本文介绍了大直径砼管桩嵌岩施工中出现的一些问题及处理措施。
【关键词】大直径砼管桩；嵌岩；问题及处理措施
引 言
广州珠江电厂煤码头技术改造工程[1]，比较显著的一个特点是：基础为φ1200mm砼预制管桩，施打到位后进行钻孔嵌岩；其难度有三：一是三分之一为斜桩嵌岩，二是嵌岩深度达到5.5m，三是持力层为微风化岩石。在施工期间，我们遇到了一些问题，通过努力，及时采取了相应的技术措施，确保管桩嵌岩的工程质量达到了设计要求。现将该工程的施工工艺和遇到的问题及采取的措施写出来，和大家探讨。
1.工程概述
广州珠江电厂煤码头技术改造工程[1]，位于广州市南沙经济技术开发区坦头村珠江电厂北侧，大虎道与沙螺湾之间水域。该水域临近入海口，受潮汐影响。
广州珠江电厂原有煤码头泊位等级为35000吨级，码头总长250.08m。对该码头进行技术改造（加固和延长）后，泊位等级将升级为50000吨级。
主要工程量包括现有码头西段85.03m长度后方加固、现有码头延长40m，为高桩梁板式结构，桩基础为φ1200mm砼预制管桩，施打到位后进行钻孔嵌岩，嵌岩部分和顶部以下1m范围浇注砼。码头加固段的管桩嵌岩深度不小于3.5m；码头加长段的管桩嵌岩深度不小于5.5m。
2.施工工艺流程
管桩嵌岩施工工艺流程如图所示。
管桩嵌岩工艺流程框
3.施工方法
3.1 选择钻孔机械
钻机采用自有的由GMD―15型钻机为母体改装后的GMD―15―12―X（A）型钻机。该机是以GMD―15型钻机为母体改造而成的，GMD―15型钻机是符合我国工程施工的具体特点的一种多用途大口径轻型钻机，该钻机为液压给进、短门架导向、机械动力头式回转钻机，采用正、反循环钻进工艺，可在第四纪覆盖层（包括卵石砾石地层）及坚硬岩石层中钻进。
3.2 施工平台架设：
1）乘低潮时，在管桩上安装桩箍，作为架设工字钢的牛腿用。桩箍用钢筋吊在桩头上，以防滑落。码头加固段在原煤码头靠岸侧的两根桩上也安上桩箍，将施工平台与原煤码头连接，确保其稳定性。
2）利用桩箍架设25#工字钢，作为施工平台的主骨架。根据施工要求标高，在25#工字钢上用槽钢搭设施工平台每排桩的施工平台，平台面上铺上30mm厚木板，木板与槽钢作可靠连接。
3）每个桩基施工平台间用工字钢连接在一起，形成一个整体（加固、加长段每排桩为一独立整体，靠加长段的拖轮码头为一独立整体，趸船码头为两二独立整体）。
3.3钻孔、清渣：
1）在土层和强风层采用刮刀钻头，借助钻杆自重正常钻进，进尺速度取决于钻杆重量、钻头转速和地质软硬程度。
2）本工程由于管桩已打到风化岩内，钻孔过程中不存在塌孔问题，故没有必要造浆。施工中主要采取反循环的办法排碴清孔。
3）反循环排渣：先由泥沙泵抽取海水对反循环泵灌水排空气，然后启动反循环泵泵吸排碴。泥浆直接排入泥驳，并由泥沙泵抽取海水补入钢护筒以保持其水位不变。泥浆沉淀后外运到指定地点倾卸。
3.4成孔检验方法：
1）孔深检验：对每台桩机的钻杆进行编号，并对编号的钻杆建立 “资料库”（记录每条钻杆的编号及长度）钻孔的深度即是钻杆的总长度与钻头长度之和。检测孔深只需将在孔内的钻杆编号相对应“资料库”中的钻杆编号的长度与钻头长度之和即是钻孔孔深。
2）孔径检验：为防止钻孔直径不够，施工中用φ22钢筋根据管桩内径分别制作两种直径的检孔器，长度分别为5m、4m。通过检孔器测量孔径是否达到设计要求，同时检测孔壁是否顺直。
3）沉渣厚度检验：用细钢丝绳底部吊φ200铅球（便于滚动）做测绳，测绳测出的孔深与钻杆所测孔深的差值即是沉渣厚度。
4）斜桩倾斜度检验：孔斜度服从于钢管桩斜度，具体数值可在沉桩记录表查到。
3.5钢筋笼制安：
1）钢筋笼制作：按图纸和有关技术规范要求制作钢筋笼。为了防止安放钢筋笼时底端插入孔壁，便于顺利沉放到位，钢筋笼底端钢筋采用了“收口”措施。
2）钢筋笼安装：钢筋笼在钢筋棚加工绑扎焊接。安装时使钢筋笼尽量与钢护筒轴线平行，在重力作用下，钢筋笼沿钢护壁通过滚轮滑向桩底。同时，通过附在吊钩上的测绳测量钢筋笼是否到底。否则，重复起吊再次安放，确保钢筋笼到底。由于砼具有粘稠性，随着砼面上升，钢筋往往也随之上升，而且本工程钢筋笼自重不大，更易上升，为防浇注砼时钢筋笼上浮施工中采用4～6节直径φ100长6m的水管套在笼顶的钢筋上“压住” 钢筋笼，浇注完成后再吊起分节折除。
3.6嵌岩砼浇筑：
1）嵌岩砼采用导管法浇注，漏斗下料。
