几内亚湾强风浪影响砂质海床灌注桩成孔施工技术.docx

    几内亚湾强风浪影响砂质海床灌注桩成孔施工技术    摘  要：  本项目位于西非几内亚湾海上，风浪大、周期长大、海床以砂质为主地质条件复杂，环境复杂，施工难度大，风险高，施工平台搭设和桩基成孔存在诸多的技术难题，通过合理设置护筒长度避免了漏浆造成海域污染污染以及自制导向装置及整体移动平台等技术措施的应用克服了长周期、强风浪、地质复杂等诸多技术难题取得良好的效果，为类似工程提供参考Keys：强风浪 砂质海床 灌注桩 成孔1. 实施背景引桥总长262.4mm,宽8m,双向两车道，桥面顶标高+6.70m（LAT），陆域侧最后三跨高程按 0.85%坡度由 6.70m（LAT）过渡到+6.20m（LAT）引桥采用桩基梁板结构，排架间距 19.6m现浇横梁 下布置两根∅1200mm 灌注桩基桩底标高-36m，桩长40.25m共计28根桩2. 水文地质情况2.1水文：潮汐特征：本工程海区的潮汐性质为规则半日潮,项目所在水域水面每年的上升速率是2.46mm/年，未来50年的海平面将上升0.123m.该地区潮汐特征值表序号内容数值备注1最高超水位+1.92mCD2大潮平均高潮位+1.65mCD3小潮平均高潮位+1.28mCD4平均海平面+0.97mCD5小潮平均低潮面+0.65mCD6大潮平均低潮面+0.28mCD7最低天文潮位+0.00mCD注：CD面低于主要海平面0.97m。

2.2 风根据CFSR风场的统计结果分析可知：本项目工程水域主要风向是SSW~WSW，约占全年的85.37%；盛行风向是SW，次盛行风向是WSW，分别占全年的42.14%和22.99%；强风向是WSW，最大风速约为11.13 m / s项目现场开放水域风况统计表平均风速（m/s）最大风速（m/s）风向频率（%）N4.117.790.75NNE4.136.790.51NE3.174.990.20ENE2.615.530.31E2.223.460.31ESE3.645.420.34SE3.145.280.48SSE3.626.081.50S4.267.473.57SSW5.089.6920.24SW5.369.4542.14WNW2.756.501.02NW2.586.070.78NNW3.286.550.682.3波浪该项目海域进行的10年波浪数值计算分析，该区域的波浪玫瑰图如下图所示项目所在地区波浪玫瑰图2.4地质情况根据地质勘察报告显示，土层 I 由中密到密实的灰棕色细砂组成； 土层 II 为粘性土壤和无粘性土壤之间的混合物，分为两个子单元： IIa：很软至软灰色砂质粘土，含贝壳碎片； IIb：松散至中密灰色至灰棕色,稍含砾细砂至中砂/极砂质粉土。

土层 III 在所有钻孔都有接露,主要由坚硬至非常坚硬的粘土层组成,偶尔还有中密至密实粉砂其中IIIa为硬至坚硬的灰色至深灰色,偶尔有斑驳的黄棕色粘土/微砂质粘土3. 施工工艺3.1施工工艺流程钢平台搭设→临时泥浆池设置→钢护筒搭设 →桩机就位→造浆→成孔→清孔→成孔质量检查验收3.2钢平台搭设(1)测量定位：采用 RTK 进行钢管的定位并用钢钎做好标记2)钢桩打设：采用 z120 振动锤，吊打沉桩，沉桩深度不小于 6m，垂直度不大于 1%铺设桩头横梁，采用吊车吊装横梁，横梁与钢桩焊接牢固3)铺设纵梁：纵梁间距 0.65m，纵焊与横梁采用焊接的方式进行连接平台面板铺设：(4)平台面板采用 10mm 厚钢板，钢板与纵梁分段焊接(5)围护结构安装：围护结构采用Φ38*3 的钢管焊接而成，立杆高度不低于 1.2m， 横杆 2 道3.3成孔施工技术（1）钻机就位采用吊车将钻孔吊装至施工平台上钻机采用Φ120 正循环钻机钻机就位后对应钻杆中心和垂直度进行复测，其偏差不应大于 2cm垂直度检查由施工人员观察铅锤和导向架上画的水平对照线的相对位置判断钻杆是否垂直，当钻杆倾时进行导向架的调整2)钻进工艺及要求①钻机钻孔时，先在钢护筒内注入泥浆，开始慢速钻进，使护筒刃脚处有坚硬的泥皮护壁，钻进深度超过护筒下 2m 后，即可按正常速度钻进。

