Discussion on Construction Technology of Bored Piles in Port Engineering
叶成斌 YE Cheng-bin
（中国铝业广西分公司，百色 531400）
（Aluminum Corporation of China Guangxi Branch，Baise 531400，China）
摘要：我国近些年对外贸易发展良好，这就对港口提出了更高的要求，我国也加大了升级建设港口的力度，从而更好地推动我国经济发展。在建设港口工程中，由于受到较为复杂的环境的影响，需要较多资金，所以在港口施工中应当确保工程质量。当前我国港口建设常常采用钻孔灌注桩施工技术，其能够将上部结构的荷载传递到深层土层中，无需耗费过多时间，有着十分便捷的施工条件和技术，并且适应性很强，所以无论是新型港口工程还是改建扩建港口项目中都对该项技术有着较为广泛的应用。
Abstract: China's foreign trade has developed well in recent years, which puts higher demands on the port. China has also stepped up efforts to upgrade and build ports, so as to better promote China's economic development. In the construction of port projects, due to the impact of a more complex environment, more funds are needed, so the quality of the project should be ensured during port construction. At present, China's port construction often uses bored pile construction technology, which can transfer the load of the superstructure to the deep soil layer, without spending too much time, has very convenient construction conditions and technology, and is highly adaptable, so no matter it is a new port project or a reconstruction or expansion port project, it has a wide range of applications for this technology.
关键词：港口工程；钻孔灌注桩；施工技术
Key words: port engineering；bored pile；construction technology
中图分类号：U655.55 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）35-0052-03
1 钻孔灌注桩技术分析
钻孔灌注桩有着诸多优点，比如较强的适应性，简单的施工工艺等，当前在桥梁工程等领域已经有着十分广泛的应用，但是还比较少应用于港口工程当中。由于港口工程建设处于十分特殊的环境中，对技术方面有着较高的要求，并且上部荷载较大，要求施工要在短期完成，面临着诸多的难点。当前很多港口工程建设当中选用的是桩基形式、钢管桩、预制桩等基础类型。和钢管桩、预制桩相比，钻孔灌注桩无论是承载力还是成本方面都有着更加明显的优势，可以在港口后方建筑工程、小栈桥式码头、内河小码头等工程中应用。港口码头需要处于临水区域，有着较差的地质条件，在承载力上存在严重不足，可以选用钻孔灌注桩基础来确保港口工程建设基础能够满足地面建筑建设需要。此外，在重力式沉箱码头后轨道梁中也可以应用该技术，保证其垂直荷载承受力，能够节省很多资金，并且外部环境影响相对较小。
