刘青

摘 要：嵌岩斜桩在沿海高桩码头中应用普遍，施工工艺复杂，技术难度大，需要结合施工环境、地质情况，选择高效的施工设备、先进的施工工艺，加强过程控制，确保施工质量、安全。

关键词：高桩码头；嵌岩斜桩；设备选择； 质量控制

一、 工程概况

本项目位于于舟山本岛东北部，黄大洋南侧的梁横山岛附近。工程新建一个26.6万m3LNG卸船泊位、2个3万m3LNG装船泊位。采用开敞式蝶形布置型式，泊位总长876m，由4座工作平台、10座靠船墩和16座系缆墩及引桥组成。采用高桩墩式和高桩板梁式结构。

现场潮汐属不规则半日浅海潮，最高潮位2.38m，最低潮位-2.04m，平均高潮位为1.42m，平均低潮位为-0.82m，平均海平面为0.34m，平均水深约15m。

施工区地质情况：淤泥、粉质黏土、含砾粉质黏土、含黏性土碎石、强风化熔结凝灰岩、中风化熔结凝灰岩。中风化熔结凝灰岩为桩基持力层。

二、施工前准备工作

本工程共有9根嵌岩桩，嵌岩桩斜度为6︰1，斜桩位于码头系缆墩。嵌岩桩采用打入式钢护筒，钢护筒段直径φ1800mm，长度约为50m，嵌岩深度为进入中风化6m。嵌岩桩基施工工艺流程：施工准备→测量定位→护筒打设→搭设平台→嵌岩施工→桩基检测→验收。

1、測量定位：利用打桩船“GPS”打桩定位系统”进行测量定位，该系统定位不受通视条件和雨、雾等自然条件的影响；利用专门开发的计算软件，实现了打桩全过程全方位的数据采集、运算处理、显示与储存的实时监测、施工自动化。

2、 钢护筒打设施工：根据本工程特点，选用“浙桩#8”船进行水上护筒打设，该船为固定式三角塔架桩架，桩架高度95m，单钩最大起重量130t，并配置拖轮、抛锚艇、自航驳船、警戒船、交通船等船舶进行辅助。打桩时采用自重下沉、压锤、锤击的顺序进行；停锤时以贯入度控制为主，标高进行校核，以不卷边为原则。护筒打设完成后，要及时进行护筒加固、夹桩，确保护筒的整体性及稳定性。

3、施工平台搭设：为满足施工需要，根据墩台尺寸，拟建的施工平台尺寸为24m×24m，顶面标高与钢护筒顶面平齐。钢护筒经过加固以后，能够承受施工平台、机械设备以及施工荷载，确保钢护筒稳定。施工平台采取钢抱箍承重，钢抱箍焊接在钢护筒上，钢抱箍上搁置纵向和横向钢梁（H40型钢），顶面铺设20mm厚钢板，四周设置1.2m高度拦杆。

三、嵌岩桩施工

1、嵌岩桩施工工艺流程

嵌岩桩施工工艺流程：测量放样→钻机就位→钻孔清泥→嵌岩成孔→清孔→钢筋笼制安→砼浇筑、桩头处理。

2、 嵌岩桩施工

（1）测量放样

利用GPS或全站仪将陆上水准点标高引到施工平台顶面，并在施工平台顶面设置标高控制点。在钻机就位以后，用GPS或钢尺丈量校对钻机中心与钢护筒中心之间的偏差，使偏差控制在规范或设计要求以内。

（2）钻机就位

首先，调整钻机底座达到水平要求，并满足稳定牢固要求。其次，调整钻杆斜度，测量钻杆斜度与钢护筒斜度之间的偏差，反复调整、纠偏，直至钻杆中心与钢护筒中心之间的偏差小于10mm。

（3）钻孔清泥（非嵌岩段）

开钻之前先用测深绳量出空管长度，并用专用打捞磁石吸捞钢护筒内金属异物，防止钻孔时卡钻及损坏钻头。清泥施工位于钢护筒内，钻机采用GM-20A型，钻头直径选用φ1650mm。钻孔清泥时，选用优质粘性土造浆，有助于排渣。

（4）嵌岩成孔

（a）钻机采用GM-20A型，为确保嵌岩桩直径，钻头直径选用φ1650mm。

（b）嵌岩施工时，启动钻机待反循环正常后，开动钻机慢速下放钻头至孔底，当钻头距孔底200～300mm时应大泵量（≥108m3/h）排渣，并慢速低压回转。当整个钻头底面完全接触岩面后，正常钻进。钻进时先轻压慢钻，待钻头正常工作后，调整压力，并使钻头吸口不产生堵水。

