围海造陆工程中桩基施工技术

摘要：近年来，沿海发达地区掀起了一股围海造陆，向海洋要土地的热潮，广东珠江口等地自20世纪80年代以来共围海造陆近2万公顷，广州市番禺区有80%的土地是历代围海形成的，文章提出围海造陆工程中桩基工程较为普遍存在的问题及解决办法，为同类工程提供参考依据。

关键词：桩基工程；潮间带；砼强度；桩基腐蚀

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）07-0055-02

1 概述

近年来，沿海发达地区掀起了一股围海造陆，向海洋要土地的热潮，如天津市临港工业区一期围海造陆工程。此项围海造陆工程最终将造陆50平方公里，是当初全国最大的城市围海造陆扩展工程。广东珠江口等地自20世纪80年代以来共围海造陆近2万公顷，广州市番禺区有80%的土地是历代围海形成的，就近期福建省而言，有罗源湾、泉州湾、湄洲湾等港口、码头及大型工业建筑，涉及大量的围海造地工程，如何解决在该地址条件下的桩基工程施工是一普遍存在的课题，主要存在以下需解决问题：（1）确定桩基成孔工艺；（2）潮间带桩身质量控制；（3）如何处理地表海水对混凝土结构腐蚀问题；（4）如何确定淤泥尚未完全固结情况下桩身负摩擦问题等，现结合罗源湾某电厂工程地质特点，探究上述问题。

2 工程地质状况简介

本工程厂区及周边地貌上属构造侵蚀丘陵、海湾滩涂潮间带与浅海地貌单元连接地带。在主厂房区域为真空联合堆载预压回填地块，其余为塑料排水板+堆载回填地块，地表均为块石回填地貌，场地理基高程约为8.5m左右。根据钻探成果，场地上部地层主要由素填土和第四系海积、冲洪积地层（Q4al～m）组成，岩性主要为淤泥、淤泥质土、粘土、混碎石粉质粘土和碎石，简述如下：

第一层素填土：新近回填，厂区陆域造地形成，开山石，未压实，颗粒级配差，空洞孔隙大，透水性强，该层平均厚度为5.50m。

第二层淤泥：该层土属高压缩性欠固结软土，不属于有机质土。该层平均厚度为9.50m；

第三层粘土：红褐色，黄褐色，可塑，湿，局部为硬塑、软塑状，平均厚度为3.1m，以透镜体形式存在。

第四层混碎石粉质粘土：紫灰色、灰黄色、褐黄色，湿，可塑，局部为硬塑状。土质不均匀，碎石含量占3.4～39.3%；该层存在粘土、粉质粘土和淤泥质土夹层，以透镜体形式存在。该层平均厚度为20.70m；

第五层碎石：该层颜色较杂，成分较杂，以凝灰熔岩碎块为主，粒径一般2～9cm，大者为11～20cm。级配较好充填有砾砂、粗砂及少量粘性土。该层平均厚度为20.55m；

第六层凝灰熔岩：该层平均厚度为3.45m；以下为强风化凝灰熔岩：紫灰色、紫红色、灰黄色，散体状、碎裂状，凝灰熔岩原岩结构较清晰，矿物成分主要为长石、石英，长石多半已风化成次生矿物，岩石极破碎，为极软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级。在下中风化凝灰熔岩：呈块状构造，岩石较致密、坚硬，岩体较完整，岩体基本质量等级为Ⅲ级。该层未揭穿。厂址区处于滩涂潮间地段，属湿润区直接临水。地下水主要赋存于第四系地层及下部基岩孔隙、裂隙中，受海水和山区、地表水和地下水侧向补给，对拟建工程起主要影响作用的是地表海水。地表海水对混凝土结构具中等腐蚀性；长期浸水状态地表海水对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性，干湿交替状态地表海水对钢筋混凝土结构中的钢筋具强腐蚀性。海水水位随潮汐而变化。平均海平面：4.06m；最大潮差：7.64m；最小潮差：2.27m。

