拋填塊石基礎灌注樁施工工藝

第19卷 第5期 中 國 水 運 Vol.19 No.5

2019年 5月 China Water Transport May 2019

拋填塊石基礎灌注樁施工工藝

王 炎，劉成密，張士強

（中交一航局第一工程有限公司，天津 300456）

摘 要：結合營口港仙人島港區30萬t級航道前、后中心標工程灌注樁基礎施工經驗，對在拋填塊石基礎上進行灌

注樁施工的方案選擇和施工質量控制進行論述，可為類似工程的灌注樁施工提供一定的參考。

關鍵詞：拋填塊石基礎；灌注樁；鋼護筒；方案選擇；質量控制

中圖分類號：TU473 文獻標識碼：A 文章編號：1006-7973（2019）05-0155-03

引言

在臨水或水上拋填塊石基礎等復雜地質條件上進行灌注強風化巖。

樁施工時，施工效率和質量控制相較于在陸地穩定地質條件

下難度大大提高，灌注樁施工方案的選擇尤為重要。本文結1．灌注樁在拋填塊石基礎上施工，當年進行塊石拋填當

合實際施工經驗，介紹在拋填塊石基礎上灌注樁的施工工藝。 年進行灌注樁施工，塊石基礎存在較大沉降位移，塊石與原

一、工程概況

營口港仙人島港區30萬t級航道前、后中心標工程位于控制困難，易造成施工期樁位偏移和塌孔。

營口港仙人島港區三港池內，后導標位于北防波堤內側，緊2．樁頂標高低于設計高水位，原泥面以上成孔在拋填塊

鄰工作船碼頭，前導標位于后導標正西方向1.7km處。后導石基礎內，而塊石間隙較大，塊石基礎四周均透空，灌注樁

標的陸域場地為矩形，長90.389m，寬28m，東北端與北成孔和灌注均受潮水限制。

防波堤相連，前導標護岸為一矩形人工島，長50m，寬25m。3．灌注樁為群樁且樁間距較小，鉆機布置受限，施工期

前后中心標場地均由拋填塊石成型。 間樁與樁之間相互影響大，合理布置鉆機位置排定成孔順序

粘土、中粗砂、粘土和粉質粘土、中粗砂、粘土和粉質粘土、

二、工程特點與難點

泥面交接面處受塊石位移影響會產生剪力，此處成孔和樁位

避免樁間施工影響是灌注樁成樁工效和質量的難點。

三、灌注樁施工方案選擇

1．沖孔灌注樁施工

圖1 導標工程平面位置圖

本工程承臺基礎采用灌注樁基礎，灌注樁施工在拋填塊

石基礎上進行，灌注樁樁基施工范圍內拋填塊石規格均為

10~100kg塊石。

表1 灌注樁基本情況表

位置 前中心標 后中心標

設計強度 C40S8 C40S8

樁型 摩擦端承樁、直樁 摩擦端承樁、直樁

數量 16根 25根

樁徑 800mm 800mm

樁頂標高 +2.1m +1.6m

樁中心間距 2.4m 2.4m

有效樁長 46m 44m

樁端進入土層 入強風化巖≥1m 入強風化巖≥1m

營口港拋填塊石棱體區域的灌注樁施工，均采用沖孔灌

注樁施工的方法。其是只埋設一段施工鋼護筒，用來進行定

位和初始成孔，然后沖擊鉆沖擊成孔，利用泥漿造壁。此種

工藝適用于回填基礎穩定且幾乎不受潮水影響的碼頭后方軌

道梁基礎等的樁基施工，但會出現卡鉆、塌孔、擴孔等現象，

容易造成返工甚至補樁。泥漿造壁需使用大量黃土和水泥，

且需外運大量泥漿，施工成本較高。

2．沖孔與鉆孔結合下設鋼護筒灌注樁施工

此種工藝建立在鉆孔灌注樁和沖孔灌注樁施工工藝基礎

上。鋼護筒分為施工鋼護筒和永久鋼護筒。施工鋼護筒主要

起初始定位、穩定樁位、保護永久鋼護筒的作用，永久鋼護

筒穿過原泥面以及地質條件較差不適合成孔地層。先使用沖

擊鉆在回填石層等堅硬地層中成孔并下放施工護筒，待鋼護

筒全部下設完成后，采用正循環回轉鉆在粘土層、砂土層等

軟弱地層進行鉆孔施工，最終達到成孔目的。此種工藝在下

設鋼護筒范圍可直接成孔，取代泥漿造壁。此工藝適用性更

強，質量更有保證，施工效率高，施工完成后可用振動錘拔

出施工護筒重復利用，節約大量造漿材料和倒運泥漿費用。

3．方案確定

前導標施工區域原泥面高程為-6.17~-6.39m，回填塊石

頂標高+4.7m，塊石厚度在10.87~11.09m，后導標施工區

域原高程為-4.58~-4.85m，回填塊石頂標高+4.7m，塊石

厚度為9.3~9.6m。根據地勘報告，灌注樁成孔穿越地層由

上至下依次為10-100kg拋填塊石、淤泥夾層、淤泥質粉質

收稿日期：2018-12-25

作者簡介：王 炎（1990-），男，江蘇鹽城人，碩士，中交一航局第一工程有限公司、港航工程師。

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經過兩種方案比對，采用沖孔與鉆孔結合下設鋼護筒的0.3m，保證灌注樁施工期間不受潮汐影響。