2 港口工程中钻孔灌注桩施工技术分析
正循环施工技术和反循环施工技术是钻孔施工的两种方式。正循环钻孔施工主要利用的是回转装置，回转装置带动钻杆和钻头将岩石切削破碎，然后利用泥浆泵通过钻杆内腔将泥浆注入到孔底，注满后残渣会上升将其收集到沉淀池中，经过沉淀净化能够继续使用。反循环钻孔施工主要施工方式是首先在桩顶做好护筒的设置，将泥浆池中的泥浆注入到钻孔中冰河结合钻渣，混合物在真空泵的作用下进入到钻头进渣口，泥石泵和出浆控制阀将钻杆内腔流过的混合物排泄到沉淀池中进行净化处理，然后继续使用。具体施工技术如下所示：
2.1 设置施工平台
钻孔灌注桩施工作业的基本场地是施工平台，施工平台的性能直接决定了能够顺利、按时完成港口施工工程。港口工程中施工平台建设在水上，受到较多影响因素，所以对其质量有着更高的要求，在设计施工中应当对现场地质、水文条件、施工环境等各个因素进行综合考虑，确保施工水位、波浪等不会对平台稳定性产生威胁，从而便于后期使用和拆除等工作的完成。应当确保其安全性，无论是位移还是沉降、倾斜都要满足标准规定。在深水区的桩位可以用桩基平台，浅水区桩位处于相对较好的地质区域可以采用筑岛平台，在风浪大且水深的区域可以使用导管架平台。
2.2 埋设护筒
在港口工程中，护筒埋设的标准要求十分严格。首先，应当选用坚固耐用的护筒，可以采用具有一定刚度和强度的钢板进行焊接。护筒内径应当不超过桩径300毫米从而更好的对上部结构稳定性提供保障。可以采用锤击打入方式埋设水域护筒，并且应当做好导向和定位实时进行护筒监控。考虑到波浪的影响，护筒定稿比施工水位要高出1.5-2.0米左右。为了避免施工中出现钻头碰撞到护筒的问题，应当密切关注护筒内部是否出现冒水问题，如果出现此现象那么钻孔工作应当立即停止并且不得移动护筒，如果护筒出现位移应当进行调整后方可继续施工。
2.3 清孔换浆
检查终孔质量，如果满足了设计要求应当立即清理干净孔底杂物，避免桩基承载力受到过后沉淀物的影响出现下降的情况，同时应当避免泥浆沉淀对钻孔稳定性产生不良影响甚至出现坍塌事故。清孔换浆工作应当根据土层性质、沉渣厚度要求等相关参数做好设备的选择。进行两次清孔换浆后方可进行混凝土浇筑施工。将各个方位导管进行轻微活动，利用泥浆将桩孔底部和四周沉渣进行冲击并且带出。对泥浆性能指标和孔底沉淀厚度进行检查，只有在泥浆性能满足要求后方可下一步施工，如果没有达标那么需要继续清孔。
2.4 钢筋笼的制作和安装
在制作钢筋笼时应当严格控制施工材料，做好除锈、截断、机械连接、点焊连接等处理工作，保证钢筋笼所用材料的质量。可以采用整体制作方式或者分段制作方式，具体应用中根据运输工具、安装条件等各个因素进行确定。应当采取有效措施做好钢筋笼保护，避免搬运或者吊装过程中钢筋笼出现变形。加劲箍筋是常用的固定钢筋笼内侧的装置，每隔两米焊接一个加劲箍筋，在内部每隔三四米设置临时加强架，保证加强架后期能够自由拆卸。用混凝土垫块在钢筋笼各个主筋上按照一定距离进行设置，最后固定好钢筋笼，可以采用导向钢管为固定工具。在安装钢筋笼时，保证竖直进入到孔洞中避免对孔壁产生碰撞。如果下放过程出现阻力那么应当避免强行下放，应当对下放问题进行分析和查找。为了保证钢筋笼安装的质量，可以用混凝土导管纵向导轨进行内部安装调节。
2.5 灌注水下混凝土
①在灌注水下混凝土前首先应当对施工人员的技术资质和施工技术进行检查和考核，确定其是否能够满足标准要求。如果灌注桩施工选用的是分包商承担那么需要对承办单位的管理能力、技术水平等进行考察，只有符合规定的施工队伍才可进行灌注桩施工。其次，应当制定市公司方案并且制定完善施工技术组织方案。再次，施工队伍在施工前应当检查图纸和施工方法，并且对施工设备运行情况进行严格检查，严格检验材料质量。最后，应当核对材料、设备、施工工艺、施工技术等，确保其能够满足标准要求。
