◎ 刘榕彬 中交第三航务工程局有限公司厦门分公司

1.工程概述

1.1 工程概况

福州港松下港区防波堤二期工程位于福州市长乐区松下镇牛头湾作业区，建设内容包括一条长2364.033m的抛石防波堤和一条连接通道（包含栈桥段和抛石斜坡堤段）。其中，连接通道栈桥长138.5m、宽8m，顶标高17.5m～15.5m。栈桥包含3个墩台，每个墩台布置4 根φ1600m m嵌岩桩。其中，1#、2#墩台嵌岩桩要求进入中风化层不少于5m，其桩长分别为43m、30m；3#墩台嵌岩桩要求进入中风化层不少于7m（位于西洛岛礁盘处，覆盖层较薄），桩长为20m。栈桥两端分别与一期防波堤、连接通道斜坡堤连接。

1.2 工程地质

根据地质勘察资料，连接通道栈桥嵌岩桩所在区域原地面标高为+3m～+5m左右，地质情况由上而下大致可分为7层：①抛填石、②粉质黏土、②-1淤泥质粉质黏土、③粉质黏土混碎石、④中砂、⑤碎石混粘性土、⑥砂土状强风化花岗岩、⑦中风化花岗岩。其中，抛石层厚度为9m～17m，1#墩台嵌岩桩区域抛石层厚度最厚约17m，3#墩台抛石层厚度约9m，为一期防波堤抛填的堤心石及护面大块石石料，抛石层表面石料规格较小，系经过长期海浪冲刷所堆积覆盖的碎石层。

2.施工工艺

2.1 施工便道抛填

考虑到连接通道栈桥建设施工期较长，为了保障防波堤主体抛石施工进度，如果在栈桥建好后再进行防波堤主体堤心石抛填势必影响工期，而且施工重载运输车辆的通行容易对栈桥面层等造成损坏，往返施工车辆重量不同，栈桥两侧长期受偏心荷载作用，存在安全隐患。

经过对现场的勘察测量，确定在栈桥北侧抛填一条宽9m、标高为+11.0m的临时施工便道连接一期防波堤和通道斜坡堤，施工便道填筑堤心石前，为了保证堤心石在填筑过程中不被涌浪冲刷损坏，减少块石流失量，在低潮期间采用360挖掘机对施工便道两侧分段、分层码砌大块石护面挡墙，大块石规格≥4t。北侧由于受东北季风及台风影响比较大，设计码砌两层大块石护面挡墙，施工通道南侧码砌一层大块石护面挡墙，保证码砌的大块石能够形成一个整体。同时，该便道与搭设的3个嵌岩桩施工钢平台相连接，可作为栈桥桩基、墩台材料运输及混凝土浇筑施工机械的驻位平台，并可抵挡防波堤外侧涌浪，对施工钢平台及嵌岩桩施工起到很好的掩护作用，该施工便道将在防波堤施工完成后挖除。

2.2 施工钢平台搭设

桩基施工区域为一期防波堤抛填石，标高为+3～+5m，可在退潮时露出，地质密实稳定。故考虑采用挖掘机趁低潮对每个墩台施工区域原地面进行开挖平整，在平整好的地面上浇筑3条混凝土条形基础，并在此条形基础中预埋钢板，分别与每根φ630mm钢管桩相连接，后续进行钢管间剪刀撑和水平撑、36工字钢横梁及纵梁、14工字钢分配梁、钢面板铺设及栏杆焊接加固，从而完成整体钢平台搭设施工。为了确保嵌岩桩开孔时钢平台稳定，在钢平台搭设施工前，每根嵌岩桩位置预先埋设一节外护筒，其顶面需比原地面高1.0m，以利于后续外护筒接长施工。

2.3 钢护筒施工

由于本工程嵌岩桩施工区域抛石层较厚（9m～17m），抛石层块石间存在孔隙、透水性强，冲孔过程中易受涨退潮影响造成护筒渗漏现象，导致孔内泥浆流失，块石遭水流掏刷塌陷。故嵌岩桩成孔采用内外两层护筒施工工艺，外护筒φ1.8m、壁厚10mm，内护筒为φ1.6m、壁厚16mm嵌岩桩钢套管，根据设计要求，每根钢套管均应沉桩至中风化层顶面。

搭设钢平台前，采用挖坑埋设法预先埋设一节外护筒，测量定位后采用挖掘机开挖，埋设一节长度为3m的外护筒，埋设时需采用全站仪测量平面位置及垂直度，每根桩施工前再接长外护筒，使护筒顶高出施工钢平台面0.5m。此外护筒起到引孔作用，并跟随钻孔施工不断加长跟进，直至外护筒穿过抛石层后停止。