方式進行灌注樁施工，能有效保證拋填塊石基礎以及原泥面一層鋼護筒全部在拋填塊石基礎內，埋設深度5.7m，保

至穩定地層部分灌注樁成孔質量，工效也可有效保證，護筒證了護筒在塊石基礎內的穩定。作用是初始定位、穩定樁位、

可重復利用節約了護筒成本，減少了造漿材料成本以及倒運保護孔口、為二層護筒打設進行限位，保證二層護筒順利打設，

泥漿機械成本，在工效、質量和成本上均可行，所以本工程

灌注樁施工采用沖孔與鉆孔結合下設多層鋼護筒的工藝。

四、施工工藝及質量控制

1．施工工藝流程

圖2 灌注樁施工工藝流程圖

2．主要工藝措施

（1）鋼護筒打設

由于現場地質情況復雜，地層穩定性差。若只埋設一層

永久鋼護筒，樁位和樁徑均無法保證。只埋設一層施工鋼護

筒和一層永久護筒，無法完全保證永久護筒樁位，如果施工

護筒發生較大偏移或傾斜，永久護筒下設時只能進行一次調

整，如滿足不了設計要求，則需要重新施工。而下設三層鋼

護筒則可以進行兩次調整，同時形成兩層保護，進而保證永

久護筒樁位、樁徑及垂直度滿足要求。所以采用下設三層鋼

護筒進行施工，兩層為施工臨時護筒，一層為永久護筒。

圖3 鋼護筒埋設斷面示意圖

前后導標施工工序和護筒埋設原則一致，現以后導標為

例，對各層鋼護筒施工方法和作用進行詳細說明。

表2 后導標鋼護筒分類統計表

名稱 直徑 壁厚 長度 進入土層

一層護筒 1.2m 16mm 6m 10-100kg塊石

二層護筒 1.0m 10mm 12m 穿過塊石于原泥面接觸面，到達粘土層

永久護筒 0.9m 10mm 16m 穿過粘土層進入中粗砂層

工程設計高水位為+4.0m，導標頂面拋填標高至+4.7m，

鋼護筒頂標高+5m，高出設計高水位1.0m，高出回填頂面

同時保護二層護筒在群樁施工期間不受塊石擠靠影響。

二層鋼護筒打設深度11.7m，穿過塊石基礎與原泥面銜接

處，作用是二次定位，防止灌注樁在塊石基礎內以及銜接處沖

擊成孔時發生透水、塌孔等現象，同時為永久護筒打設限位，

保證永久護筒在接觸面處不受剪力，打設后不變形。

永久鋼護筒打設深度15.7m，塊石基礎沖孔完成后進行

打設，作用是替代塊石基礎頂至穩定地層部分灌注樁孔內泥

漿護壁，保證灌注樁在此部分施工期間完全不受潮汐影響，

精準定位保證樁位置準確，解決塌孔縮頸，保證樁徑合格并

保證臨時護筒順利拔出節省混凝土，同時下放垂直度可調保

證整樁垂直度滿足規范規定。

第一層φ1.2m鋼護筒埋設前對護筒位置進行復核，確保

準確無誤，同時保證垂直度不大于1%，先埋進3.5m，保證

護筒穩定，采用型鋼制作的限位裝置固定護筒位置。沖擊鉆

機開孔時應低錘密擊，每沖深30~50cm時，開始跟進護筒，

依次循環往復直至護筒全部跟進地層中。待φ1.2m護筒全部

進入土層（拋石層）后，復測樁位，合格后在φ1.2m護筒內

側安裝限位裝置然后下放直徑為φ1m護筒，直至第二層護筒

全部沖進。成孔后下放內徑為φ0.9m永久護筒，采用振動錘

直接下放，定位依靠二層護筒上安裝的限位。永久護筒為最

后成樁護筒。護筒下設過程中均多次復測樁位以及垂直度，

一層和二層鋼護筒成樁后可使用振動錘拔出重復使用。

（2）鉆機布設

鉆機利用型鋼底座定位，底座由H300*300型鋼、槽鋼

和鋼板制作成桁架型，底座全長12m，底座下部是20mm厚

鋼板，底座安放在整平好的塊石基礎上。采用此種底座可保證

在塊石基礎上受力均衡不因施工擾動而發生沉降或偏位，底座

上利用千斤頂可對鉆機進行調整，保證了樁位和垂直度準確。

圖4 后導標鉆機布置及施工順序圖

由于樁間距較小，鉆機布置不能滿足同時多位樁同時施

工，而且群樁施工樁與樁之間同時施工也會發生樁間塊石擠

靠發生移位等不利影響，鋼護筒打設和灌注樁成孔采用由中

心向四周跳打法進行。鉆機布置及施工順序見圖4。

（3）終孔與清孔

1）終孔確認

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度無法滿足3,000t級船舶安全通過要求，船舶通過該工程河本項目在設計、施工等方面積累了一定的經驗，為其他