②完成二次清孔后进行水下混凝土灌注，在施工中最后一道重要的工序就是水下混凝土的灌注。灌注桩的施工质量从很大程度上受到施工技术水平的影响，为此，应当高度重视施工过程和技术。混凝土的流动性较大，应当严格控制坍落度，通常将港口工程混凝土坍落度设置在180-220毫米之间。可以掺粉煤灰和减水剂将混凝土的和易性有效提升。石料应当尽量选择直径在5-3毫米之间的卵石，最大粒径也要控制在40毫米以内从而避免在施工中出现卡管的问题。应当均匀地拌和混凝土，将混凝土灌注时间和运输距离进行缩短。
③应当坚持连续灌注的原则，避免中断。做好混凝土使用量的控制，首批混凝土灌注前需要压出导管内的水并且保证初次埋入长度符合要求。在灌注混凝土中应当对混凝土面和护筒顶面距离进行测量并且对导管埋入深度进行计算。通常情况下将深度控制在2-6米之间。精确计算导管提升速度，避免在提升导管的过程中速度过快将底管提出。为了保证灌注桩质量，应当将混凝土灌注到桩顶超出一米的高度。灌注完成后将钢护筒拔出。在完成全部灌注后要进行灌注桩的养护，开挖承台基坑，将桩头凿出，然后通过声测管对施工质量进行检测，只有质量达标后方可继续进行下一环节施工。在养护阶段，如果温度地域0℃那么需要采取有效的措施进行保温，确保混凝土浇筑温度在5℃以上。如果温度比30℃高那么需要采取措施进行缓凝。如果施工区域存在较差的地质、较大的桩径、密度较大的泥浆，那么灌注高度应当适当提高。在接桩或者承台施工前需要凿除超灌部分。凿除之后确保原有结构的稳定性和密实度。
④如果不得已出现非连续性浇灌水下混凝土那么需要做好现场高度重视，要确保漏斗中混凝土已经下落，牵动导管，对孔口反浆情况进行仔细观察，不再出现反浆情况后方可继续将混凝土加入到漏斗中。设置牵动导管能够保证后续混凝土下落更加顺畅，否则很容易出现导管中混凝土由于过长时间的停留而流动性降低，增强和导管之间的摩擦阻力，导致骨料直流增强混凝土和管壁摩擦力，造成混凝土无法顺利下落甚至出现断桩情况。同时，如果混凝土下落困难会造成有大量的孔隙存在粗骨料间，后续加入的混凝土会导致内部气囊增压将管节间密封胶垫挤破，发生渗漏水问题，还可能导致混凝土出现蜂窝病害，甚至对桩的质量产生不良影响。
2.6 导管的提拉
提拉导管的目的是确保能够顺畅地完成混凝土灌注工作。随着导管的上下提拉，导管外的混凝土面会发生变化，避免发生搅拌质量随着灌注时间的延长而下降的问题。混凝土流动性会随着浇筑时间延长而逐渐降低，应当以现场实际情况为基础动态调整提拉幅度和速度，避免幅度过大速度过快造成桩身混入空气出现蜂窝、孔洞，也要避免幅度太小速度太慢导致混凝土流动性严重下降。
3 港口钻孔灌注桩施工的主要问题与处理措施
3.1 常见问题
3.1.1 钻孔位置和垂直偏差过大
钻孔过程中如果遇到障碍物会导致垂直偏差增大、钻孔后平面位置发生变化。如果钻孔位置出现偏差那么就无法稳定、安全地完成设备的安装，所以，在钻孔过程中应当做好位置的确定和监控。此外，地面质地也会影响钻孔垂直度，如果地质软硬不同，那么施工人员在钻孔过程中就很难平衡地操作设备，无法保证钻孔质量。如果土层中存在混乱的硬物、石头也会导致钻孔位置不准确。
3.1.2 孔壁坍陷
在钻孔过程中非常容易发生的质量问题之一就是孔壁坍塌。造成孔壁坍塌主要是因为突然漏失入股泥浆和泥浆中气泡量过大，同时土质疏松、护筒内水位不高、泥浆护壁不好等也是常见原因。在钻孔过程中应当对钻孔速度提高重视，做好时间的控制，确保孔壁的稳定性。
3.1.3 漏浆问题
在护筒发生倾斜或者位移时会出现漏浆甚至是地基整体下沉的问题，对整体工程的施工进度都产生不良影响。此外，钢筋笼上浮、卡管、混凝土流失、断桩等也是厂家的造成漏浆现象的原因。
3.2 防治措施
3.2.1 防止钻孔位置和垂直偏差过大的方法
为了避免钻孔过程中出现较大的偏差首先将土层中的硬物处理干净，为此，需要提前备好冲抓钻机，在正式钻孔施工之前首先利用设备将土层中的硬物震碎，最后粉碎这些硬物，在确定土层中不会存在威胁钻孔施工的物品后方可正式开始钻孔作业。如果在陆地上进行港口工程建设为了降低出下不均匀枕木落地的问题可以提前处理好枕木，保证枕木能够平衡地落到平整的陆地上。如果在枕木施工中受到了影响那么首先应当将排架稳定住，确保钻机和钻架处于平稳的状态后方可继续作业。应当保证起吊滑轮和水平线相同从而保证钻机的平稳性。钻机的选取过程中需要充分考虑钻杆刚度和钻机自身的重量，为了取得更好的效果在操作前应当合理确定钻机类型，并且击碎土层硬物，保证缓慢地完成钻孔施工。如果处于不平衡土质中那么为了保证能够达到平衡状态应当填入相应的沙石料，只有土层平衡后钻孔才能将尺寸偏差降低。
