水运工程施工中的灌注桩设计技术应用 夏凡晰

发表时间:2019/6/27   来源:《防护工程》2019年第6期   作者:夏凡晰
[导读] 伴随我国经济发展与社会进步,交通运输方面的需求也日益增长,尤其是社会活动范围不断扩大,对水利水运工程的需求更大。

连云港港务工程建设有限公司  江苏连云港  222000
        摘要:伴随我国经济发展与社会进步,交通运输方面的需求也日益增长,尤其是社会活动范围不断扩大,对水利水运工程的需求更大。但从目前我国在这一项目工程中暴露出来的情况来看,其中还存在着一些问题。本文简单的分析了灌注桩设计技术的分类和优缺点,并针对水运工程施工中应用灌注桩技术存在的质量风险和水运工程施工中应用灌注桩技术存在的难点,对水运工程应用灌注桩设计施工的具体方法进行了探讨。
        关键词:水运工程;灌注桩;质量风险;设计;方法
       
        1灌注桩设计技术的分类和优缺点分析
        依照成孔方式可以对灌注桩进行分类,从使用广泛度的角度划分,基本上可以分为钻孔灌注桩和嵌岩灌注桩两种,通常使用较多的一种是嵌岩灌注桩,适用于各种工程之中。考虑到嵌岩灌注桩是一种新型技术,可以在各种复杂的地质条件下使用。此技术拥有如下优点,首先借助于基础岩石自身特有的承载性,嵌岩灌注桩可以将嵌岩部分作用于其上,获得满意的侧阻力以及桩端阻力;其次,嵌岩灌注桩在基岩部分具有沉降小且压缩性小的特点,所以在形成了群桩之后,柱子本身的承载力不会因此下降;最后,嵌岩灌注桩拥有较好的抗震性,主要因为此技术作为建筑物基础部分可以在抗震中达到减震效果。当然,要想获得较好的效果需保证群桩中每一根嵌岩灌注桩都必须合格,绝对不能过出现任何的纰漏,由此也会导致工期整体时间变长,成本变高,施工难度更大,可以说基本上桩柱越深则成本越高。
        2水运工程施工中应用灌注桩技术存在的质量风险
        2.1灌注桩钻孔的缩颈现象
        灌注桩在施工成桩的过程中会出现一种缩颈现象,这种现象主要是因为桩子在施工过程中受到不同地质因素的影响。灌注桩在施工过程中,对于灌注桩的钻孔如果没有做到进行及时有效的清理,在对钻孔进行灌注的过程中由于速度过快,从而导致了钻孔周边的压力增大,钻孔周边的杂物都会进入到钻孔中,最终形成了的缩颈现象。
        2.2导管连接出现漏水现象
        导管连接出现漏水出现的原因,大致上可以说是因为导管连接不严所致,最终导致了导管上升速度不断变快。杜绝此类导管连接出现漏水现象的发生,需要施工人员将连接处绑好,才能够确保导管深入地插入混凝土,不会出现漏水现象。
        2.3施工完成后灌注桩断裂
        灌注桩出现断裂是施工质量不合格的表现,造成灌注桩施工质量不合格的因素主要是施工过程中的相关工艺没有达标。比如在施工过程中导管插入的深度不够,在对钻孔灌注的过程中混凝土没有进行有效的凝结,这些因素都有可能导致灌注桩的断裂。同时如果在灌注的过程中时间没有控制好,灌注的时间过长与过短,很容易造成混凝土的稀释以及阻断混凝的凝结,最终影响灌注桩的施工质量。
        3水运工程施工中应用灌注桩技术存在的难点所在
        3.1船坞吹填区软地基灌注施工难点
        船坞的吹填区,需要在较为软质的地基上灌注施工,因此,设计施工较有难度。其中主要有三个难点,一个难点是地基的承载能力太差,钻孔设备不容易驻位使用。另一个难点是,软质的地基往往塌陷严重,因此无法完全保证桩孔的形状,甚至有可能由于钻孔设备的震动而导致桩孔的移位。
        3.2码头抛石棱体上灌注桩施工难点
        很多时候,在码头的后方会建设能够接纳万吨级造船平台的道板。在进行此类码头的建设时,水上施工作业应当严格按照一定的顺序来实施。首先安装沉箱,之后再对墙后进行回填,完成这两个工序之后,才能够为陆域提供良好的施工条件,之后才能够对其进行灌注桩的施工。但是因为抛石棱体连接着抛石基床,海水相通会造成灌注桩护壁泥浆的渗透情况非常严重。从而使得孔洞无法正常形成,或者是形成的孔洞存在问题,给整个施工造成很大的隐患。