段時，需減載航行，費時費力費錢，航道通過能力受到嚴重山區河段類似灘險整治可提供有益的借鑒，具體如下。

制約。本工程實施后，涪陵至婁溪溝河段主要礙航礁石得到（1）水槽概化試驗研究效果對船舶下沉量及炸礁底高的

清除，上述礁石河段的航道寬度得到有效提升，水流條件大確定有很大的指導作用。

大改善，即使每年水位消落期，3,000t級船舶也能通過上述（2）個別灘險局部礁石的炸除對于全河段平均比降基本

礁石河段，保證了船舶運輸效率，使河段航道通過能力得到沒有影響，炸礁引起的水位變化區域一般是在炸礁區和炸礁

有效提高。 區上游小范圍內，對下游的影響一般不明顯。

4．降低航道維護（養護）費用

本工程實施前，由于涪陵至婁溪溝礙航礁石河段航道有功經驗可為今后三峽庫區航道深水施工提供有益的經驗。

效寬度、維護水深不足，水流條件復雜，上述河段航道維護

（養護）工作一直存在工作量大、難度大、費用高的特點，長江三峽庫區涪陵至婁溪溝河段礙航礁石炸除一期工程

尤其是每年庫水位消落期，航道部門都需要投入大量的人力、是實現長江干線航道發展規劃目標的需要，通過該項目的實

物力在礙航礁石上增設航標。本工程實施后，上述河段主要施，涪陵至婁溪溝河段的航道尺度得到了有效提升，航道通

礙航礁石得到有效清除，整治前礙航礁石上設置的部分航標航條件得到了明顯改善，整治前礙航礁石上設置的部分航標

取消，航道尺度得到較大的擴寬擴深，航道部門航道維護（養取消，航道部門維護壓力也有所減小。從總體上來看，該工

護）工作量、難度和費用較之前均有了一定程度的降低和減程完成了設計任務，達到了設計預期的目標，工程不僅取得

少降低，航道部門航道維護（養護）的壓力明顯減小。 了良好的各方面效益，還為今后長江三峽水庫變動回水區礙

5．推動區域社會經濟發展效益

涪陵至婁溪溝河段位于長江三峽變動回水區河段，是溝通

長江上、中、下游的咽喉要道。本工程實施后提高了涪陵至婁

溪溝河段的航道尺度，改善了部分礁石河段航道的通航條件，

保障了上述河段的安全和暢通。這不僅對促進長江航運的可持

續發展具有舉足輕重的作用，還對于帶動、促進長江經濟帶和

以重慶為航運中心的西南地區區域經濟發展具有重要意義。

三、取得的經驗

（3）剪刀梁、黃果梁、搬針梁等單位工程的深水施工成

四、評價結論

航礁石灘段的整治積累了很多寶貴的經驗。

參考文獻

