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摘要：在码头的桩基施工中，其桩基往往位于水下，因此对施工的影响因素更多，同时施工的质量控制措施也更为复杂，对施工工艺的要求要更合理。基于此，文章首先对文章的背景工程进行了简单的介绍，对其钻孔平台的设计与搭设及灌注桩的施工进行了详细的分析，进而针对性的对其施工过程中的施工工艺进行了分析探讨。
关键词：码头；桩基工程；灌注桩；施工工艺
前言
随着我国整体经济的高速发展，目前我国的水运事业得到了空前的发展，诸多港口吞吐货运量上都处于全球前列，在此背景下，我国的码头建设也相应的得到了巨大的发展，而对于码头工程的施工而言，尤其在桩基工程方面，其承担着整个码头的基础建设，因此对整个码头的质量有着绝对性的影响。而因为码头桩基工程其很大一部分都是在水下，因此在灌注桩施工方面对施工技术和施工工艺的要求较之一般灌注桩施工要求更多，对各个施工细节的要求也更为严格。在此背景下，文章以工程宜昌三峡国际游轮中心码头工程为例，在对其码头施工的总设计，以及具体的桩基工程有一定了解的基础上，对其灌注桩施工中施工工艺分施工前期准备、钻孔、清孔、钢筋笼安装、灌注与桩头清理五个阶段展开了细致的分析探讨，旨在提供一些码头桩基工程中的灌注桩施工方面的理论参考，以下是具体内容。
一、工程建设规模
文章背景工程宜昌三峡国际游轮中心码头工程位于宜昌中心城区北部，葛洲坝水利枢纽上游三江引航道东侧的长江支流黄柏河左岸，水路距葛洲坝水利枢纽工程约1km，为三峡旅游的起点和终点建设10个游轮泊位，设计年游客吞吐量200万人次。包括4个500客位游轮泊位（即1＃～4＃泊位的1#、2#突堤码头）、2个200客位游轮泊位（即5＃、6＃泊位的3#突堤码头）、2个320客位大型豪华游轮泊位（即7＃、8＃泊位的顺岸码头）、2个80客位游船泊位（即9＃、10＃泊位的浮式码头）。同时，配套建设相应的登船设备、供电照明、通信、环保、给排水、消防等生产辅助设施。
二、灌注桩施工流程
本工程共有钻孔灌注桩283根，其中Φ850钻孔灌注桩34根，Φ1200钻孔灌注桩167根，Φ1400钻孔灌注桩82根。灌注桩施工工艺流程为：水上沉设钢护筒→搭设钻孔平台→钻机就位→钻机成孔→一次清孔→钢筋笼安装→下导管→二次清孔→灌注水下砼→桩基验收。
三、钻孔平台施工
3.1 钻孔平台设计思路
1）钻孔平台以钢护筒或辅助桩作为支撑桩，采用钢牛腿作为支点，在钢牛腿上布置型钢，在型钢上布置面板、栏杆、泥浆池等设施。
2）架空平台增设辅助桩支撑桩，单个钻孔平台覆盖1个排架的2根灌注桩。
3）顺岸码头以灌注桩的钢护筒作为支撑桩，单个钻孔平台覆盖2个排架的4根灌注桩；钻孔平台的材料循环使用。
4）突堤码头以灌注桩的钢护筒作为支撑桩，单个钻孔平台覆盖1个靠船墩台的12根灌注桩；突堤码头连接桥增设辅助桩支撑桩，单个钻孔平台覆盖1个排架的2根灌注桩；突堤码头墩台连接桥增设辅助桩支撑桩，单个钻孔平台覆盖整改码头的4根灌注桩。
5）浮码头增设辅助桩支撑桩，单个钻孔平台覆盖1个墩台的4根灌注桩。
3.2 钻孔平台搭设
1）为了便于材料周转使用，在满足受力要求的情况下，钻孔平台的上部结构的材料力求统一规格。主梁采用工36a，次梁采用工20a，面板采用钢格网，四周设置栏杆。
2）顺岸码头以灌注桩的钢护筒作为支撑桩，单个钻孔平台覆盖2个排架的4根灌注桩，结构形式如图1。
3）架空平台和增设辅助桩支撑桩，单个钻孔平台覆盖1个排架的2根灌注桩，辅助桩入土深度不小于7m，结构形式如图2。
4）突堤码头的墩台以灌注桩的钢护筒作为支撑桩，单个钻孔平台覆盖1个靠船墩台的12根灌注桩，结构形式如3；突堤码头连接桥增设辅助桩支撑桩，单个钻孔平台覆盖1个排架的2根灌注桩，结构形式与架空平台基本相似；突堤码头墩台连接桥增设辅助桩支撑桩，单个钻孔平台覆盖整改码头的4根灌注桩，结构形式与架空平台基本相似。
4）浮码头增设辅助桩支撑桩，单个钻孔平台覆盖1个墩台的4根灌注桩，结构形式与架空平台基本相似。
5）梁系受力验算如下：
架空平台主梁的跨度最大，为9m；顺岸码头的次梁跨度最大，为8.375-1.55=6.825m，因此取该两种工况进行验算。
按最不利状况考虑，冲击钻机和上部的泥浆池为集中荷载，荷载为15t，在跨中受力。
