摘要：衢山岛客运码头改扩建工程由浙江省岱山蓬莱交通投资集团有限公司投资建设，该项目主要包括新建1000总吨级客运泊位1个、新建栈桥并将北侧1000总吨级车渡码头泊位，改造为3000总吨级车渡泊位。本文结合该项目新建1000总吨级客运泊位嵌岩灌注桩施工实例，重点阐述了裸露基岩工况下嵌岩灌注桩的关键施工技术，可供类似工程参考和同行技术交流。
关键词：裸露基岩；嵌岩灌注桩；人造基床；冲击成孔
1、工程概况
衢山岛客运码头改扩建工程位于浙江省舟山市衢山岛西岸，衢山引航基地码头与海事码头之间。其中新建客运泊位靠泊平台规模为1000总吨级，水工结构按5000总吨级进行设计。平台长122.9m，宽21.8m，面层高程3.0m（85高程），采用高桩梁板式结构，分两个结构段，桩基采用φ1200mm嵌岩灌注桩，共112根，桩顶标高-0.1m，每个排架下设6根，排架间距7m。桩上现浇横梁，其上搁置纵梁，纵梁上搁置叠合面板，其中预制板厚250mm，现浇层厚200mm，磨耗层厚 20～75mm。新建靠泊平台结构见图1
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图1 新建客运泊位靠泊平台横断面图
本工程地基土承载力参数依据相应规范并结合相近工程建筑施工经验综合分析确定，详见表1。
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表1 桩基承载力参数确定表
根据设计图纸，新建1000吨级靠泊平台桩基采用φ1200mm嵌岩灌注桩，桩基需进入“5-4微风化花岗岩”不小于2.5m，由于新建平台前沿覆盖层较薄（约 2.5m 以内），且局部位置基岩裸露，泥面高程低（-26.1m~-6.8m），因此施工时首先要解决嵌岩灌注桩的钢护筒稳桩技术。
2、人造基床稳桩技术
依据设计图纸并结合工程实际情况以及经济因素等方面考虑，本工程裸露基岩嵌岩桩钢护筒施工采用人造基床稳桩技术；人造基床的结构组成主要考虑了水深以及水流流速的影响，确保人造基床在成型及以后嵌岩桩施工中要具有抗水流冲刷能力；与此同时，要综合考虑钢护筒震动下沉时对人造基床结构稳定的影响不能产生失稳和滑移；并且要考虑在下钻沉孔、清孔等工序施工时筒内泥面的稳定。
综合多方面因素考虑，本工程人造基床由两部分组成：（1）由于平台外侧水流流速较大，为防止基床冲刷，在平台前沿外侧采用抛石护底，抛石护底结构底标高为-26.1m，顶标高为-20.0m，外侧坡度为1:2，内侧坡度为1:1.5，坡顶宽度为3m，要求块石质量≥100kg（2）为预防成孔过程中漏孔，外侧抛石护底完成后，在内侧结构边坡与自然岩面间回填袋装碎石黏土，袋体采用 50cmx80cm 的机织布，冲盈率约为70％，袋装碎石黏土顶标高和抛石护底结构体顶标高一致，均为-20.0m。人造基床结构及施工范围见图2
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图2 人造基床结构图及施工区域平面图
3、施工平台搭设
新建1000吨级靠泊平台嵌岩桩施工平台的搭设在人造基床施工完成并稳定之后进行。施工平台在海侧的两个排架钢管桩采用φ400mmδ6mm螺旋焊管，内侧其余排架采用φ250mmδ6mm螺旋焊管作基础，施工平台的每排桩基由7根钢管桩组成，钢管桩进入人工基床深至岩石层表面，钢管之间设置剪刀撑。施工平台钢管桩（?400mm和?250mm）采用履带吊起吊DZ50A震动锤振动下沉方法埋设，由岸侧向海侧吊打，打入钢管时，应严格控制桩身的垂直度小于1%，确保钢管桩合理承载；新建靠泊平台嵌岩桩施工平台平面图见图3。