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汐影響，施工期間未發生樁體移位、塌孔現象。灌注樁樁位（上接第156頁） 是否入巖。判定入巖后，留取渣樣并記

偏差、樁徑、垂直度偏差均滿足內部質量控制標準。 錄入巖標高，繼續鉆進，當達到終孔標高，再次提取渣樣，

4．通過跳打法進行護筒打設和灌注樁施工，保證了群樁記錄標高，計算入巖深度、有效樁長，如滿足設計要求則判

施工過程中樁間施工互不影響，施工期間未發生護筒變形移定終孔，可進入清孔施工程序。

位和灌注樁塌孔現象。 2）清孔

5．經天津港灣工程質量檢測中心有限公司檢測本工程的終孔檢查合格后，迅速清孔。清孔采用泥漿掏渣筒法。成

41根樁基均為Ⅰ類樁。樁基檢測報告顯示樁基的樁身完整性孔后，應用測繩測量檢查孔深，核對無誤后，進行清孔。第一

較好，樁基承載力滿足要求，灌注樁質量合格。 次清孔是終孔后進行，將鉆頭提起10~20cm以中速度壓入泥

六、結語

本工程的鉆孔灌注樁施工經過多次關鍵技術研討，制定漿。在清孔過程中及時向孔內補充泥漿以防虧漿造成孔內坍塌。

了下設三層鋼護筒先沖孔后鉆孔的施工工藝。此工藝可使灌及時撈除沉渣，量測孔底沉渣厚度，直到符合設計要求，清孔

注樁施工在拋填塊石基礎上不受潮汐影響，提高了成孔速度時必須保證孔內水頭，提管時避免觸碰孔壁（鋼護筒以下）。

和穩定性，保證了灌注樁的質量。通過本工程的灌注樁施工，

此種工藝可為以后在水上拋石基礎特別是外海無掩護等復雜1．采用此種工藝，平均單樁施工時長為9~11d，施工

地質環境中的灌注樁施工提供一定經驗。 期間未發生成孔返工和補樁情況，以往經驗此樁長傳統沖孔

參考文獻

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通出版社，2008年12月.

漿，清孔合格后安裝鋼筋籠，進行二次清孔，以大泵量壓入泥

五、取得成果

灌注樁施工，單樁成樁需要15~20d（碼頭后方穿棱體），此

工藝施工效率大大提高，不存在塌孔、無補樁、卡錘等現象。

2．灌注樁上部成孔由鋼護筒替代泥漿護壁，施工鋼護筒

可重復利用。此工藝在護筒部分成孔不需造漿材料，與沖擊

錘泥漿護壁工藝比不會發生塌孔、無補樁、卡錘等情況，保

證施工質量，提高效率的同時綜合比較施工成本大大降低。

3．通過打設多層鋼護筒施工，保證了灌注樁施工不受潮