壁作用。

（3）清孔。

钻孔达到设计标高后，灌注相对密度较低的泥浆，泥浆的相对密度在1.05～1.10之间。

待排出泥浆的比重达到1.15左右，沉渣厚度不大于5厘米时，清孔即为合格。

①钻孔达到设计标高后，提高钻锥10～20厘米，采用抽浆清孔法清孔，清孔过程中，保证孔里面水头应高出护筒外水位1.5～2.0米，严防塌孔。

②清孔后，用取样盒吊放到孔底，在灌注水下混凝土之前，取出检核沉淀在盒里面的渣土，渣土厚度应达到要求标准。

③在浇筑混凝土之前，用空压机风管对孔底实行扰动，以减少沉渣厚度，孔底沉渣厚度应不大于5厘米。

④在钻孔达到设计要
求的深度，并且完成清孔后，要求对孔位、孔深、孔径、垂直度以及沉渣厚度等实行检核，并作好相关记录。

（4）检验沉渣厚度。

用测锤检核孔深和沉渣厚度，达到设计标准后，即可灌注混凝土。

如果达不到设计标准，则将导管上接大功率泥泵再次清孔，直到符合设计标准为止。

（5）制造钢筋笼。

①钢筋笼骨架分2节制造，第一节制造长度为24米，1#～5#桩第二节制造长度为18.64米，6#桩为18.84米。

两节钢筋笼间用电焊链接，且
同一断面接头的数量不应大于钢筋笼主筋数量的 50%。

在焊接接头中心至长度为
钢筋直径的35倍且不小于500毫米的区段内，同一根钢筋不应有两个接头。

②所有钢筋均应有出场达标许可证，并且要对钢筋的可焊性及焊接质量进行抽样检验，严禁使用不合格产品。

③为了控制冬季焊接质量，该工程采用 J506焊条。

焊接人员必须持证上岗。

④单面焊时，钢筋笼中的螺旋钢筋的搭接长度不小于8（为钢筋直径），主筋的搭接长度不小于10；双面焊时，螺旋钢筋的搭接长度不小于4，
主筋搭接长度不小于5。

钢筋骨架和加强箍筋焊接要牢固，保证钢筋骨架有足够的刚度，严防在运输、吊装过程中出现变形。

⑤钢筋笼子吊放时在孔口实行焊接接长。

⑥为了控制保护层厚度，采用直径为14厘米的砂浆垫块，垫块中心留孔，孔中预留直径为12毫米的钢筋头，将钢筋头和主筋焊牢。

间隔2米布设一组，每组3个垫块。

（6）吊装钢筋笼。

①采用方驳吊机组，将钢筋笼子吊装入孔，吊装中随沉放人工布设垫块。

②吊放钢筋笼时要对正孔位，吊直扶稳，缓缓下沉，当第一节入孔后，用钢管临时支撑钢筋笼，再吊起另一节，对正位置焊接后，缓缓送入孔里面，直至达到设计标高。

就位后钢筋笼子要穿杆压牢，严防灌注混凝土时上浮。

③钢筋骨架的顶面与地面标高的误差控制在±5厘米之内。

（7）水下混凝土灌注。

①混凝土的质量要求。

混凝土应有较好的和易性，在运输和灌注的过程中无显著离析、泌水状况，保证有足够的流动性，塌落度控制在18～22厘米以内。

②采用钢导管灌注。

水下混凝土导管内径25厘米，使用之前
要实行水密、承压和接头抗拉试验，合格后方可以使用。

导管底口采用橡皮球球胆封堵。

③首批灌注混凝土时，将导管底沉至距孔底大约30厘米处，混凝土灌注后导管埋入混凝土中的深度不小于1米。

首批混凝土浇筑的数量要计算准确。

④实
行混凝土灌注要连续，并尽量缩短拆除导管时间。

当导管未被混凝土充满时，应慢慢地灌注，严防导管里面产生高压气囊。

⑤灌注混凝土的过程中要保证桩孔水头，严防塌孔，并且经常用测锤探测孔内混凝土的高度，及时修正导管的埋深，使其控制在2～6米范围内。

