瀕臨長(zhǎng)江入?？诼淇?m 勁性復(fù)合樁施工技術(shù)應(yīng)用

朱王怡

（上海建工七建集團(tuán)有限公司，上海 200032）

1 工程概況

上海白龍港污水處理廠提標(biāo)改造工程C2 標(biāo)地下污水處理設(shè)施為全地下箱體，項(xiàng)目總用地面積約75000m2（不含池壁），新建結(jié)構(gòu)包括生物反應(yīng)池（地下）、二沉池（地下）、加氯加藥間（地下）、進(jìn)出通道、出發(fā)大廳等，見(jiàn)圖1。

圖1 建筑物平面布置

主體基坑開(kāi)挖平面尺寸為258m×289m，面積約7.5 萬(wàn)m2，自地面起開(kāi)挖深度為12.8～15.8m。

根據(jù)本工程基坑劃分縱向上基坑上部7m 深度范圍（自然地坪-1.1m 至標(biāo)高-8.100m）土方開(kāi)挖、降水作業(yè)及圍護(hù)樁施工非本標(biāo)段施工范圍，屬于C1 標(biāo)段施工范圍。

本標(biāo)段圍護(hù)施工范圍為坑底裙邊加固、坑中坑的圍護(hù)施工、-8.100m 標(biāo)高以下至基坑底的土方開(kāi)挖及降水作業(yè)及結(jié)構(gòu)回筑施工，見(jiàn)圖2。

圖2 C1 與 C2 關(guān)系

2 勁性復(fù)合樁概況

樁基施工使用勁性復(fù)合樁，首先用深層攪拌樁機(jī)成入孔長(zhǎng)時(shí)間注漿后攪拌均勻，在攪拌后的6h 內(nèi)，初凝前，再植入剛性樁，最后再形成勁性復(fù)合樁（柔剛復(fù)合樁）。

柔性樁為直徑700 攪拌樁，采用三軸改裝樁機(jī)（JB180）施工，剛性樁為 T-PHCC500-460（110）預(yù)應(yīng)力混凝土異形樁采用靜壓樁機(jī)施工（JNB800），接樁采用螺鎖式連接接頭[1]，見(jiàn)圖3。

圖3 勁性復(fù)合樁構(gòu)造

3 工程地質(zhì)概況

工程項(xiàng)目所在區(qū)域內(nèi)地質(zhì)土層的自上而下順序如下：①3吹填土、②3-1灰色粘質(zhì)粉土、②3-2灰色砂質(zhì)粉土、③灰色淤泥質(zhì)粉黏土、④灰色淤泥質(zhì)黏土、⑤1灰色黏土、⑤3-1灰色粉黏土夾粉土、⑤3-2灰色粉質(zhì)黏土與粘質(zhì)粉土互層。

場(chǎng)地內(nèi)地下潛水穩(wěn)定水位埋深在地面以下0.50～4.6m，標(biāo)高-2.88～1.22m。本工程地基的開(kāi)挖深度最深處為15.8m，場(chǎng)地內(nèi)有⑧2層承壓水分布，頂埋深度最淺為53.3m。

4 機(jī)械設(shè)備的選擇與改進(jìn)

柔性樁施工由全液壓步履式樁架、鉆桿、操作室組成，整個(gè)施工過(guò)程采用全自動(dòng)化控制。

動(dòng)力及轉(zhuǎn)速均達(dá)到常規(guī)設(shè)備的2 倍以上，鉆桿葉片置頂且具有高低噴漿功能確保了水泥土的攪拌均勻和水泥土樁的施工質(zhì)量。

5 大型設(shè)備落坑施工地基承載力復(fù)核

本工程樁基主要樁型為勁型復(fù)合樁，由改造三軸機(jī)及靜壓樁機(jī)兩臺(tái)設(shè)備配合完成打樁施工，其中三軸機(jī)重量為120t，靜壓樁機(jī)重量為250t，大型機(jī)械直接進(jìn)入-8.1m 標(biāo)高土層施工，該標(biāo)高土層為②3-2層及③層，對(duì)應(yīng)的地基承載力特征值分別為125kPa 及60kPa。大型機(jī)械下方墊設(shè)路基箱板10m×12m，取靜壓樁機(jī)進(jìn)行地基承載力驗(yàn)算[2]。