外护筒跟进时在其顶面盖一块厚度10cm的钢板替打，用冲孔钻机上卷扬机起吊冲击锤轻轻敲打钢板表面，起锤高度宜在30mm左右，以防护筒顶卷边变形。待φ1.6m钢套管冲孔至中风化层后，采用160t履带吊配和振动锤一次施打沉放到位。

2.4 冲击成孔

本工程采用的桩机为冲击式钻机，考虑以邻近桩基的钢护筒作为泥浆循环池，并设置浆渣分离装置，放置于桩基施工平台上，用泥浆泵抽取泥浆到浆渣分离装置中过滤岩渣，过滤后的泥浆循环使用。

（1）冲孔。在开始进行抛石层冲孔时应低锤密击，选用的冲击锤为直径1.75m、重量5t的十字型锤头。冲孔时，该冲击锤可使孔内直径扩大至约1.9m，更有利于外护筒跟进，至外护筒穿过抛石层后停止，更换直径为1.55m的冲击锤进行下一层土质冲孔施工。当遇到冲击表面为倾斜岩面或有大块石时，应投入小片石或混凝土块将表面垫平后再冲击成孔，冲孔至中风化层顶面时沉放安装φ1.6m钢套管，钢套管采用160t履带吊配振动锤一次施打沉放到位。钢套管安装完成后（此时可拔除外护筒）继续冲孔，达到设计嵌岩深度后停止。

（2）清孔。每根嵌岩桩终孔后采用掏渣筒方法清孔，第一次清孔通过不断循环孔内泥浆带出石渣实现，由于栈桥嵌岩桩设计钢套管已施打至中风化层顶面，清孔时主要以带出孔里石渣为主，主要检测孔底沉渣厚度，不存在缩孔和塌孔隐患，可适当放宽孔内泥浆指标。钢筋笼安放完后再次检查孔底沉渣厚度，根据设计要求，嵌岩桩桩底沉渣厚度应≤50mm，如不满足要求则进行二次清孔，直至满足设计要求，泥浆相对密度应达到1.1～1.2、含砂率4%～6%、稠度20s～22s。

2.5 钢筋笼制安

本工程的钢筋笼均在设置于一期防波堤堤头处的钢筋加工棚内下料分节加工制作，加劲圈采用10槽钢3m布置一道，并在加劲环上焊10槽钢三角型加强撑。主筋采用机械接头连接，同一截面接头不超过50%，接头处相邻钢筋应上下错开，主筋直径40mm，经计算接头错开距离至少需1.4m。主筋与箍筋点焊焊接，钢筋骨架上应事先设置垫块。钢筋笼可采用起重量160t的防波堤18t扭王块安装履带吊进行安装，钢筋笼安装完成后用槽钢将钢筋笼固定在钢套管上，避免发生倾斜和位移。

2.6 水下混凝土浇筑

本工程嵌岩桩混凝土添加适量微膨胀剂，达到无收缩混凝土程度，使混凝土与钢套管结合紧密无缝。根据《码头结构施工规范》（JTS 215-2018）计算式：

式中：V为灌注首次混凝土所需体积，m3；D为桩孔直径，m；H1为桩孔底至导管底端的距离，m，宜取0.3m～0.5m；H2为导管初次埋置深度，m；d为导管内径，m；h1为桩孔内混凝土达到埋置深度H2时，导管内混凝土柱平衡导管外泥浆压力所需的高度，m。

可得出桩径1.6m时首批混凝土所需数量及现场配备集料斗大小。当料斗内混凝土方量达到首批方量后剪断隔水栓，使隔水栓随导管内混凝土下落，并安排泵车立即往料斗中泵送混凝土，完成首批混凝土的灌注。水下混凝土浇筑过程中控制导管埋管深度为2m～6m，直至嵌岩桩浇筑完成。本工程桩基施工中桩顶混凝土采用溢浆法，保证混凝土强度不低于设计值。

3.桩身施工质量检测

混凝土质量的检查和验收按设计和规范要求进行，本工程采用声波透射法及低应变法检测12根嵌岩桩，钻芯取样检测数量为3根，检测结果均满足设计及规范要求。

4.结束语

实践证明，应用钢护筒跟进并穿过超厚抛石层的嵌岩桩成孔施工方法，可避免由于块石间空隙及涨退潮水头差造成水流掏刷泥浆护壁而带走泥浆引起的塌孔现象，提高了嵌岩桩施工效率，可为其他类似工程提供借鉴。