⑥严格控制灌注桩顶的标高。

灌注混凝土时桩顶标高要高出设计值1米。

考虑拆除钢护筒后，灌注桩外露部分，即桩身外观品质难以控制，
故采用多灌灰，使桩侧壁泥浆被混凝土逐步带出，初凝后再凿除桩头高出的部分。

⑦凿除桩头时要注意保护桩身和钢筋骨架。

钻孔过程中，在淤泥质地层钻进时，比较容易产生径缩。

为了使孔径达到设计标准，可以采用上下反复扫孔来扩大孔径。

另外，应经常校核钻锥尺寸，及时更换磨损严重的钻锥，保证钻孔直径。

在砂层中钻进比较容易产生塌孔，为了严防塌孔，可以适当加大泥浆的比重并控制钻孔机钻进速率，以稳定土壁，使之达到合理护壁。

如果因地下水位变化大造成塌孔，可以增加护筒深度并保证筒里面水位差。

发生塌孔时，先探明塌孔位置，将砂和泥土混合物回填到塌孔位置以上1～2米；如果塌孔严重，应全部回填粘土，等回填物沉淀密实后再重新实行钻孔。

钻孔中如果遇孔身偏斜、弯曲时，应分析原因再进行处理。

一般可以在偏斜处吊住钻头往复扫孔，使钻孔正直，或使用粘土回填到偏斜处，待沉积密实后钻进。

严防发生上述状况的主要措施有：保证钻孔机平稳，钻进速率均匀，及时检核垂直度，在钻具上加设扶正器，或加大钻架上钻杆的限制长度。

成孔过程中，如遇透水性强的土层、护筒埋设比较浅、回填土不够密实、护筒接缝不严密等都容易产生漏浆现象。

此时应分别采用措施，如果护筒里面水头不能保证，宜采用将护筒周围回填土夯实；在护筒防护范围内，接缝处可以用棉絮等堵塞，封
闭接缝，稳住水头等。

成孔过程中，如果遇糊钻及埋孔状况应对泥浆稠度、钻渣进出口、钻杆内径大小、排渣设备实行校核计算。

如果已严重糊钻，应停钻，提出钻锤，清除钻渣。

掉钻落物时，宜快速打捞，使用打捞叉、钩、绳索等工具打捞。

如果落物已被泥砂埋住，应按前述的各种方法先清除泥砂，使打捞工具接触落体后再打捞。

在任何状况下，严禁施工人员进入护筒或其他防护措施的钻孔中处理故障，当施工人员必须进入时，应检核孔内有无有害气体，并且备齐防毒、防溺、防坍塌等安全措施后方可以行动。

无论采用何种清孔方法，在清孔排渣时，应注意保证孔里面水头，严防塌孔。

清孔后，应控制灌注桩桩底标高达到设计标准，并且检核沉渣厚度，不得用加深孔底深度的方法代替清孔。

在加工时按设计标准加工，主筋和箍筋焊接牢固，吊放时有足够的起吊点，并且垂直吊入。

在灌混凝土时，控制好混凝土的浇注速率，严防发生因浇注速率过快造成钢筋笼上浮的状况。

在钻孔过程中，应及时校核桩机导管的垂直度，严防桩身倾斜及吊放钢筋笼时变形。

导管连接时，应在法兰之间加石棉垫片或橡胶垫片，并使螺栓连接牢固。

在混凝土浇注的过程中，应该采取以下预防措施：混凝土的塌落度应该严格按设计或要求施工；在浇注混凝土之前，预制场检查拌和机系统，保证其正常运转，并且准备好备用机械；灌注混凝土时要连续实行、一气呵成，并且经常检查混凝土顶面的上升高度，及时掌握导管埋入深度，避免导管埋入过深或导管脱离混凝土面的状况发生。

该改造工程使用直径为1 500毫米的大直径灌注桩，在天津港尚属首次。

经过2年的使用，新旧桩基均没有发觉显著的裂缝、位移和不均匀沉降。

实践证明，这种
施工工艺不仅经济性好，而且施工方便，但是在施工过程中应该严格遵照施工流程，随时检查施工状况，严防出现返工现象。