淺析DJP復(fù)合管樁試樁施工要點(diǎn)

韓元東

上海隧道工程有限公司

1 引言

潛孔沖擊高壓旋噴技術(shù)（DJP工法）以其成樁質(zhì)量好，施工效率高，成本低廉的優(yōu)點(diǎn)[1]，在沿海填土區(qū)域、巖溶地層有著廣泛的應(yīng)用。為了取得水泥土外樁的施工參數(shù)，并驗(yàn)證相關(guān)參數(shù)在工程地質(zhì)條件下水泥土成樁效果，檢驗(yàn)管樁超長送樁工藝、垂直度控制等是否能否滿足設(shè)計(jì)要求，在全面開工前進(jìn)行試樁非常有必要[2,3]?，F(xiàn)以廣東省深圳市媽灣跨海通道(月亮灣大道-沿江高速)工程為例，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際工況，通過試樁確定DJP復(fù)合管樁施工過程中水泥土樁、壓樁等工序的施工效率、設(shè)備配合轉(zhuǎn)換時(shí)間。從而有效控制作業(yè)時(shí)間，避免DJP水泥土樁施工數(shù)量過多，植樁時(shí)間間隔超過水泥土樁初凝，影響DJP復(fù)合管樁施工質(zhì)量。

2 工程概況

本工程位于深圳市前海合作區(qū)媽灣片區(qū)及寶安區(qū)大鏟灣港區(qū)，場地內(nèi)人工填土層成分復(fù)雜，主要有素填土、雜填土、填砂、填石、沖填土五個(gè)亞類，主要成分為黏性土、砂、碎石、塊石，且混有淤泥、磚塊、混凝土碎塊等，大鏟灣段多見塑料插板。

上述填筑物多呈混合填入，無分選、無明顯分層。勘察中依鉆探巖芯，根據(jù)其某種成分的相對多少進(jìn)行分層。需要指出的是，雖然線址范圍內(nèi)曾進(jìn)行過有組織的填方活動(dòng)，但由于填海造地階段部分地段的無序填筑以及鉆探控制范圍的局限性，上述分層資料在設(shè)計(jì)施工的使用中應(yīng)充分注意其適用性。

始發(fā)段基坑K2+126-K2+150坑底范圍為提高地基承載力、降低道路框架的絕對沉降，根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用水泥復(fù)合管樁復(fù)合地基處理。地基處理采用水泥復(fù)合管樁復(fù)合地基，水泥土樁內(nèi)插PHC管樁。水泥土樁施工工藝采用潛孔沖擊高壓旋噴技術(shù)，水泥土樁700mm，在水泥土初凝前，采用靜力壓樁法將PHC 400AB95管樁同心植入水泥土樁中，DJP復(fù)合管樁樁端持力層為⑩1全風(fēng)化巖層。DJP復(fù)合管樁在地表施工，場地標(biāo)高為4.80m，樁底標(biāo)高-31.20m~32.01m，送樁長度為27.0m~30.0m。

為保證水泥土樁成樁質(zhì)量，預(yù)制管樁送樁效果達(dá)到設(shè)計(jì)要求，項(xiàng)目部計(jì)劃在DJP復(fù)合管樁開工前，選擇3根樁作為試樁，樁長8m，芯樁樁徑400mm，外樁樁徑700mm，單樁承載力特征值1650kN，復(fù)合地基修正前承載力特征值230kPa。

3 施工要點(diǎn)