（c）钻进参数根据底层、桩径、泵量和钻机的经济钻速等加以选择和调整。在砾砂、卵石等地层时，为防止钻渣过多，卵砾石堵塞管路可采用间断钻进、间断回转的方法来控制钻进速度。

（d）转速控制：牙轮嵌岩钻进转速要求较低，一般以13～23r/min为宜。当初始阶段、地层坚硬或软硬不均及孔深较大时，取较低转速；当正常钻进时，可取较高一些转速。

（5）清孔

钻机清孔配置6m3空压机，采取气举式反循环工艺。第一次清孔，钻孔施工结束时，以大泵量换浆清孔，必要时配置捞渣筒清理，直至孔内没有较大的泥团石块，并适时测定泥浆密度和粘度。第二次清孔是在下好钢筋笼和导管后进行，直至使孔内泥浆比重符合规范要求，沉渣等厚度不大于50mm。第二次清孔结束后30分钟内进行混凝土灌注。

（6）钢筋笼制作安装

钢筋笼在钢筋加工场地内进行分节制作加工，并满足设计及规范要求。钢筋笼在起吊、运输和安装时应采取措施防止变形，起吊点宜设在加强箍筋部位。将4根超声波声测管固定在钢筋笼内侧，声测管满足设计要求。当嵌岩桩终孔以后，将钢筋笼通过驳船运输到施工现场。由130t起重船将钢筋笼吊入钢护筒内。

（7）混凝土浇筑

嵌岩桩采用设计标号为C35微膨胀混凝土，塌落度控制在180±20mm。混凝土由水上混凝土搅拌船搅拌，采取导管法施工。混凝土浇筑采用丝扣接头式导管，直径φ280。混凝土初灌时，导管底口距离嵌岩桩孔底300mm左右，初灌量应保证导管埋深达2m以上，浇筑过程中，埋管深度控制在2～6m之间，须连续浇筑，随时测量孔内混凝土面高度，终灌标高高出设计桩顶标高1.0m以上，以保证桩顶混凝土质量。混凝土达到一定强度后，将桩顶超高部分凿除，最后进行超声波或钻芯取样检测。

四、嵌岩成孔施工质量防治措施

1、钢护筒卷边处理及对策

（a）预防卷边：钢护筒卷边是由锤击能量过大、贯入度过小而产生。钢护筒卷边是钻孔施工中最致命的难题，为了预防卷边，沉钢护筒前要充分了解和分析该区域的地质资料，以钢护筒稳定要求控制锤击能量和进入强风化层的深度，并且贯入度不宜小于设计指标。

（b）卷边现象：如果在成孔时遇卷边，钻到钢护筒底部端口处，钻机会出现异常现象，如钻机冲击与振动特别剧烈，拨钻跳动强烈等，证明存在卷边。一般卷边状态主要有两种，即①平卷边；②翻卷边。

（c）卷边处理及对策

冲击法：冲击法对翻卷边状态较为有利，可在孔内抛入石块，用特制冲锤多次反复冲击，冲锤冲程不宜大，能够通过多次冲击将端口扩大，可以将卷边冲掉，捞出铁屑或小铁块。

直接钻进法：对卷边不严重的情况，采用硬质合金契齿滚刀钻头，控制好钻压、钻速，能够慢慢将卷边切割掉。

水下切割法：对卷边比较严重的情况，采取有关安全措施后，由潜水员进行水下切割卷边和变形部位。

2、坍孔处理

由于是斜桩，在强风化岩层容易发生塌孔及串孔，中风化岩往往裂隙发育，也易发生坍孔。坍孔处理方法：

① 吊下钻机，接长钢管桩，用大功率液压振动锤将钢管桩振下，穿过坍孔段，在实际施工中，有接长钢管桩2～3次的，这是因为基岩是凝灰岩，中风化岩层又较厚，裂隙十分发育。

② 浇注低标号混凝土，使混凝土达到一定强度后二次成孔。

③ 用地质钻机在桩中钻孔，压力注浆，使浆液渗入岩层裂缝。

④ 改用泥浆护壁钻进。

以上几种方法，在实际施工中均采用过，考虑到施工进度，前二种方法较好。

参考文献：

[1] 李兴宇.大口径钢管斜桩嵌岩施工技术与措施[J].探矿工程（岩土钻掘工程）. 2004（06）： 11-12.