泥浆护壁通过钻孔中填充粘土的方式来完成造浆作业,以此来减少桩体的坍落量,从而能够保证桩孔形成能够顺利的形成。为了能够最大程度地减少沉箱后方所承担的压力,设计施工人员通常会选择体积较大的石块。但是沉箱的基础主要是由石块结构所组成,沉箱后方的灌注桩孔自身并没有具备装浆的能力,使得部分浆液从石块当中流出,很难对内壁进行有效的保护,进而也就造成没有孔底的情况,进而也很难顺利成孔。
        4水运工程应用灌注桩设计施工的具体方法
        4.1采取水上灌注桩施工方式
        这种解决方案就是在抛石棱体回填之前使用打桩船在水上进行灌注桩施工,待成桩后再进行棱体抛填。这种解决方案的缺点有很多:1)大大增加施工投入,水上施工需要配备施工船,埋设钢护筒,施工成本大大增加;2)后续棱体抛填施工难度增大,抛填不易密实,还要注意对桩身的保护,由于抛填不密实产生的侧向土压力,将对桩身稳定性造成很大影响;3)若成桩后回填前桩身埋于土层中的深度太浅,容易造成桩身倾倒;4)护筒底端位于沉箱抛石基床上,埋设难度太大。鉴于以上四条,水上施工的方法需要在施工前进行可行性和经济性论证,再确定是否采用这种工艺。
        4.2优化设计方案的方法
        漏水情况在施工之中较为常见,但是在灌注桩施工出现了漏水现象,仅仅是从施工工艺上进行改进,效果不大。需要指出回填大石块的施工条件下,要想利用改进工艺来实现防止漏水,缺少可行性。
        要想获得较好的施工方案,应该从加厚沉箱厚壁的角度出发,既在沉箱厚壁上直接安装滑道板。这种施工工艺不仅可以方便水上作业,同时操作也比较简单,但是需要注意,在实施此方法的时候,应确保施工前的沉箱的厚度足够。
        4.3采用石灰搅拌淤泥的方法
        利用挖掘机将石灰和淤泥搅拌在一起,在施工过程当中,仅仅把表层的淤泥和石灰掺杂在一起进行搅拌即可,待施工完毕,淤泥便形成具有硬度的硬壳。石灰的掺加量需根据当地的淤泥状态确定,不同的淤泥,石灰的掺加量也有所不同,一般来讲不超过10%。石灰搅拌淤泥的原理和水泥搅拌桩相似,一方面是石灰发生化学反应需要消耗水分,一方面则是胶凝材料的固结会形成一种具有一定强度的固体。根据大连码头建筑的施工经验,一般夏季四五天淤泥便可固结,承载能力即满足施工需要。
        4.4振动锤埋设钢护筒的方法
        钻避免孔壁坍塌是钻孔孔成败的关键。如进行较深钻孔时,在静水压力下地下水位以下的孔壁土会向孔内坍塌、甚至出现流砂现象。钻孔内若能保持壁地下水位高的水头,增加孔内静水压力,能为孔壁、防止坍孔。护筒除起到这个作用外,同时好有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向作用等。制作护筒的材料有木、钢、钢筋混凝土三种。护筒要求坚固耐用,不漏水,其内径应比钻孔直径大(旋转钻约大20cm,潜水钻、冲击或冲抓锥约大40cm),每节长度约2~3m,一般常用钢护筒。
        5水运工程应用灌注桩设计施工需注意的问题
        在水运工程之中由于土层之中持力层发生变化等原因,在灌注桩施工过程中需要注意漏水、漏浆情况。一旦出现了上述情况,紧随其后便是孔壁坍塌等严重的质量事故。因此如果在施工过程之中有泥浆出现了气泡或者是泥浆漏失,一定要引起注意,此现象为孔壁坍陷的征兆。导致此类事故出现的原因,大体可以归结为以下方面:第一,护筒形状不符合或者出现变形,护筒整体长度也不够;第二,施工过程之中水头压力出现了不足;第三,较高承压力的地下水位导致漏水、漏浆;第四,如孔中有水出现则为砾石层等处有渗水;第五,浓度不足的泥浆活容重不足;第六,孔壁无法呈现泥膜可能是因为成孔速度过快引起;第七,造孔机器扰动了护筒底部的土壤;第八,沉放钢筋破坏孔壁,使得泥膜及孔壁出现了破损。
        结语
        加强对水运工程灌注设计施工难点的研究,可以更好的保证工程的整体质量,也是我国可持续发展基本国策的体现。
        参考文献:
        [1]王涛.水运工程灌注桩设计施工难点解析[J]. 城市建设理论研究.2013(3):166-168.

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