高桩码头大管桩嵌岩施工中遇到的问题及处理对策

关键词：嵌岩桩施工问题；分析；对策 

　　1 工程概况 

　　深圳液化天然气项目码头工程部分桩基采用大管桩嵌岩的方式，相应大管桩直径为1.2m，壁厚145mm，桩长17.5m，其中下部1.8m设置钢桩靴，钢桩靴壁厚18mm，底部设置200mm厚的加强箍，背后设置16片加劲肋。下部嵌岩长度为4.0m，有效直径为800mm。 

　　桩位处下部基岩覆盖层厚度为11.0m，相应的土层为粉细砂层为2.5m，基岩上部为1.5m厚的残积土层，期间为软土层，为砂混淤泥和淤泥层，总厚度3.8m。相应位置码头这一部分的结构详见附图1，码头引桥结构断面图。 

　　从现场地质条件看，相应位置软土层比较厚，细粉砂层虽然由一定的承载能力，但其位于面层，处于松散状态，而相应残积土层则也处于软塑和可塑状态。桩尖要求进入微风化花岗岩层，给桩身的稳定和受力带来了较大稳定，所以设计采取了相应的嵌岩措施，要求大管桩施工时，桩尖穿越大部分残积土层。对此，设计提出相应的沉桩施工时，将以桩尖标高控制作为停锤标准。 

　　2 桩基施工和相应问题的发现 

　　本工程基础采用的为后张法预应力大管桩，大管桩制作完成后，在工厂落驳运至现场，沉桩在采用76.0m架高的打桩船，整个施打，考虑到整个区域的地质条件，配备相应D125的柴油桩锤。 

　　整个沉降过程前期下桩和稳桩过程均比较顺利，在大管桩在自重作用下，不再下沉后，开启桩锤，开始锤击沉桩，前期贯入度也比较大，基本与地质资料提供的情况吻合。当桩尖标高达到-9.5m位置，贯入度显著增加。由于要求以标高控制，所以，没有停锤，达到设计高程后，总的锤击数在1354击。 

　　根据相应的施工情况，当时就认为可能已经出现的问题，对此，我们通过小应变对桩身进行检测，没有发现桩身损坏，但钢桩靴部分情况还不甚明了。 

　　在大管桩打设完成，为进行相应的大管桩嵌岩施工，我们搭设的相应的施工平台。由于为直桩嵌岩，采用相应的冲击成孔的工艺，为提高效率，施工前，采用高压水枪，清除进人大管桩桩芯底部的泥土，然后，上冲击钻机进行成孔施工。 

　　开始施工时，为保证孔底坚实平台，前期向孔中抛填了部分片石和低标号水泥。由于前期采用小冲程施工，随着片石的冲实，发现大管桩振动逐步加大，相应成孔进尺很小，甚至没有，从泥浆循环而出的沉渣，前期为抛填片石，后期则越来越少，对此，立即停止施工，查找原因。 

　　3 原因分析 

　　针对现场的实际情况，首先确认在冲孔施工中发现大管桩出现强烈振动是不正常的，在此基础上，我们进行了认真的分析。只有找出真正的原因，才能采取针对措施，以保证后续施工的顺利进行。 

　　3.1 冲锤不垂直，引起触碰大管桩内壁 

　　在以往嵌岩灌注桩施工中，我们也碰到过类似的问题，经过分析主要由二种情况，其一大管桩垂直度有问题，如果管桩出现倾斜，就有可能出现冲锤碰到管桩内壁的现象。对此对大管桩的垂直度进行测量，检查结果为，大管桩在垂直度在2.5‰，根据保留的间隙，大管桩的切斜不会影响到冲击成孔施工。其二，大管桩桩芯十分有障碍物，对此，在桩芯部分下6倍桩径的钢筋笼孔规，测试结构正常，桩芯上下通透。由此看来大管桩的振动不是由此原因引起的。 

　　3.2 基岩振动引起管桩共振 

　　当下部基岩较为完整，相应强度比较高的情况，冲击成孔会引起大管桩的共振。这一种情况比较复杂，为验证此种情况，我们在大管桩周边，打设相应的钢管，如果基岩振动，必然会引起附近钢管的共振。 

