1、大连北良石化码头钢桩锚杆嵌岩施工总结摘要：文章介绍了海上锚岩桩整套施工工艺，提出了锚岩平台选择的要点，改进了上部锚固砼的施工工艺，可为同类施工提供参考。 关键词：锚岩桩施工平台微膨胀砼 中图分类号： U656.1 文献标识码： A 文章编号： 1. 引言 嵌岩桩是将桩端直接嵌入基岩中，它可以大大提高桩基的水平力、力矩等，特别是锚杆嵌岩桩，能显著提高桩基的上拔力。随着工程向外海岩层延伸及设计荷载的加大，越来越多的工程将采用嵌岩桩。 2. 工程概况 大连北良石化成品油装卸码头位于大连北良园区，该工程共包括 4个万吨级泊位，码头由 2 个操作平台、9 个系缆墩、5 个引桥墩组成，呈一字型布置。码头结
2、构采用高桩墩台结构，基础采用 1m、1.2m 两种直径的钢管桩共 439 根，桩长为 3540m 不等，其持力层为中（微）风化板岩层。 码头结构中 1.20 米直径钢管桩单桩轴向向下作用效应设计值为7000KN,单桩轴向向上作用效应设计值为 2700KN； 1.00 米直径钢管桩单桩轴向向下作用效应设计值为 5000KN。 场地上部有较厚的淤泥层、淤泥质粉质粘土层，强度低，呈流塑-软塑状，故不利于抵御水平力作用。板岩成份较复杂，见有钙质板岩、泥质板岩，局部夹有粉砂岩、砂砾岩，风化程度不均匀，基岩风化面变化较大。设计根据详勘地质资料，在码头桩基中设锚杆嵌岩桩 73 根，其中1200mm 钢桩锚杆
3、嵌岩桩为 48 根，1000mm 钢桩锚杆嵌岩桩为 25 根，全部为斜桩（斜率 4：1 或 5：1） 。锚杆嵌岩桩主要集中在各个系缆墩内。锚杆嵌岩桩结构形式：锚孔直径为 400mm，锚杆束由 8 根（1000mm钢桩） 、10 根（1200mm 钢桩）40mm 螺纹钢筋组成，锚杆长约69m，锚岩深度为进入微风化岩 3m（3.5m） ，具体结构型式见下图： 3.工程设备情况简介 3.1 施工设备的选择 由于嵌岩桩全为斜桩，所以适宜采取回转钻进法成孔。工程所用主要设备如下： 钻机：GY-2A 型工程钻机 钻机主要指标：转速：65152rad/m;反转转速：54127rad/m；钻机质量：700kg
4、；旋转角度 0360 度；加压力 25KN；卷扬机提升力：25KN。 钻头：由 42mm 厚的 45 号钢制成，钻头外径为 320mm。 套管：每节长 4m，外径为 377mm，钢板厚度 4mm。 钻杆：每节长 45m，直径 60mm。 灌浆管：每节长 6m，直径 38.1mm。 循环泵：502B4544 喷灌自吸泵，挤压泵 UBJ1.8 挤压式灰浆泵，净浆搅拌机，空气压缩机，气割设备，电焊设备，潜水泵，发电机。 4. 施工工序 施工工艺流程： 搭设施工平台挖孔钻机就位成锚岩孔清孔下锚杆束灌注水泥净浆清孔浇注上部锚固砼 搭设施工平台 施工平台是提供给锚岩作业及灌浆的一个操作平台,它必须具有一定
5、的强度、刚度，并保证稳定性，具有足够的作业空间（最少为 5m2） 。平台搭设时，钢桩最好比平台面高出 10cm 左右，以便加固钻机和避免水、渣回流进桩内。 在此工程中，考虑了两种平台搭设方案进行比选。其一，用型钢、螺栓吊底形成作业平台；其二，浇注系缆墩（桩帽）的第一步砼（1m 高） ，至桩项，用它当作操作平台，它们的优、缺点如下： 型钢平台： 优点：施工不受其它工序影响（只要沉桩保证速度） ；施工平台的大小易控制；平台易清理； 缺点：需型钢量大，施工费用高；对后序工序工期有较大影响；砼平台： 优点：不需平台材料，大大节约成本；施工平台的强度、刚度和稳定性非常好；对后序工序工期影响小； 缺点：施
6、工受第一步砼强度控制；第二步砼浇注前,需冲洗平台及调整钢筋等工作; 经过前两个平台的对比,我们发现,砼平台能够大大的节约成本,且通过合理的施工组织,完全可以解决各工序的冲突,所以在后序的嵌岩施工中,我们采用的都是砼平台。 4.2 挖孔 挖孔我们采取人工挖掘的方法,先用潜水泵抽净桩内水,再人工下桩内清除淤泥，至岩层后用风镐挖掘至桩底。每根钢桩内人工清理完毕约需工时 34 天。 4.3 钻机就位 钻机定位要准确、水平、垂直、稳固。通过方驳吊机组将钻机吊到桩顶平台上，通过微调定位。定位时，为了保证钢桩中心线，钻杆中心线重合，我们采用钢套管外加导向扶正器（每 10 米 1 个导向扶正器，具体见照片）