3.1 DJP水泥土外樁施工

根據(jù)圖紙樁中心坐標(biāo)，采用RTK確定地面具體樁心位置，誤差精度控制在2cm以內(nèi)，鉆塔垂直度控制在0.5%以內(nèi)。鉆進(jìn)及提升噴漿過程中，鉆機(jī)操作員通過自動(dòng)化垂直度監(jiān)測系統(tǒng)隨時(shí)監(jiān)控鉆塔垂直度，確保垂直度偏差在規(guī)定范圍內(nèi)。初始鉆進(jìn)3米深度內(nèi)，應(yīng)降低鉆桿轉(zhuǎn)速，鋼絲繩拉緊主卷揚(yáng)，防止鉆桿彎曲。在鉆進(jìn)及提升噴漿過程中，質(zhì)量員應(yīng)隨時(shí)對鉆塔垂直度進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)鉆進(jìn)困難，應(yīng)提起鉆頭，清泥，防止黏土糊住鉆頭，減小鉆進(jìn)阻力，提升下鉆效率。漿液按照參數(shù)表配置，在攪漿桶里攪拌均勻后，經(jīng)200目篩過濾，放入儲(chǔ)漿桶中。RCYT-1添加劑稱重后，先制備成水溶液，再均勻加入攪漿桶中，攪拌均勻后噴入土體。注漿泵流量穩(wěn)定后，按設(shè)計(jì)提升速度提升鉆具，控制注漿泵流量，保證漿液流量與提速相匹配，工程樁噴漿至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高以上500mm。DJP水泥土施工時(shí)，按照500mm/min的提升速度前提下，漿液流量必須保證不小于195L/min，當(dāng)漿液流量小于195L/min時(shí)，提速也應(yīng)隨之降低，以保證漿液流量與提速相匹配。流量由流量計(jì)實(shí)測，目前所有流量計(jì)均在標(biāo)定的有效期內(nèi)，標(biāo)定精度滿足規(guī)范要求。后臺(tái)操作員應(yīng)調(diào)整高壓泵壓力，使流量達(dá)到規(guī)定要求。當(dāng)高壓泵壓力突然升高，表明漿液已經(jīng)到達(dá)鉆頭噴漿口，此時(shí)后臺(tái)操作工通過對講機(jī)及時(shí)通知鉆機(jī)操作員，開始轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具30s后方可開始按照500mm/min勻速提升鉆具。

3.2 施工芯樁

水泥土外樁施工完成后立即進(jìn)行管樁芯樁植入施工，相隔時(shí)間不得超過24小時(shí)，采用靜壓樁機(jī)及超長送樁工藝進(jìn)行壓樁。根據(jù)DJP樁機(jī)成孔位置，采集其實(shí)際坐標(biāo)，使靜壓機(jī)機(jī)身與實(shí)際坐標(biāo)重合，完成就位。利用機(jī)身水平氣泡居中，以及鉛垂儀錐尖對準(zhǔn)圓心，調(diào)整機(jī)身水平及垂直度。靜壓機(jī)主機(jī)夾樁箱夾樁油缸將管樁抱住后，啟動(dòng)壓樁油缸將管樁壓入土中。在壓樁過程中一旦發(fā)現(xiàn)機(jī)身垂直度或樁位發(fā)生偏差，應(yīng)即刻將管樁拔起離開地面，繼續(xù)調(diào)整靜壓機(jī)樁位、垂直度、機(jī)身水平至精度要求后，再將管樁壓入。

當(dāng)管樁壓到夾樁箱下部時(shí)，吊起超長送樁器放入夾樁箱，開始送樁。確保管樁與送樁器同心同向，避免管樁下沉造成的管樁與送樁器脫離。送樁器下部加長段插入管樁中心孔后，啟動(dòng)靜壓機(jī)主機(jī)夾樁箱夾樁油缸將送樁器抱住，啟動(dòng)壓樁油缸將送樁器與管樁壓入土中。

根據(jù)實(shí)測地面標(biāo)高及設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高，計(jì)算出送樁器入土長度，在最后一節(jié)送樁器的相應(yīng)位置，做醒目深度標(biāo)識(shí)，利用高精度水準(zhǔn)儀，觀測最后一節(jié)送樁器壓入土體的狀況，當(dāng)深度標(biāo)識(shí)到達(dá)水準(zhǔn)儀水平絲時(shí)，停止送樁。當(dāng)送樁到樁底標(biāo)高時(shí)，應(yīng)記錄最終壓樁力值。

送樁結(jié)束后，采用靜壓樁機(jī)將第一節(jié)、第二節(jié)送樁器接頭拔出夾樁箱頂面后，將第一節(jié)送樁器拆除吊走；再用靜壓樁機(jī)將第二節(jié)、第三節(jié)送樁器接頭拔出夾樁箱頂面后，將第二節(jié)送樁器拔出地面1.0m后，將第二節(jié)送樁器拆除吊走；直至送樁器全部拔出。