主梁：M=1/4ql= 1/4*9*15*1000*10=337500N•m；只考虑3根主梁参与受力，则Wx= 875*3/1000000= 0.002625m3；因此，f= M/Wx=128.6MPa＜200MPa。
次梁：M=1/4ql=1/4*6.825*15*1000*10=255937.5N•m；只考虑5根主梁参与受力，则Wx=402*5/1000000=0.00201m3；因此，f= M/Wx=127.3321MPa＜200MPa。
6）辅助桩受力验算
辅助桩入土深8m，根据《港口工程桩基规范》（JTS167-4-2012）4.2.4-2公式进行计算：
上式中：
— 钢护筒轴向承载力设计值，即钢护筒下沉最大摩阻力（kN）；
— 钢护筒轴向承载力分项系数，取1.45；
— 钢护筒截面外周长，为1.97m；
— 钢护筒穿越第i层土的极限侧摩阻力标准值，穿越土质为人工填土及淤泥质粉质粘土，侧摩阻力标准值为11Kpa；
— 钢护筒穿过第i层土的长度（m），为8m；
— 竖向承载力折减系数，取1；
— 钢护筒极限端阻力标准值，取200Kpa；
— 钢护筒截面面积，为0.038m2。
计算得， ＝1/1.45*（3.14*0.63*8*11）=120KN。4根桩的能承受的荷载为480KN，即48t，平台上和桩基仅为1台，综合考虑平台上部结构的荷载为20t；因此，满足要求。
3.3 钻孔平台安装和拆除
1）突堤码头和顺岸码头采用履带吊上驳船的方式吊装钻孔平台，架空平台和浮码头采用履带吊在陆地上直接吊装钻孔平台。设备选型与沉桩施工相同。
2）钻孔平台次梁与钢护筒或辅助桩相交处，必须将次梁与主梁进行焊接连接，以确保整体的稳定性。
3）增设辅助桩的钻孔平台，其主梁必须与钢牛腿进行满焊连接。
4）钻孔平台拆除时，焊接处应先进行切割，从上至下依次进行吊起，辅助桩拔起采用履带吊吊振动锤边振动边拔起的方式进行。
四、灌注桩施工工艺
通过上文对宜昌三峡国际游轮中心码头工程在桩基施工上的具体设计分析，本章从施工前期准备、钻孔、清孔、钢筋笼安装、灌注与桩头清理五个灌注桩施工的流程，针对性的对每一个环节的施工工艺进行分析，并结合工程的实际情况提出针对性的质量控制措施，切实保障码头桩基工程的施工质量[1]。
4.1 施工前期准备
首先需要在灌注桩施工进行前，进行施工准备，其是保障后期施工质量的一个基础措施，会对施工的顺利程度造成直接影响。在码头桩基工程灌注桩施工的前期准备工作上，主要包括施工现场布置，施工原材料的购置，以及施工机械的检测和施工当地的地质水文检测等几个方面，其控制点很多，对码头桩基工程灌注桩施工的质量也制造直接影响。具体而言，第一步需要对码头桩基工程的地质水文环境进行详细的勘测，如背景工程位于长江沿岸，就需要结合长江地区的地质水文结构进行详细的检测，然后再根据勘测的实际情况设计施工图纸；第二步需要集合码头桩基工程的施工量和具体的质量要求，采购质量合格的施工原材料，并严格按照原材料的性质进行分堆储存；第三步还需要对灌注桩施工的施工设备进行详细的质量检测，如钻头、钻机等钻孔设备必须保障其在施工过程中的稳定[2]。
4.2 钻孔
钻孔环节是码头桩基工程灌注桩施工中最为重要的一个环节，是对施工质量造成影响最大的环节，也是质量控制点最多的一个环节[3]。
首先需要对钻孔平台的场地进行整理工作，依据钻孔桩所在的位置建立平台来完成灌注作业。其次需要进行护筒的设置，其主要目的是为了防止出现坍塌以及孔壁漏浆的问题，并为钻头提供导向作用，而在护筒的制作过程中，需要特别注意必须保障桩心和护筒桩心之间的相互重合，并且对误差进行严格控制，保障在10毫米之内，同时还必须注意护筒的垂直度；再者制作泥浆，必须保障泥浆的质量，具体而言，需要在泥浆的制备之前尽可能的将粘土打碎，然后将其放置于护筒内进行制备，其质量的控制点为泥浆的搅拌均匀性；最后一个钻孔的准备工作为钻机的布置，在埋设护筒后，将钻机的钻头对准于中桩位，继而便于后期的钻孔工作。