　　在相应监测中发现，相应大管桩和观测钢管之间的振动频率是不一致，大管桩比较大，而钢管则比较小，部分可以忽略。对此，可以得出结论：冲击成孔产生的振动不可能引起大管桩的剧烈振动。 

　　3.3 大管桩钢桩靴的钢板向内卷曲 

　　根据沉桩记录，我们发现，在大管桩桩尖进入残疾土层后，接近于桩尖高程后，贯入度非常小，甚至没有，以后至设计标高的区段，贯入度虽然很小，但10击有2-5mm的贯入度。对此，我们前期在沉桩贯入度很较小时，是否已经将下部钢桩靴打坏，并向内卷曲，这样在冲锤实际上冲击在这一部分桩靴钢板，引起管桩振动。 

　　对此，首先对钢桩靴在沉桩过程中的受力进行分析，我们参阅了相关桩锤资料，在开启最大档的情况下，桩锤作用于桩顶的最大爆炸力为3600kN。钢桩靴部分采用Q345B钢板焊接而成，在下部基岩强度比较大，上部由于锤击振动，土层对桩身的摩阻力急剧下降，在此情况下，全部应力均集中钢管靴位置，钢桩靴相应位置的焊缝和材质的薄弱位置造成损坏。 

　　对于可能出现的问题，进行相应的查证确定，是一个非常重要的问题，对此，我们采用高压水枪冲击桩芯下部在沉桩前期涌入的土体，用潜水泵对桩芯内的水进行置换，在相应循环水体含泥量较少时，利用目前较为先进的水下探头，进行桩尖部分水下探查，以取得相应的第一手资料。 

　　通过探头传送到计算机的图片，我们可以看到，相应的桩尖部分钢桩靴已经严重撕裂，向桩芯内部卷曲，相应原钢桩靴高度低了600～800mm。这样相应的嵌岩部分施工中，冲锤冲击引起大管桩振动的原因等到了合理的解释。 

　　4 钢桩靴卷曲部分的处理 

　　根据常规，由于处在位置位于水下比较深的位置，一般施工单位合金的钻头，进行磨削，将卷曲部分除掉，保证下部嵌岩的施工。但采用此种方法，虽然比较简单，但费时比较多。特别是采取采用的是冲击成孔，这样需要专门的大功率钻机，需要的时间更长。由于前期问题调查已经耽误了一段时间，对此，我们想寻找另外快捷的方法。 

　　对此，我们首先从大管桩桩芯着手，发现大管桩桩芯部分的直径达到940mm，可以容下一个人作业，对此设想采用人工切割的方法，这样不但施工时间短，由于较为直观，相应的质量也容易得到保证。 

　　桩芯内切割方案虽然原理比较简单，但具体实施起来还存在一点的困难，主要体现在施工操作的安全性上，对此，首先我们进行了大量的前期准备工作，首先要处理的是渗水问题，根据相关地质资料残积土主要成份为粘土，又一定的止水作用，在将桩芯内积水排干后，发现渗水不是很厉害，这样就不需要采取另外的在外侧注浆等措施了。 

　　由于下孔切割施工时，相应空间毕仅较为狭窄，对此，下孔采用绳结悬梯，照明采用36伏的低压灯，同时，每只相应的空压机向空中送风，保证施工安全。在施工前，还进行必要的模拟试验，诸如相应切割的烟尘排除，然远在孔低操作姿态等。由于施工准备比较充分，气割人员下孔后，顺利地割除了桩芯内的损坏的钢桩靴，为后续施工创早了有利的条件。 

　　5 总结 

　　通过本工程对大管桩钢桩靴卷曲问题的处理，得到了许多有益的经验，可供相关工程建设参考。对有嵌岩要求前期大管桩打设，沉桩贯入度一定要控制，相应桩尖标高控制为辅，这样就不会出现钢桩靴打坏的现象。出现问题后一定要冷静分析，相应的结论均要经过严格论证和验证。采取措施时，一定要注意现场条件，因地制宜，不可盲目追求高大上，有时最为简单的方法，往往是最可靠的。施工前，要做好充分的准备，最好模拟一下现场情况，确保万无一失。