4 質(zhì)量保證措施

4.1 技術(shù)控制措施

在確保DJP水泥土樁和管樁垂直度滿足0.5%的精度前提下，為確保管樁與水泥土外樁同心，一方面管樁植樁中心點(diǎn)不再依照理論坐標(biāo)，而是根據(jù)DJP鉆機(jī)成樁后的實(shí)際中心孔位，實(shí)際采集坐標(biāo)；另一方面在管樁樁頂與樁底安裝定位裝置。通過測量底護(hù)筒以上有效鉆具的剩余長度，即可控制鉆進(jìn)深度。首先鉆進(jìn)前測量樁位處的地面標(biāo)高，測量地面至底護(hù)筒頂面的距離（即機(jī)高），將有效鉆具總長度減去鉆進(jìn)深度和機(jī)高，可計(jì)算出底護(hù)筒以上有效鉆具的剩余長度。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，在底護(hù)筒頂面高度以上按照計(jì)算出的剩余長度，在鉆塔上標(biāo)記醒目的標(biāo)志。利用測量鉆具提升已知高度的時(shí)間間隔，計(jì)算鉆具提升速度。鉆機(jī)鉆塔側(cè)面都固定有爬梯蹬，是為了方便工人上下維修鉆機(jī)使用的，其間距為400mm。測量鉆具頂面在經(jīng)過不同高度的爬梯蹬的間隔時(shí)間，計(jì)算監(jiān)測鉆具的提升速度。

在確保DJP水泥土樁施工后24小時(shí)內(nèi)將管樁同心植入的前提下，根據(jù)靜壓機(jī)每天平均植樁數(shù)量，來確定DJP水泥土樁的施工數(shù)量。同時(shí)根據(jù)水泥土外樁引孔的先后順序確定植樁先后順序，做到先引孔的先進(jìn)行植樁。一旦發(fā)現(xiàn)DJP水泥土樁施工數(shù)量過多，植樁時(shí)間間隔可能大于24小時(shí)，降低DJP水泥土樁的施工進(jìn)度。引孔完畢平整場地后，測量孔口標(biāo)高，根據(jù)設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高計(jì)算出送樁長度，在超長送樁器上丈量送樁長度，并做醒目標(biāo)志線，壓入送樁器當(dāng)該標(biāo)志線達(dá)到地面時(shí)，便停止壓樁。為避免送樁超標(biāo)高，待標(biāo)志線快接近地表時(shí)，應(yīng)減小壓樁速度，緩慢送樁至設(shè)計(jì)標(biāo)高。為確保水泥土樁與管樁等長，管樁植入深度應(yīng)以標(biāo)高控制為主，壓力值控制為輔。但由于本工程場地地層變化較大，管樁進(jìn)入6-4粗砂層、10-1全風(fēng)化花崗巖持力層的深度較大，一旦DJP水泥土樁成樁后發(fā)生塌孔或長螺旋無法將全部砂土帶出地面，砂土便在樁孔內(nèi)沉淀聚集，而且厚度較大時(shí)，將對管樁靜力壓樁造成較大阻力，因此，此區(qū)域施工時(shí)應(yīng)盡快進(jìn)行植樁，若達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)高，終壓值不小于單樁豎向抗壓承載力特征值的1.2倍。改進(jìn)工藝后，耗材種類有水泥、膨潤土、粉煤灰、RC-1添加劑、水。方案規(guī)定水膠比為1.4:1，上述全過程質(zhì)量控制，由自動(dòng)化后臺(tái)帶班長負(fù)責(zé)，質(zhì)檢員全過程質(zhì)量監(jiān)控。所用耗材量單由自動(dòng)化后臺(tái)設(shè)備打印后作為資料留檔。

技術(shù)方案要求DJP水泥土施工時(shí)，按照500mm/min的提升速度前提下，漿液流量必須保證不小于195L/min。流量由流量計(jì)實(shí)測，目前所有流量計(jì)均在標(biāo)定的有效期內(nèi)，標(biāo)定精度滿足規(guī)范要求。當(dāng)高壓泵壓力突然升高，表明漿液已經(jīng)到達(dá)鉆頭噴漿口，此時(shí)后臺(tái)操作工通過對講機(jī)及時(shí)通知鉆機(jī)操作員，開始原位轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具30s后方可開始按照規(guī)定的提升速度勻速提升鉆具。上述過程質(zhì)量員應(yīng)進(jìn)行全程監(jiān)控。