3 成孔工艺选择况简介

经过多方的选择比较及同类土层的成功经验，冲击钻成孔灌注拉系用冲击式钻机或卷扬机悬吊冲击钻头（又称冲锤）上下往复冲击，将硬质土或岩层破碎成孔，部分碎渣和泥浆挤入孔壁中，大部分成为泥渣，用淘渣筒掏出成孔，然后再灌注混凝土成桩。冲击钻成孔灌注桩的特点是：设备构造简单，适用范围广，操作方便，所成孔壁较坚实、稳定，塌孔少，施工场地限制小，无噪声和振动影响等，因此被广泛地采用，本工艺标准适用于工业与民用建筑中的黄土、粘性土或粉质粘土和人工杂填土以及含有孤石的砂砾石层、漂石层、坚硬土层、岩层地基采用冲击成孔灌注桩的工程。目前国内采用产冲击钻机主要有两大种类，一种是冲击式钻机，配备有钻架、卷扬机、钻锤、配电箱、泥浆泵、导管等；另一种是CZ型和YKC型自动冲击钻机。本人经近5000根该地址条件下桩基工程施工经验，该成孔工艺可行，较成功的解决了回填开山石粒径800～2000mm，厚度达20米，桩长达80米的冲击成孔灌注桩。大量的工程实践证明：CZ型和YKC型自动冲击钻机对该地质特点是适合的。

4 潮间带桩身质量控制

泥浆的性能指标

项次 项目 性能指标：

1 粘度 10-25s

2 含砂率

3 胶体率 >95%

4 失水量

5 泥皮厚度 1-2mm/30min

6 静切力 1min20-30mg/cm2

10min50-100mg/cm2

7 稳定性

8 PH值 7-9

9 不同土层泥浆比重

回填块石层及砂层 1.3-1.5

淤泥层 1.2-1.3

碎石粘土层 1.3-1.4

风化石层 1.25-1.35

该工程位于罗源湾围垦造地，形成陆域，最高潮位：8.05m；最低潮位：-0.21m；最大潮差：7.64m；最小潮差：2.27m。场地受潮汐影响大，桩身强度强受影响，影响因素主要原因是在潮间带高水头，快流速，在砼凝固过程，带走砼中胶凝材料，尤其是水泥浆，导致砼强度降低。有试验表明，强度衰减非常严重（达50%以上）。以往相似工程做法是在潮间带范围内增设钢护筒等措施，该做法在成本增加的同时还有不利因素（如初凝后护筒拔出时，必然导致对砼扰动，稳定后桩周土的负摩擦。砼的充盈及桩身的水平刚度及稳定），实践证明，控制好泥浆比重及泥浆制作材料，保持孔内承水压力，注意观察潮汐变化时孔内泥浆液面变化，可以解决这一隐患，消解潮汐影响。现提供该地质条件下泥浆控制指标，供同类工程参考使用。

5 如何处理地表海水对混凝土结构腐蚀问题

主要腐蚀机理这里不予描述，主要原因是海水中盐与砼构成成分化学反应，导致砼分解降低砼强度，及海水中盐侵入砼毛细孔形成饱和溶液，在干湿交替区在温度减低时析出结晶体积累膨胀破坏砼结构。因此，控制指标主要体现为：提高砼等级（密实度）、控制原材料氯离子含量、避早强、增钢筋保护层厚度、减低水灰比，防碱骨料（防化学反应膨胀），控制水泥中铝酸三钙指标（防与水泥中钙矾石反应膨胀），钢筋中加阻锈剂等等。综合的测试砼的阻锈性能（盐水浸渍试验、浸烘及电化学综合试验）及砼性能（抗压强度衰减情况、抗渗性及凝结时间差等），通过选择原材料检验在各相关指标满足的条件下，选择外加剂，通过试验，检测砼的阻锈能力及砼性能变化。现简介该工程的控制指标，供参考。砼等级：C40，保护层厚度60mm，水泥抗酸碱盐极限浓度15000mg/l，水灰比：0.45，大掺量矿物掺合料的低水胶比砼，胶体用量320-420kg/方，铝酸三钙小于5%，砼中水溶氯离子含量小于胶体材料重的0.1%，掺高效减水剂、阻锈剂，盐水浸渍试验：0-250Mv，无锈，盐水浸烘试验：掺前后，钢筋锈蚀面积减少95%以上，电化学综合试验：电流小于150uA，抗压强度衰减：小于90%，抗渗性：不降低，凝结时间差：小于120min。

6 结语

由于负摩擦等取值，受回填材料、密实度，下卧淤泥层厚度及固结程度有较大关系，对工程无普遍性参考价值，本文仅提出该问题，负摩擦在该地质条件下是普遍存在，提请相关人员注意。经大量的工程测试，现提一参考值（20%～50%），供设计及施工人员参考选择，具体工程可通过典型试验取定。

参考文献

[1] 华北电力设计研究院.地质勘测报告.

[2] 许志雄.开山爆破石上桩基工程试验[J].福建建

筑.