泥浆经沉淀池沉淀后回收循环利用钻进要随时监测泥浆比重及泥浆中含砂情况，记录钻进中的有关参数及地质情况，以核对地质资料②钻进达到要求孔深停钻时，仍要维持泥浆正常循环，直到钻渣含量小于 4%为止起钻时应注意操作轻稳，防止拖刮孔壁，并向孔内补充适量的泥浆，稳定孔内水头高度③为保证孔深要求，避免超欠挖，当钻机在钻孔过程中仪器显示已达到设计标高时，需要再用测绳复测钻进过程中还应随时注意控制仪表，以控制钻杆垂直度④钻进过程中，每进尺 2～3m，应检查钻孔直径和竖直度，检查工具可用圆钢筋笼（外径 D 等于设计桩径，高度 3～5m）吊入孔内，使钢筋笼中心与钻孔中心重合，如上下各处均无挂阻，则说明钻孔直径和竖直度符合要求⑤钻进时如孔内出现塌孔、涌砂等异常情况应立即将钻具提离孔底，保持泥浆高度，吸除坍落物和涌砂；同时向孔内输送性能符合要求的泥浆，保持水头压力以抑制继续涌砂和坍孔⑥护筒设置应符合下列规定：护筒埋设应准确、稳定，护筒中心与桩位中心的偏差不得大于 50mm；护筒用 10mm 厚钢板制作，其内径应大于钻头直径 100mm，上部宜开设 1 个溢浆孔；护筒入土深度经计算确定3)清孔①清孔要求清孔应分二次进行。

第一次清孔在成孔完毕后立即进行， 第二次在下放钢筋笼和灌注混凝土导管安装完毕后进行，采用泥浆循环置换法清孔清孔过程中观测孔底沉渣厚度，孔底沉渣厚度不大于 50mm 时即可停止清孔，并保持孔内水头高度，防止坍孔事故②第一次清孔应严格控制其钻进深度，严禁超深 清孔采用抽浆清孔法，即在终孔后停止进尺，利用泥浆泵持续泵压 5 至 15min，使孔底沉渣随泥浆基本排除，达到清孔要求为止，并同时掺入相对比重较小的泥浆，以保持稳定的水位③第二次清孔在安放钢筋笼及导管后，准备灌注水下混凝土前，由于这段时间间隙较长，孔底又会产生一部分沉渣，所以待安放钢筋笼及导管就绪后，利用泥浆循环，将孔内沉渣带出孔外相对密度控制在 1.03-1.10；粘度控制在 17-20pa.s；含砂率小于 2%，胶体率大于 98%4. 施工中遇到的技术难题及破解措施4.1由于本项目地质情况以沙土为主，在护筒内泥浆压力下很容易大于筒海水及饱和土层压力之和泥浆冲破土层造成海域污染和成孔护壁失败所以确定护筒沉入海床一下深度测算尤为关键护筒入黏土层深度确定：护筒入土深度不仅要保证护筒自身的稳定，还要保证渗透稳定和不出现管涌现象当护筒入土深度不足时，由于护筒内外泥浆柱水头差的存在，导致护筒内的地下水绕过护筒下端向海里渗透，这种渗透力大于土的水下重度时，土颗粒就会随水流向上喷涌而导致护筒失稳。

验算抗渗稳定和管涌的基本原则是，使护筒底端土体的有效压力大于地下水向上的渗透力验算公式为：施工水位至海床底面测深度：本工程取泥面高程10m，施工水位+0.3m，所以H=10+0.3=10.3mL-护筒插入黏土层的深度，Lm；h-护筒内外水头差即护筒顶端至最低潮水线距离2.4-0.3=2.1γ,-土的浮密度，KN/m3；γw-泥浆比重，本项目取值12KN/m3；当护筒插入海底深度满足上述条件时是安全的1)土的浮密度计算根据地质勘察报告提供数据，计算土的浮密度r1细砂=(2.01-1)*10/(1+0.65)=6.12KN/m3；Γ2黏土=(1.69-1)*10/(1+1.453)=2.8KN/m32)护筒入黏土深度计算假设钢护筒进行黏土深度为l(m)，根据上述验算公式可得：r1*L1+r2L≥【（H+h）*rw-Hro】   4.6*6.12+L*2.8≥（10.3+2.1）*12-10.3*10.5计算得：L≥4.5m4.2受风浪影响平台钢管桩基定位难度大，采取正常的吊打，偏移量大给后道工序桩梁安装造成很大影响通过技术研究采取型钢自制导向装置，将导向装置一端临时连接在钢便桥上，在导向装置采用可拆卸的10#槽钢制定的导向装置进行钢管桩基定位，为了减少导向装置的扰度增加了斜向钢丝绳。

4.3平台上部结构拆装周期长   由于平台桩基上横纵梁焊接以及平面面板及护栏安装及拆除需要较长的周转周期，为了提高周转速率，加快施工进度，经研究采取了上部平台纵横梁及面板整体焊接成整体平台，考虑安装误差在桩位处留出较大矩形的预留孔，安装就位后在预留孔位置焊接10#槽钢精确定位桩孔位置，同时作为灌注桩护筒的导向定位装置采取整体吊装、整体拆卸的施工工艺提供了施工的安全性，加快了施工进度5. 结语在工作船码头引桥桩基施工中，面对复杂的海况和地质条件，针对风浪影响在桩基定位，自加工设计了简易导向装置，对桩基护筒入海床深度进行了分析验算，解决了漏浆污染海域的技术难题，通过自设计加工整体平台提高了平台周转周期长的问题，同时解决了钢护筒的精确定位问题通过以上技术措施的事实，大大提高了工作效率，提高了水上作业安全，取得了良好的经济和社会效益可为承建类工程提供借鉴Reference[1]JTS 131-2012《水运工程测量规范》[2]JTS 257-2008《水运工程质量检验标准》[3]GB50017-2017《钢结构设计规范》[4] GB50205-2020《钢结构工程施工质量验收规范》[5]JTS 215-2018《码头结构施工规范》  -全文完-。