在完成钻孔的准备工作后便需要进行钻孔作业，而在码头桩基工程的灌注桩施工中，钻孔作业是最为重要的一个环节，在具体的施工过程中控制的因素也比较多。具体而言，首先需要保障钻机对准中线，压好护筒，保证垂直度，保障开孔的质量；同时在施工的过程中，还是需要施工人员在钻孔前准备好的泥浆灌注其中，并保障整个钻孔过程的钻进速度均匀和钻头受力均匀，避免出现偏斜的问题。而如果在钻孔的过程中，不小心出现的钻孔偏斜的问题，则可以适当放缓钻进的速度。而钻孔的过程中使用冲击钻，极易导致土层的震动，继而影响钻孔的稳定性，在进行钻孔的过程中，还必须做好清孔工作，确保相邻钻孔之间的彼此联系，但又不出现彼此干扰的问题。此外还必须注意在钻孔的过程中，对钻头的摆动幅度进行控制，避免出现扩孔的问题。而在钻孔完成后，进行拔钻的过程中，也需要避免钻头埋入钻孔中的问题[4]。
4.4 清孔
在码头桩基工程中灌注桩施工中，清孔环节也是对工程质量造成巨大影响的一个施工环节。在钻孔作业进行到一定的深度后，达到设计的深度后，并经过严密的检测，保障钻孔的位置、深度、直径以及孔形等均符合设计要求后，需要及时进行清孔作业，避免因为清孔作业不及时，导致孔内的泥浆滞留时间过长而导致的沉淀问题，进而引起钻孔出现坍塌的问题。
在具体的清孔作业上，首先需要对钻孔内的砂石、乱石等体积较大，质地较硬的物质进行处理，然后再对钻孔内的粘土给以清理，降低钻孔内的泥浆比重，进而保障在下一步的混凝土灌注的过程中，能够实现混凝土顺利达到孔底。
4.5 钢筋笼制备与安装
在码头桩基工程中灌注桩施工中钢筋笼的制备与安装也是对整体施工质量造成巨大影响的一个施工环节[5]。首先在钢筋笼的制备上，钢筋笼在预制场分节段加工，加工成9m、12m等标准节段，在现场安装时进行接高；钢筋笼接高采用正反丝扣型的滚压直螺纹套筒连接。其次在钢筋笼的安装过程中，需要施工人员切实保证钢筋笼的进孔垂直性，并严格按照设计要求对进孔的速度进行控制，做到稳定均速如孔，继而保障钢筋圈的精准性入孔，避免孔壁受到损害。最后在钢筋笼进入钻孔内后，还需要对其进行固定作业，进而进一步提升钢筋笼的稳定性和精准性。
4.6 灌注混凝土与桩头清理
码头桩基工程中灌注桩施工中混凝土的灌注环节也是对质量影响很大的一个环节，在具体的灌注施工中，导管采用φ290㎜（外径）×δ8㎜的无缝钢管制作、快速接头连接，加工高度取1～5 m不等，使用前在陆地上预拼，分节之间塞Ｏ型密封圈法兰连接，导管在使用前进行水密承压和接头抗拉试验。接下来再按照顺序标定累计长度和逐节编号。在灌注导管进入钻孔时，还必须在其底部设置用于保护导管的钢丝绳，以备在灌注的过程中出现意外故障，可及时进行拔提。在导管到位之后，还需要进一步对钻孔的深度进行测量，在测量所得值和清孔测量的值在100毫米内是可以进行灌注作业，如果其值超过了100毫米则可以进行二次清孔作业后才可以进行灌注作业[6]。
在具体的灌注过程中可采用商混站供料，混凝土泵送的施工工艺，采用拔塞法的工艺完成首批混凝土的灌注作业，同时还必须保障整个灌注作业的稳定和持续，在首批灌注混凝土凝固前完成所有混凝土的灌注作业。需要注意的是在灌注的过程中必须保障整个过程中导管的埋设一直处于2-6米的深度下，在砼的灌注过程中，设专人测量孔深并记录，准确掌握砼面的上升高度，严格控制导管埋深在2～6m之间，防止埋管过深提不起来或埋管过浅提空的事故发生，砼面灌注需要在桩头处预留出50mm的高度，并在混凝土的强度高于10MPa后，使用风镐凿至设计高程。在灌注完成后则可以进行桩头的清洗工作，保障施工场地的清洁。
结束语
综上所述，就文章背景工程宜昌三峡国际游轮中心码头工程其位于我国长江口岸，对于我国长江流域的经济都有着一定的影响，因需要在施工的各个环节对其施工质量进行控制。文章在对宜昌三峡国际游轮中心码头工程的灌注桩施工设计进行具体分析的基础上，在具体施工中的施工前期准备、钻孔、清孔、钢筋笼安装、灌注与桩头清理的全过程中，对其施工工艺进行了分析探讨，并提出了相应的质量控制措施，希望可为宜昌三峡国际游轮中心码头工程在灌注桩施工的过程中以参考。
参考文献：
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[6]徐炬平，田雪飞，闫景侠等.桩端后压浆在涡河大桥桩基中的试验研究[J].合肥工业大学学报（自然科学版），2013，36（2）：192-196.
论文作者:孙瑜
论文发表刊物:《基层建设》2017年第11期
论文发表时间:2017/8/11
标签：钻孔论文; 码头论文; 桩基论文; 工程论文; 平台论文; 作业论文; 突堤论文; 《基层建设》2017年第11期论文;