4.2 工藝改進(jìn)措施

由于DJP樁端持力層分別為粗砂層、砂質(zhì)黏性土層和全風(fēng)化基巖層，地層分布有較大的差異性，導(dǎo)致靜壓機(jī)在植樁作業(yè)時(shí)部分工程樁出現(xiàn)了“送樁未能送至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高”的情況，必須制定相關(guān)的處理措施。最大限度縮短水泥土外樁成樁后靜壓機(jī)開始植樁作業(yè)之間的時(shí)間間隔，水泥土樁施工時(shí)樁底以上2m進(jìn)行二次復(fù)噴，使其漿液和砂層能夠充分拌和，特殊地層（砂層較厚、全風(fēng)化基巖層）植樁作業(yè)時(shí)，在管樁樁端焊接特制開口型鋼樁尖作為應(yīng)急處理措施。技術(shù)員負(fù)責(zé)每一道施工工序的報(bào)驗(yàn)，在報(bào)驗(yàn)前必須先進(jìn)行自檢。報(bào)驗(yàn)時(shí)要做到每道施工工序驗(yàn)收都具有可追溯性，并明確每道施工工序的相關(guān)責(zé)任人。施工現(xiàn)場的DJP鉆機(jī)和靜壓機(jī)均安裝有自動(dòng)化垂直度監(jiān)測儀，確保樁身垂直度。在DJP鉆機(jī)塔身醒目位置張貼帶有數(shù)字的反光貼，確定成孔深度。

在DJP鉆機(jī)就位準(zhǔn)備鉆孔前，對孔口標(biāo)高進(jìn)行第一次采集，根據(jù)樁設(shè)計(jì)底標(biāo)高計(jì)算成孔深度。DJP鉆機(jī)成孔后對鉆進(jìn)的成孔深度進(jìn)行查驗(yàn)，現(xiàn)場技術(shù)員使用鋼卷尺測量機(jī)高后計(jì)算成孔深度。自動(dòng)化后臺(tái)按照設(shè)計(jì)配比進(jìn)行復(fù)合漿液配制，技術(shù)負(fù)責(zé)人對后臺(tái)配制的漿液進(jìn)行定期抽查，查驗(yàn)原材的質(zhì)量、漿液配比、漿液比重和漿液流量等是否符合設(shè)計(jì)要求。待成孔深度核實(shí)無誤后通知自動(dòng)化后班組臺(tái)開始噴漿，待大功率注漿泵儀表盤數(shù)據(jù)達(dá)到設(shè)計(jì)流量和噴漿壓力后，DJP鉆機(jī)開始提升鉆具（噴漿流量、壓力達(dá)到后孔底噴漿需定噴30s）。水泥土外樁施工完成,DJP鉆機(jī)的鉆具提升至孔口后，現(xiàn)場技術(shù)員測量實(shí)際坐標(biāo)，并做好相關(guān)記錄，供靜壓機(jī)植樁時(shí)使用。

水泥土外樁施工完成,北斗系統(tǒng)生成新的實(shí)際成樁坐標(biāo)，靜壓機(jī)設(shè)備依此坐標(biāo)準(zhǔn)備開始植樁作業(yè)。在植樁作業(yè)前對每根水泥土外樁的孔口標(biāo)高進(jìn)行二次采集確定送樁深度，并根據(jù)計(jì)算后的送樁深度在超長送樁器上做好醒目標(biāo)記。靜壓機(jī)移機(jī)至樁位后，進(jìn)行二次打樁樁位放樣精度和垂直度控制。垂直度控制使用自動(dòng)化垂直度監(jiān)測儀進(jìn)行控制在允許偏差范圍內(nèi)，樁位放樣精度控制在20mm內(nèi)后方可點(diǎn)擊開始打樁。靜壓機(jī)機(jī)組人員按照正常的施工流程，開始植樁作業(yè)。

孔口標(biāo)高的抄測由現(xiàn)場技術(shù)員到現(xiàn)場使用校驗(yàn)合格的RTK儀器抄測標(biāo)高，并做好記錄供計(jì)算引孔深度時(shí)使用。靜壓機(jī)植植樁時(shí)的送樁深度由現(xiàn)場技術(shù)員根據(jù)孔口標(biāo)高和設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高計(jì)算確定，并在送樁器上做出醒目標(biāo)記。

5 結(jié)束語

本施工場地狹小，試樁間距小，經(jīng)過三根試樁現(xiàn)場計(jì)時(shí)測算，成孔用時(shí)60分鐘、提升用時(shí)55分鐘、壓樁75分鐘、拔樁45分鐘、孔間設(shè)備轉(zhuǎn)移10分鐘，一根樁總用時(shí)4小時(shí)05分。本次的3根試驗(yàn)樁的成孔、水泥土樁成樁及植入管樁的施工作業(yè)均順利完成，表明只要控制住關(guān)鍵指標(biāo)，嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)量保障措施，DJP鉆機(jī)成孔完成后，再進(jìn)行管樁施工，送樁至設(shè)計(jì)標(biāo)高，施工質(zhì)量能滿足設(shè)計(jì)要求，驗(yàn)證了DJP工法的可行性。