水下裸露岩石钻孔灌注桩钢护筒埋设施工工艺

水下裸露岩石钻孔灌注桩钢护筒埋设施工工艺

摘要：在河床或海床基岩裸露的地质条件下，在水中钻孔灌注桩的钢护筒安放施工不像在有淤泥覆盖层情况下施工那么简单容易。本文针对浙江物产港洲石化有限公司成品油码头工程3000吨级码头工程为例，简单的总结了裸岩面钢护筒埋设的一些方法，希望对其他类似的工程有一定的参考价值

关键词：裸露岩床；钻孔灌注桩、埋设钢护筒、施工工艺

1.工程概况

浙江物产港洲石化有限公司成品油码头工程3000吨级码头工程位于温岭市石塘镇箬山水仙岙村棺材屿的前缘，根据现场实际施工情况发现拟建码头水下地质条件大部分为裸露岩床。根据地勘报告显示，岩石层自上而下分为两层：○1强风化凝灰岩，厚度一般在0.90~4.30m，○2中风化凝灰岩。本工程码头主要由1座106m长×12m宽的码头平台（高桩梁板式结构）、1 座19.8m长×9m宽的栈桥和码头上油品运输配套设施组成，嵌岩桩共有73根，其中：，每个排架有4根Φ1000嵌岩桩；引桥共3个排架，每个排架有3根Φ800嵌岩桩。Φ1000桩嵌岩深度为桩端进入中风化岩不小于5m，Φ800桩嵌岩深度为桩端进入中风化岩不小于2.5m。

2.施工工艺

本工程采用搭设钢平台作为水上施工场地，利用冲击钻进行钻孔施工作业。因码头下横梁宽为1.5m，引桥横梁宽为1.3m,考虑到桩偏位影响，所以钢护筒直径选用1100mm 和900mm，壁厚8mm，采用卷板机卷制，并在现场拼接一定长度。埋设时，利用汽车吊安放护筒。对于海底无覆盖层的岩石地质，钢护筒的定位、固定和防渗是本工程灌注桩施工的一个技术难点，是施工中成孔速度、单桩混凝土用量和成桩质量的关键因素。处理好钢护筒的埋设问题，便可以通过泥浆循环方式对钻孔进行清渣处理，不但比捞渣法清渣效率快、方便，又可以保证二次清孔后的沉渣厚度和混凝土浇筑后的成桩质量。通过现场反复摸索和试验，项目部工程技术人员经过比选和研究，确定将岩面分为3类，分别对应不同的方法进行施工。

2.1 岩面较平整时

用汽车吊将岸上已拼接一定长度的钢护筒直接就位安放，冲击钻就位后开始冲孔施

工。因为刚开始阶段，岩石碎裂成锯齿状，会与钢护筒间存在缝隙，无法采用泥浆循环工艺，所以冲孔开始阶段采用捞渣法清除钻渣。当护筒底部进入中风化岩层约50cm后，潜水组下水进行护筒边缘探摸。当护筒外壁与岩壁的间隙较小时，潜水员直接用袋装水泥砂（将干水泥和砂混合，用麻袋装起的水泥沙包）封堵护筒外壁与岩壁的孔隙。护筒防渗封底完成后，制作泥浆，采用气举反循环方式继续进行冲孔施工。

当护筒外壁与岩壁的间隙较大时，采用两个半圆在钢平台底部拼装成大护筒，立放在表面较平整的岩面上，大护筒直径大于正常护筒直径80cm，潜水员用袋装水泥砂或用水下导管法浇筑细石混凝土封堵大护筒和小护筒之间的封闭区域，进行防渗封底。

袋装水泥沙或细石混凝土封堵示意图

2.2 岩面坡度较大时

在安放护筒前，先利用冲击锤冲击起伏的岩面，形成一个坑，深度约 1.0m～1.5m,坑底表面需平整。再将护筒定位放入坑内进行冲孔施工，待护筒底部下沉至中风化岩层0.50m时，后续工作如上述岩面较平整时施工方法进行施工，此处便不再赘述。

2.3 岩面坡度非常大时

当岩面坡度非常大时，如果直接用冲击锤冲击岩面，冲击锤与岩面接触面过小，不但无法冲碎岩石，因冲力较大，还会发生侧滑现象，产生一定危险。因为施工区域为油库区，无法使用爆破方法。为了解决此问题，现场采用如下办法：先做一个大钢护筒，护筒尺寸根据现场实际情况确定。潜水员在水下大致确定岩床表面情况，将护筒底部按照岩石表面情况在加工厂进行切割并对底部进行加固处理，使护筒底部与岩石表面尽量吻合并且结实。安放大钢护筒就位，让护筒底部与岩石表面相对应，尽量减少护筒与底

部的缝隙。在原有基础上再次加强护筒上部用于定位和固定的“井”字导向架。护筒就位完成后，向护筒内抛入石块，石块的种类和强度比原岩面岩石强度要略大些，将护筒内底部铺平，进行冲孔施工。冲孔时，采用小冲程密打的形式，防止冲程过大，造成护筒底部变形开裂、歪斜、卡钻等事故。当原岩面有一定平整度后，割除上部多余的大护筒，放入正常直径钢护筒，将护筒上部固定，进行正常冲孔施工。

本工程钢护筒固定采用导向架固定方式，导向架根据不同地质情况采用不同大小规格的槽钢。导向架采用“井”字架形式，上下为两层或更多层，与周围钢管桩或平联焊接牢固，再用葫芦将钢护筒上部与钢平台拉牢，防止钢护筒在冲孔过程中放生摇晃，保证钢护筒垂直度。

3.施工中应注意的问题

3.1 袋结砼中砂和水泥混合比例需根据现场材料性能进行确定。

3.2 防渗封底完成后，不可立即冲孔施工，需根据具体情况，待袋结砼或细石混凝土有一定强度后方可再次开始施工。

3.3 因钢护筒入岩后很难拔出，为防止护筒冲孔过程中发生位置偏离或倾斜，需经常检查钢护筒的位置和垂直度，确保桩位偏差和垂直度满足设计或规范要求。

3.4 需经常检查锤心位置是否与桩位中心重合，防止锤心过度偏离，造成护筒底部变形、卡钻等事故发生。

4.可能出现的事故及处理方法

4.1 卡钻：○1轻微卡钻，可以增大提升力或用千斤顶辅助提升；○2较严重时，用锤击振动法或微型爆破松动法，用大顶力千斤顶提升；○3特别严重时，加工高强度钻头，将原钻头结构破坏，冲击成几块后，用电磁铁吸上来，然后再冲孔。

4.2 护筒卷边：○1轻微卷边，可以回填块石，反复冲击；○2严重卷边，反复回填块石，用冲击钻冲击成孔。

结语：

本工程嵌岩桩为整个码头的施工基础，是施工进度计划的第一主线任务。通过以上方法，成功的解决了本工程中不同裸岩面的钢护筒埋设难题，还相应的缩短了嵌岩桩的施工工期，保证了桩身质量。但上述方法对潜水员依赖性很大，在施工成本控制方面需要做周详考虑。

灌注桩作为近代或未来几十甚是上百年不可或缺的施工工艺，作为建筑物桩基很多不同成桩方式的一个总称，也在随着时代科技的进步和发展而不断被改进和变革着，各