钢管桩锚岩施工小结

摘要：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。我施工的大连北良石化成品油装卸码头工程即采用了锚岩桩施工。
关键词：嵌岩桩锚岩桩 工程设备 施工工艺
1、引言
嵌岩桩是将桩端嵌入基岩中锚固的桩，锚岩桩是嵌岩桩的一种，它是通过下栽锚杆嵌入岩体使桩与基岩锚固的桩。它们可以大大提高桩基的水平力、力矩等，特别是锚岩桩，能显著提高桩基的上拔力。

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。码头结构采用高桩墩台结构，基础采用φ1m、φ1.2m两种直径的钢管桩共439根，桩长为35～40m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φ1200mm钢桩锚杆嵌岩桩为48根，φ1000mm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（φ1000mm钢桩）、10根（φ1200mm钢桩）φ40mm圆钢组成，锚杆长约6～9m，锚岩深度为进入微风化岩3m（

3.5m），具体结构型式见下图：

3、施工前准备情况

3.1、工程设备的准备

工程锚岩桩全为斜桩，宜采取回转钻进法成孔。工程所用主要设备如下：
3.

1.1钻机（扭矩宜在15～200KN.m）：GY-2A型工程钻机

钻机主要指标：转速：65～152rad/m;反转转速：54～127rad/m；钻机质量：700kg；旋转角度0～360度；加压力25KN；卷扬机提升力：25KN。
3.1.2钻头（宜用耐磨硬质合金锲齿或球齿滚刀型钻头）：由42mm厚的45号钢制成，钻头外径为320mm。
3.

1.3套管：每节长4m，外径为400mm，钢板厚度4mm。

3.

1.4钻杆：每节长4～5m，直径60mm。

3.

1.5灌浆管：每节长6m，直径38.1mm。

3.

1.6循环泵：502B4544喷灌自吸泵

3.

1.7挤压泵:UBJ8挤压式灰浆泵

3.

1.8净浆搅拌机

3.

1.9空气压缩机

3.

1.10气割设备

3.

1.11电气焊设备

3.

1.12潜水泵

3.

1.13发电机

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2、人员组织准备

3.2.1项目部成立以项目经理为首，集中项目部精英的钢管桩锚岩施工QC小组，进行锚岩桩施工工艺的改进。
3.2.2项目部精心挑选，从八家分包队伍中选中了福建省的锚岩施工经验比较丰富的单位作为本工程的施工队伍。

4、 施工过程及要点

4.1、施工工艺为：

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
4.

1.1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,它必须具有一定的强度、刚度，并保证稳定性，应满足成孔机具、灌注混凝土及灌浆设备等的安置和作业应有的空间和高程，作业场地最少为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；平台应能承受设备和作业人员的动、静荷载；应有防风浪，保证生产人员和设备安全的能力；便于装拆和位移，能重复使用。
工程开工后，我们采用常规方法搭设平台，墩台钢管桩沉放完毕后，用型钢、螺栓吊底及木板搭设形成作业平台。虽然此搭设方法施工平台的大小易控制，平台易清理，但其需要大量型钢，施工费用高，对后序工序工期有较大影响。经过QC小组的仔细分析，全面考虑工程施工，决定浇注系缆墩（桩帽）的第一步砼（1m高），至桩项，用它当作操作平台。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是此方案的优点，虽然锚岩施工要等第一步砼达到一定强度，墩台底板拆除才能使用，且清理比较整理钢筋比较麻烦，但砼平台能够大大的节约成本,增强了

摘自：学术论文模板www.udooo.com

安全性能，且通过合理的施工组织,完全可以解决各工序的冲突,所以在后序的施工中,我们采用的都是砼平台。
4.

1.2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2～3天.在挖泥的过程中必须加强安全管理，设人进行监护，夜间不进行施工。
4.

1.3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。钻机定位必须保证其回转的钻杆、转盘的中心与成孔中心在同一轴线上，偏差不得超过20mm。为了保证钢桩中心线与钻杆中心线重合，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）。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。


钢套管外加导向扶正器
4.

1.4 成锚岩孔

我们采取回转钻进法。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2～3天钻至设计深度。

4.

1.5 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循环法清除钢桩内岩渣。此方法又名捞渣法。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5～10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.

1.6下锚杆束

锚杆制作，锚杆束由长6～9m，8或10根φ40螺纹钢筋组成。锚杆束采取箍筋（φ20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，具体型式见图：

锚杆束安装，锚杆就位的步骤：第一步，将捞渣筒提起，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.

1.7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：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，浇注高度稍微偏高。
4.

1.8上部锚固砼

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。

4.2、施工要点

4.

2.1正确确定锚岩深度

保证入岩深度，除选锤合理、嵌岩方法正确外，确定桩位处中～微化岩顶标高是关键。经过设计和监理同意，采用沉桩贯入度判断和出渣的随机取样进行双控。取样中的中～微化岩渣占70%以上时的钻孔标高可拟定为中～微化岩顶标高，即确定为锚岩起始面。
4.

2.2成孔中注意事项

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2.1岩面开孔时，应减压钻进，避免产生斜孔、弯孔和扩孔现象。

4.

2.2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.

2.3清孔注意事项

4.

2.3.1在清孔排渣时，应保持孔内水头，防止坍孔；

4.

2.3.2不得用加深孔底深度的方法代替清孔；

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2.4混凝土浇筑注意事项

4.

2.4.1在混凝土浇筑前应复查沉渣厚度，若超过规定值，应再次清孔至满足要求为止。

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2.4.2混凝土应一次灌注完成，每罐间隔时间不得超过混凝土初凝时间。

4.2.5钻孔作业出现卡钻时，先轻提，轻提不动时用小冲锥设法将钻头周围的钻渣松动，或采取小量定点爆破后再提；
4.2.6成孔作业中掉钻、落物时，用打捞器具、电磁吸铁等工具打捞。当落物已被泥沙埋入时，先清除泥沙再进行打捞；
4.2.7在钻孔过程中如遇到钢板卷边时，根据卷边的程度，采用直接钻进法、冲锤法或水下切割法等进行处理。
4.2.8当人员进入钻孔处理事故时，应先检查孔内有无有害气体，并采取防毒、防溺、防塌埋等安全措施后，方可进行处理。严禁进入无护筒或无其他防护设施的钻孔中处理事故。

5、结束语

5．1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。
5．2沉桩时，锤击数应与贯入度结合起来，以防止发生卷边情况，贯入度为10mm/击控制。
5．3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。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。