7、。另外，三角架（与钻机组成整体）顶点最好也在钢桩中心线上，以利于起吊，下放钻杆、套管、锚杆束等。 4.4 成锚岩孔 采取回转钻进法。将钢砂撒在硬质合金钢钻头下，开启钻机，由钻杆向钻头施加扭力及加压力，通过钻头下的钢砂研磨岩石钻进，随钻进至不同地层，自钻芯内进行取样分析（微风化岩心见照片） 。钻进效率为23 天钻至设计深度。 在成孔过程中，我们应控制以下几个问题： 岩面开孔时，应减压钻进，避免产生斜孔、弯孔和扩孔现象。 停止钻孔作业时，严禁钻头留在孔内，以防发生坍孔卡钻等故障。 4.5 清孔 成孔实测达到设计深度后方可进行清孔。因钻头是从中风化面开钻，而基岩大部分都为板岩，工程中采取了清水气举反
8、循环法清除钢桩内岩渣。清孔应满足下列要求： 在清孔排渣时，应保持孔内水头，防止坍孔； 不得用加深孔底深度的方法代替清孔； 清孔方法又名捞渣法。即先用 3m3 空压机通过输气管，向套管内输气，利用气压将套管内岩渣气举到一定高度，输气保持 510 分钟后停止，岩渣在自身重力的作用下慢慢落入捞渣筒内，然后提起捞渣筒倒渣。如此反复直到沉渣厚度不于 50mm 后停止。 4.6 下锚杆束 锚杆制作，锚杆束由长 69m，8 或 10 根 40 螺纹钢筋组成。锚杆束采取箍筋（20 圆钢）定位，箍筋外加“小耳朵筋” ，以确保锚杆位置和保护层厚度。 具体形式见下图： 锚杆束安装，锚杆就位的步骤：第一步，将捞渣筒提
9、起，检查沉渣是否低于 50mm，如不低于则需继续捞渣，直至小于沉渣厚度小于 50mm，才进行下一步。如沉渣低于 50mm，则可直接进行下一步；第二步，固定好灌浆管，在锚杆束底部（距锚杆底约 40cm）焊一根钢筋，将灌浆管的第一节固定在其上；第三步，下放锚杆束，钻机的卷扬机将锚杆束吊进钢套管，注意加接灌浆管；第四步，下放锚杆束到孔底，通过灌浆管节数校核锚杆束是否到位。 4.7 水下灌浆 水下灌浆是关系到锚固是否有效的关键，所以一定要精心操作，不可出任何差错。灌浆前，挤压泵先压水，检查灌浆管的密封性，及灰浆泵是否正常工作。还要保证发电机正常工作，以备停电时急用。 水泥净浆的标号为 M40，配合比为
10、：水泥：水：膨胀剂：减水剂=1275：533：142.0：28.3。本工程单桩净浆的设计量大约为 1.1m3,考虑到施工过程中净浆的损耗,净浆配制量为设计值的 1.1 倍（即 1.2 m3） 。因此，我们选择了 UBJ1.8 挤压式灰浆泵。其机械性能为：出灰量（m3/h）：0.4/0.6/1.2/1.8；泵最大工作压力（Mpa）：1.5 Mpa；最大扬程（m）：30；最远水平距离（m）：100；等等。以上机械性能完全能满足工程的要求。 注浆过程中，注浆管要始终保持在注浆面下方 30cm 左右，随水泥浆的注入逐渐提升注浆管。 工程中对部分锚岩桩的净浆质量进行了检查，结果其质量较好，表面平整，浇注
11、高度稍微偏高。 48 上部锚固砼 原设计上步封锚混凝土为水下不分散细石混凝土。而水下不分散混凝土中需要掺加絮凝剂，经过实验室试配，混凝土坍落度很难控制，为了保证上部封锚砼质量和节约施工成本，我们与设计、监理一起研讨，最终决定，水下浇注砼变为干地施工。其步骤为：待灌浆完成 24 小时后，抽净水泥浆顶积水，清孔；然后将浮浆凿除掉，并清理干净；最后用导管浇注大流动性微膨胀碎石砼。 经对部分桩进行检测，发现砼没有发生离析，且与钢桩接合紧密，完全符合设计及规范要求。具体见照片（桩基 P39） 。 5、结束语 51 施工组织设计时，一是要好好研究工程桩的形式和地质资料及沉桩试桩记录，以确定所选的设备。 52 综合考虑工程各工序间的关系，合理选择混凝土平台或钢梁平台。 53 注意对砼平台砼及外伸钢筋的保护。
