高桩码头嵌岩桩施工技术与裂缝质量控制研究

高桩码头嵌岩桩施工技术与裂缝质量控制研究

胥亮

长江重庆航道工程局 重庆 410000

摘要：高桩码头灌注型嵌岩桩，属于隐蔽结构，就其施工而言，由于具有施工辅助设备较多、工艺相对复杂等特点，易受地形地貌、水流、风浪等自然条件的影响，同时还必须在短时间内进行水下混凝土的灌注，施工难度较大。

关键词：高桩码头；嵌岩桩；施工技术；裂缝质量控制

1高桩码头嵌岩桩施工平台概述

针对无覆盖地质条件下高承台钻孔灌注桩施工的技术难题，研制的多功能桩基施工平台支撑在已施工工程桩桩顶，行走和施工均脱离水面，实现了由水上施工向陆上施工的转变，不再受到波浪条件限制，可在中长周期条件下全天候施工。针对无覆盖层裸岩地质条件下的嵌岩桩施工，提出了基于顶推移动平台进行水上钻孔桩的施工方法，平台前部为沉桩作业区，后部为桩基嵌岩钻孔成桩作业区。平台支撑在已沉钢管桩上，前部设置下沉式导向装置抱持钢管桩，采用钻机在钢管桩内进行钻孔（冲孔）成孔，锤击（振动）钢管桩下沉的钻打交替施工工艺，将钢管桩施打至设计标高。平台前移至下一排桩位，后部进行已沉至设计标高的钢管桩嵌岩钻孔作业，完成后排嵌岩桩施工，进行下一循环施工，解决了裸岩、礁盘等复杂地质条件下钢管桩无法打入及成批嵌岩桩成桩的难题，极大的提高了无覆盖地质条件下嵌岩钻孔灌注桩的施工效率。该工法相比传统施工方法，创造性提出了基于顶推移动平台进行水上钻孔桩的施工方法，在平台前端采用钻打交替施工工艺，克服了裸岩复杂地质条件下钢管桩无法打入的难题。沉桩完成平台前移至下一排桩位后，在平台后端进行已沉至设计标高的钢管桩嵌岩钻孔作业，完成后排嵌岩桩施工，然后进行下一循环施工，开创了恶劣工况及复杂地质条件下的高承台桩基施工新技术。

2施工工艺流程及主要施工方法

2.1施工流程与主要设备

多功能高承台桩基施工移动平台，由4排16个安装在已施工钢管桩上面的桩顶顶推定位装置支撑，由履带起重机从导向架开口侧将钢管桩喂入导向架，闭合导向架龙口，调整后进行施打。在地质条件恶劣情况下，为避免护筒卷口，施打过程中可进行旋挖跟进，每施打20cm跟进一次。直至护筒穿透强风化砾岩，再施打约50cm进入强风化砂泥岩或中风化砂泥岩层，保证护筒承载能力满足平台施工要求。完成一根钢管桩沉桩后，液压缸打开导向架龙口，横移导向架，依次完成整排钢管桩施工。钢管桩沉桩完成后，将桩顶顶推定位装置至前端已施工钢管桩，并解除摇臂上反扣板，预紧桩顶连杆，固定履带起重机。然后启动步履式顶推装置，顶推装置通过循环式顶升、推移或纠偏、回油步骤进行平台的顶推前移、位置纠正，进行平台前移。待平台前移到位后，对平台后部已露出护筒进行旋挖钻孔、清孔、钢筋笼下放和混凝土浇注等一系列工序。桩顶支撑步履式施工平台钻打结合的施工能力，可以克服不利地质的影响，实现中长周期涌浪裸岩条件下钻孔灌注桩施工。

2.2钻孔施工

钻机就位时，在钢护筒上拉上十字线，调整钻杆垂直度后，同时确保钻头位于中心点。由于本工程护筒埋入岩面，因此不会出现塌孔现象，只需在施工时加入清水，保持内外压相对稳定，不让护筒受压变形即可。在成孔施工中随时了解岩层对旋挖钻机的影响状况，严格根据该岩层情况下的钻孔参数进行实施。在钻进过程中要经常检查钻斗尺寸，以防过大磨损。如果发现地质情况与原钻探资料不相符及时调整钻进参数。合理控制钻斗的转速和升降速度，当钻进到设计高程，经检验同意后终止钻进。最后用钻斗进行掏碴清孔，沉渣厚度不得大于5cm。