3.2.2 防止孔壁坍陷的解决措施
港口工程所在区域的土质大多都是较硬的，为了保证施工效果应当将护筒填埋量加深，然后密封处理好周围结构，例如可以用黏土、稻草进行密封处理，这样不但能够保证护筒埋设的效果还能够节省成本。必须在操作过程中做好水位控制，确保泥浆水位比地下水高，从而在施工中将灌浆时间缩短，降低出现坍塌的概率。
3.2.3 预防漏浆问题的措施
成孔之后需要清洗干净孔内的杂物，判定灌注的时间应当以孔内沉渣基础情况为根据。在清孔中需要保证将壁中的泥浆清洗干净，并且清洗干净孔底所有的沉淀物。在完成清孔和终孔之后应当对孔径和倾斜度等指标进行专业测量。如果出现直径缩小、超过垂直线等质量问题需要采取方法进行处理，确保施工质量，避免对后续工作产生不良影响。冲进施工中需要加强管理和检查各个环节，每个小时都要检查绳卡等重要位置，密切关注是否出现卡钻、掉钻等现象。工程项目的施工组织管理应当严谨，确保施工效果。试验室在钻孔中需要采集芯样进行检测。完成冲孔作业之后需要加强管理混凝土灌注施工，避免出现过多的沉渣。在混凝土灌注施工中首先应当将孔径距离进行明确，从而更好地将混凝土灌注量进行计算。灌注混凝土的过程中需要对其配合比进行严格控制，否则容易影响混凝土应用效果。灌注期间需要对泥浆多想指标进行密切监测，谨防出现漏浆等施工问题。
3.2.4 预防断桩问题的措施
在成孔后首先需要将孔内杂物清理干净，用冲洗液充分进行清孔，并且冲孔时间要根据孔内沉渣情况进行确定，只有清孔达标后方可进行混凝土灌注作业。还要实时控制好混凝体面标高和导管埋深情况，保证导管能够准确可靠地进行提升。此外需要保证混凝土灌注的连续性，做好速度空中，提前做好停水停电的预防措施。
3.2.5 孔底沉渣控制
造成沉渣的原因主要包括四点，其一，没有充分做好二次清孔；其二，清孔后灌注作业拖延导致大量泥浆沉积在孔底；其三，泥浆比重较小或者混凝土注入量不足导致出现严重的浮起沉渣；其四，没有合理地进行钢筋笼吊装，导致孔壁碰撞大量泥土造成混凝土灌注质量不佳。为了严格控制好沉渣问题，应当重点从以下几方面进行控制：第一，将钻头及时从成孔后的孔洞中提出保证距离在100-200毫米，保持较慢的空转速度，循环清空至少30分钟。第二，有效控制泥浆的粘度和比重，保证其性能。第三，吊放钢筋笼要确保其和桩中心一致，避免碰撞孔壁。第四，制作钢筋笼中采用冷压接头工艺，施工中对接质量和效率要提高，尽量缩短空孔时间，减少沉渣形成量。第五，完成钢筋笼放置后检查沉渣情况，如果沉渣较多需要二次清孔。
4 港口工程中钻孔灌注桩施工技术需注意的问题
①提前规划好承桩区域，将施工时间和安全保障方案合理安排，施工前将各个工作内容责任详细分配，并且提前制定应急方案，一旦出现问题及时处理，避免造成严重的损失。应当安排专门的人员监测水位深度、水位变化等指标，及时记录和通报。
②将泥浆质量提升，保证在砼到现场结束后进行二次清孔。
③混凝土灌注到钢筋笼底部时需要将放料速度降低从而避免出现上浮问题。
④下放导管前在管内部涂满油，确保管壁光滑，同时要做好橡胶密封圈安装，保证密封性。
5 结语
港口工程需要较长的施工周期，投入大量资金，且施工难度较大，如果出现事故造成的经济损失和社会影响较大，为此，应当尽量优化施工技术，提高施工现场质量和安全管理。在港口工程建设中，钻孔灌注桩施工技术有着越来越广泛的应用，成本较低，有着较强的适应性，但是在施工中难以实时观察内部情况，所以每道工序的开展都需要严格控制，避免出现质量安全问题。在未来应用中，应当积极引入先进的信息技术，提高对钻孔灌注桩施工的实时监控，优化施工方案，从而更好地提高港口工程建设效果。
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