图3 施工平台平面布置图
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施工平台桩基打设完成后即可进行平台上部结构搭设；平台桩基钢管顶横向采用200*200*6*8H型钢作为主梁，间距3.5m，纵向采用14号槽钢连接，海侧10m范围间距1m，岸侧11m范围间距0.5m，主梁槽钢搁置在钢管桩事先割好的凹槽内，码头施工水域泥面标高较大，靠泊码头平台上下游长122.86m水域泥面标高高差10m，对施工平台搭设影响较大，为确保施工平台的稳定，在平台北侧及海侧设置斜撑提高整体稳定性，斜撑间距为7.0m。钢平台两侧安装栏杆，栏杆固定在主梁槽钢上，每2m一道，栏杆高度1.2m，横向设置两道水平撑杆，间距0.6m，栏杆涂黑黄油漆，外侧挂安全网。新建靠泊平台嵌岩桩施工平台见图3、图4。
图4 施工平台构造图
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4、钢护筒埋设
护筒埋设在施工平台搭建完成后进行，护筒内径为Φ1200mm采用8mm厚钢板卷制，每节长度1.5m，结合现场地质和实测水深情况，护筒埋设长度为9~15m，埋设前预先焊接成3m~6m每段；采用80t履带吊起吊DZ50A震动锤振动下沉方法埋设，入土深度3~4米以上（沉至岩石表面），护筒下沉前采用全站仪精确定位，确保护筒中心和对应的嵌岩桩中心重合，按规范要求控制好护筒平面偏差和筒身垂直度，下沉过程中如果发现偏差不符合规范要求，则采用振动锤拔起后重新打设。为保证刚度，在钢护筒顶部和底部加焊加强圈，加强方法为护筒顶部和底部1m范围内外加厚度16mm钢套管。要确保护筒底埋入人造基床直至岩石表面，保证护筒位置平、直、稳固、准确、不偏位；护筒打设到位以后采用全站仪对位置进行复核并及时采取固定措施。
5、嵌岩灌注桩冲击成孔
按设计要求灌注桩需嵌入中风化岩层或微风化岩层，并按嵌入岩层的深度要求确定实际桩长。岩层起算点可参考如下方法判断：根据进尺速度及地质报告，初步判断已进入岩层后，对岩层进行取样，观察、测试取样岩块的风化程度、强度等情况，符合中风化或微风化岩层特性的，可判断为中风化或微风化岩层，并从该处开始计为中风化或微风化岩层起算点。
本工程嵌岩灌注桩成孔采用冲击锤成孔，钻机采用GPS-20型冲击钻，配置φ76-78mm冲击锤。桩基就位后调整桩架，确保锤中心和护筒中心一致，偏差在允许范围内。本工程嵌岩桩需嵌入中风化岩层或微风化岩层，并按嵌入岩层的深度要求确定实际桩长。岩层起算点可参考如下方法判断：根据进尺速度及地质报告，初步判断已进入岩层后，对岩层进行取样，观察、测试取样岩块的风化程度、强度等情况，符合中风化或微风化岩层特性的，可判断为中风化或微风化岩层，并从该处开始计为中风化或微风化岩层起算点。
由于本工程嵌岩桩施工区域覆盖层较薄且局部为裸露基岩，并考虑到人造基床底面自然泥面起伏不平，因此在成孔过程中要特别主要孔内液面情况，原则上采用原土造浆，实时采集孔内泥浆并根据实际情况适当添加膨润土或黏土确保泥浆的稠度。
6、清孔
冲孔到设计标高时，通过岩样分析桩底是否达到设计要求的嵌岩深度；若符合设计要求则停止钻进，此时控制冲击锤反复以小冲程冲击挠动桩底沉渣，采用泥浆泵反循环置浆法清孔，直到孔底沉渣的厚度、孔内泥浆比重和含砂率符合设计及规范要求。在钢筋笼安装后及时进行二次清孔，此时应注意维持孔内液面高度，控制护筒内外水头差，避免坍陷。嵌岩灌注桩的各项检验指标应严格按设计和规范要求控制，其质量应符合《港口工程桩基规范》、《水运工程质量检验标准》的相关规定，主要指标见表2：