2.3钢护筒沉设

钢护筒的沉没是桩基施工的前提，它通过导向架进行沉放，为保障高承台桩基础的安装精确，施工前通过全球定位系统GPS对导向架进行定位。随后利用平板车将钢护筒运送至栈桥前端的顶推平台导向架上，采用起重机将钢护筒起吊并逐步下放至导向架中。采用冲击锤对钢护筒进行捶打，将其安装至预定位置。钢护筒的安装顺序是由栈桥向离岸方向逐步推进，将钢护筒的误差控制为平面误差小于50mm，垂直度误差小于1%。在地质条件恶劣情况下，为避免护筒卷口，施打过程中可进行旋挖跟进，每施打20cm跟进一次，直至护筒穿透强风化砾岩，再施打约50cm进入强风化砂泥岩或中风化砂泥岩层，以满足平台支撑需求。护筒沉放过程中，测量人员随时跟踪桩位偏位和贯入度情况。具体的施工要点如下：在自沉或压上锤和替打后，如发现桩基偏位较大，只能将钢管桩拔起后重新定位调整，禁止在沉桩过程中挤桩纠偏，以免因过大的调整而使桩身变形或损坏。沉桩时，测量人员须随时检查钢管桩的平面位置和垂直度是否满足要求，出现偏差过大情况时，及时通知现场技术员。护筒需施打至泥质粉砂岩层面，停锤标准应符合设计要求，以护筒底标高控制为主。贯入度控制标准：最后10锤累计进尺小于5cm。

2.4钢筋笼施工

钢筋笼采用滚焊机在后场的钢材加工场生产，箍筋与主筋交叉点采用CO2保护焊100%焊接，声测管在钢筋笼加工时同时安装。由龙门吊装上平板车，平板车运输至材料周转平台，周转平台上履带吊吊至运输船，运输船运输到平台指定位置。为保证钢笼能顺利下放到位，在钢筋笼骨架外设置了保护层垫块，加设保护层支撑钢筋。钢筋笼在孔口利用起吊设备吊起转换成竖直状态，然后缓慢下放。钢筋笼节间通过套筒机械连接，分节安装下放钢筋笼后，用4根吊筋将桩基结构钢筋笼接长至护筒口，并固定在护筒口钢筋笼下放平台上，固定后应确保钢筋骨架与孔中心线基本吻合，不会发生倾斜和移动。

3高桩码头嵌岩桩裂缝质量控制措施

在高桩码头嵌岩桩施工中，对施工质量控制的重点是保证桩基础的完整性，防止裂缝的产生。裂缝对于高桩码头产生的危害不仅仅是造成混凝土构件的破坏，而且会导致钢筋锈蚀、桩基平台的水平承载力急剧下降，对码头的整体稳定性和运营人员的安全造成威胁。经过大量的工程施工总结，提出以下几个方面的高桩码头嵌岩桩裂缝质量控制措施：减小梁顶标高，辅助铺设钢筋网增加混凝土的抗裂性能。对于高桩码头而言，削减梁顶标高是最为直接和最为有效的抗裂措施，但这种措施应在满足码头设计装卸要求和水位控制要求下进行。辅助设置钢筋网片可以整体提高混凝土的抗拉强度，减小突变应力，增强钢筋混凝土的整体稳定性，达到控制裂缝的目的。在混凝土加入高效减水剂，以利于减少钢筋混凝土的收缩量，同时在横梁梁顶预先设置收缩缝，释放结构的集中拉应力。为保证收缩缝的美观性和防水性，采用聚氨酯填缝胶进行填充。采用分单元分块浇筑的施工方法，调整浇筑顺序。先进行板缝浇筑，随后再进行梁顶部的浇筑、面层下部的浇筑，最后进行面层上部浇筑。在施工过程中要加强混凝土裂缝的监控量测，及时调整作业温度和作业进度。

4结论

多功能高承台桩基施工移动平台解决了裸岩、礁盘等复杂地质条件下钢管桩无法打入及成批嵌岩桩成桩的难题，极大的提高了无覆盖地质条件下嵌岩钻孔灌注桩的施工效率。该工法在实际应用中取得了良好效果，钻孔灌注桩施工效率达到1.4根/天，是满铺法施工工艺的2.8倍以上。针对高桩码头嵌岩桩施工过程中出现的技术难题，提出了钢护筒沉设、顶推平台前移、旋挖钻孔3个方面的施工技术控制要点。所提出的3个裂缝质量控制措施降低了结构的突变应力，提高了构件的抗拉强度和抗裂能力。

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