2）嵌岩砼浇筑采用斜升导管法，导管间夹橡皮垫圈，导管使用前应进行水密、承压及接头抗拉试验。为保证导管始终处于桩的斜向中轴线上，在导管上加设轻便型扶正器，间距6m（钢筋笼处不设置）。
3）根据剪球后第一批进入孔底混凝土的数量应能满足导管埋入混凝土中的深度不得小于1m的要求，选用或制作满足要求的料斗。浇注首批砼时将导管距桩底30M左右，并通过计算确保首批砼用量，浇注过程中尽可能缩短拆除导管的间隔时间，当导管内砼不满时，则徐徐地灌注，防止在导管内造成高压气囊，将密封垫圈挤出，严格控制砼的均匀性和坍落度。考虑到海上作业困难，灌注时间较长，拟在砼中掺入FDN-440缓凝剂，以延缓其凝结时间，施工时经常计算井孔内砼面标高，及时调整导管埋深，使导管的埋深控制在2-6m之间。灌注至设计标高后，为确保砼质量，本工程砼浇注量比设计量超灌0.5m3。
4）桩头挡板安设：用铁线将一圆形板（板的直径比桩内径小20mm）挂在桩内，板的标高比桩头砼底标高低200mm，然后浇筑100mm膨胀砼，振捣密实，形成桩头挡板。 4.施工中出现的问题
1）钻进时出现缩孔现象
该类现象在施工中发生次数最多，达到3次，其中直桩1次，斜桩2次；都是在进入中风化开始出现这类情况，其很容易导致钻头卡钻等工程事故。
2）钻进时偏斜的情况
在施工中出现2次，其中直桩1次，斜桩1次。
3）钢筋笼下不到位的情况
在施工中出现3次，都是发生在斜桩嵌岩桩。发生部位多是在管桩桩端和岩层交界处。
5.针对以上问题的分析及处理措施
5.1.钻进时出现偏斜的成因分析及处理措施
由于底部岩层表面不平整，钻进时穿透的岩层也存在强度不一的情况，致使钻机钻进时容易出现钻偏现象。
出现该类问题主要是钻机的钻杆倾斜度在钻进时发生了变化；通过分析，采取了一下预防及处理措施：
a）钻进施工时，每日3次定时检查钻机的钻盘水平度或钻杆的倾斜度是否符合设计要求；
b）发现钻杆倾斜度不符合设计要求时，立即提出钻杆，对该时段钻进的深度抛填片时恢复至合格前的标高，再调整钻杆的倾斜度重新钻进；
5.2.钻进时出现缩孔的成因分析及处理措施
出现该类问题，主要是岩层对钻头的磨损致使钻头的直径发生了变化。由于该类问题很容易导致卡钻等事故发生，处理起来会对工期造成严重影响，故建议多采取预防措施，防止该类事故发生。当时我们采取了以下措施：
a）钻进前，对钻头进行加固处理，并严格检查其直接不得低于规范[2]要求；
b）钻进时，根据设计提供的地质资料并结合现场的取样情况分析，按强风化岩层、中风化岩层、微风化岩层等不同岩层确定对钻头的抽查频率，并严格执行按时抽查的制度；发现钻头磨损的，立即进行补焊到位；
c）当钻头进入中风化岩和弱风化岩后，钻进困难，此时吊出钻杆，将刮刀钻头更换牙轮钻头在扭矩许可和机身不跳动的情况下加压钻进；先利用油压系统对钻头钻杆称重，以确定压值，试钻后若加压值太大，机身跳动，则可减少加压值，并找到最佳值，以最大钻进速度钻进。当然若机身跳动大，则减压钻进。
d）发现钻头严重超规范要求时，对完成的孔径进行检查，发现缩孔，立即回填片石，重新钻进；
5.2.钢筋笼下不到位的的成因分析及处理措施
此类问题多是由于孔径发生了偏斜、缩进、扭曲等情况造成的，问题主要集中在管桩桩端和岩层交界处。
主要通过以下措施，解决了该类问题：
a）通过检孔器的检查，确保孔径达到设计要求；
b）管桩施打前要仔细检查其内壁情况，确保内壁不存在异物或异径的情况，如果有，立即处理至满足设计要求的内径直径；
c）钻机钻进时严格控制倾斜度不超规范[3]要求；
d）对钢筋笼进行必要的处理，制作中增设导向装置，即在钢筋笼外间隔1.5米加焊φ20圆钢作为导向轮的转轴，在φ20钢筋上套φ60L的滚轮，每圈六个。
结 语
针对施工中出现的问题，我们及时采取了以上技术措施，确保了最终基桩的嵌岩效果，基桩检测均达到了A类桩标准。
在该工程施工中，大直径砼管桩的嵌岩是一个难点，也是出问题最多的地方，通过对这些问题的分析总结，我对该类工程的特点有了更深入的了解和把握；通过采取措施解决问题，我积累了该类工程的宝贵经验和知识，对我以后从事类似工程奠定了基础。
参考文献
[1] 广州港湾工程设计院.广州珠江电厂煤码头技术改造工程施工图，2005年08月.
[2]JTJ254D1998 《港口工程桩基规范》.
[3]JTJ285D2000 《港口工程嵌岩桩设计与施工技术规程》.