表2 灌注桩质量检验主要标准
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7、钢筋、混凝土工程
（1）钢筋笼制作及安放
冲孔桩钢筋笼制作所选用的钢筋原材料需确保质量复检合格，钢筋笼在制作场地加工制作。钢筋笼的制作偏差范围控制如下：
主筋间距： ±20mm 箍筋间距： +0~-20mm
钢笼长度： ±10mm 钢笼直径： ±10mm
焊接长度： ≥10d
钢筋笼标准段制作长度为12m，为确保钢筋笼在转运或吊装时整体稳固不变形，在笼内每间隔3m架设十字撑，十字撑采用12#槽钢焊接成型，在钢筋笼下放时逐个将十字撑割除，避免碰撞混凝土浇筑导管。钢筋绑扎好后按设计要求进行声测管的固定，声测管采用推插式专用钢管，检查管底密封性，确保管身与钢筋笼绑扎牢固，避免钢筋笼下放时产生偏位。钢筋笼安装到位后将声测管上口封闭，避免杂物进入管内影响声波检测效果。
（2）水下混凝土灌注
水下混凝土灌注是灌注桩成桩过程的关键工艺，灌注前要做好充分的准备工作和技术保证措施，本工程采用商品砼，混凝土强度等C35，坍落度控制在180~220mm，用砼搅拌运输车运至现场，导管水下砼灌注。
在导管安装好后，混凝土浇筑前需对导管做，确保导管整体密封性良好不漏水；导管的顶部安装一个容积为2m3的料斗，根据桩径计算好首罐混凝土方量。首罐混凝土浇筑时，提升导管时管口底部离孔底30-60cm；斗内混凝土注满后抽掉隔水栓同时打开料口下口下口的阀门，使斗内混凝土直冲孔底，并保证斗内混凝土连续供应。每次提升导管时，用测绳测量导管长度，控制导管埋深2-3m。
8、嵌岩灌注桩质量检测
（1）灌注桩桩身质量应满足下列要求：
1）强度等级满足设计要求；
2）无断层或夹层；
3）桩顶锚入结构的长度和桩顶主筋锚固长度符合设计要求。
（2）桩身完整性检测
灌注桩桩身完整性检测数量为全部桩基，检测方法应符合《港口工程桩基规范》、《港口工程桩基动力检测规程》、《水运工程混凝土结构实体检测技术规程》的要求。本工程φ1200mm 嵌岩灌注桩均采用超声波检测法，桩基内需预埋声测管，具体要求如下：
1) 声测管选用钢质管，壁厚不小于 1.2mm，内径可为 50~60mm；
2) 声测管下端埋至桩底，上端高于桩顶 300mm 以上，下端封闭，上端应加盖，管内无异物；
3) 声测管置于灌注桩钢筋笼内侧，并与钢筋笼焊接固定；
4) 每根灌注桩预埋 3 根声测管（正三角形布置），声测管间应保持平行；
新建1000吨级客运靠泊平台，嵌岩灌注桩声测管检测共112根（检测频率100%），其中2根桩为Ⅱ类桩，其余均为I类桩，符合设计及规范要求。
9、结语
衢山岛客运码头改扩建工程桩基工程从2018年7月2日开工至2018年11月12日结束，整个工程于2019年7月19日完工；其中桩基工程施工是本工程施工的重难点，通过该工程裸露基岩工况下嵌岩灌注桩施工实例，证明在裸露基岩或浅薄覆盖层工况下采取人造基床进行嵌岩灌注桩钢护筒稳桩措施是可行的，施工工艺简单、减少大型船机设备投入，降低工程成本；同时，本工程钢平台的搭设、复杂地质条件采用冲击成孔的工程实例也能够对沿海地区桩基施工起到借鉴作用，为今后类似工程提供了有价值的参考。
参考文献：
[1] JTS167-4-2012，港口工程桩基规范[S].
[2]余振刚.外海深水裸露基岩大直径嵌岩桩施工关键技术研究[J].港工技术与管理，2007.08
[3]王旭东.海上深水裸岩基础灌注桩施工平台搭设及钢护筒植入[J].港工技术与管理，2018.04