靜壓樁機(jī)地基承載力=2500/10×12=21kPa＜60kPa，滿足地基承載力要求。

6 承壓水對(duì)工程樁施工的影響復(fù)核

本工程場(chǎng)地內(nèi)有⑧2層承壓水，層頂埋深53.30～59.45m。

工程樁水泥用量=樁面積×樁長(zhǎng)×1.6（土體比重）×15%（水泥參量）=3.14×0.352m2×28m×1.6t/m3×15%=2.58t。

泥漿比重=（1+水灰比）/（1÷水泥比重+水灰比）（水灰比取1）=（1+1）/（1÷2.58t+1）=1.28t/m3。

樁端至承壓水壓重=土體比重×h=1.6t/m3×9.85m=15.76t/m2。

打樁地坪至樁端的壓重=泥漿比重×H=1.28×35.5=45.44t/m2。

根據(jù)勘察報(bào)告顯示承壓水水頭位置在3～12m 按3m 計(jì)算本工程水頭至承壓水高度為50.45m。

樁端至承壓水壓重+打樁地坪至樁端壓重＞1.05×50.45t。

45.44t/m2+15.76t/m2=61.2t/m2＞52.97t/m2。

故承壓水不影響工程樁的施工。

根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，水泥用量為土體質(zhì)量的15%，水灰比為0.8~1.0。下沉速度≤0.8m/min，提升速度≤1.6m/min。

7 勁性復(fù)合樁施工工藝及順序

本工程水池樁基使用勁性復(fù)合樁，樁長(zhǎng)最長(zhǎng)28m，總樁數(shù)約12418 根。當(dāng)中柔性樁選用直徑為700 的水泥土攪拌樁，水泥摻量為15%，使用一噴一攪進(jìn)行施工；剛性樁則使用預(yù)應(yīng)力混凝土異形樁。先用深層攪拌樁機(jī)成孔和注漿材料混合攪拌，在攪拌后的水泥土初凝前，植入剛性樁。

7.1 柔性樁施工

施工之前，首先根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的要求進(jìn)行測(cè)量，對(duì)第一組樁位進(jìn)行定位，按圖紙上標(biāo)注的尺寸進(jìn)行放線。

按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，求水泥用量為土體質(zhì)量的15%，水灰比為0.8~1.0。待水樁機(jī)的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)正常使用后，開(kāi)啟攪拌樁機(jī)電機(jī)，沉降的速度可由利用自動(dòng)化電子設(shè)備調(diào)節(jié)速度。下沉速率為≤0.8m/min。然后開(kāi)始執(zhí)行噴漿攪拌施工，在噴漿過(guò)程中，不斷的攪動(dòng)著水泥漿。并對(duì)設(shè)備操作情況及土質(zhì)地層變動(dòng)狀況隨時(shí)觀測(cè)，當(dāng)鉆頭下沉到設(shè)計(jì)深度的位置時(shí)，下部4m 開(kāi)始復(fù)攪，復(fù)攪完畢后開(kāi)啟上部噴頭提升鉆頭噴漿，提升速為≤1.6m/min。在噴射水泥漿過(guò)程中，不斷的對(duì)水泥漿進(jìn)行攪拌，以避免離析情況的發(fā)生，并由電腦自動(dòng)記錄當(dāng)時(shí)的噴漿量。當(dāng)噴漿量高出地面50cm 時(shí)停止噴漿。

7.2 剛性樁施工

剛性樁的施工方法如下。

（1）攪拌樁施工完成后，馬上開(kāi)始植樁（最晚不超過(guò)6h），植樁前對(duì)樁的位置進(jìn)行再次檢查。

（2）剛性樁的植入應(yīng)和水泥土攪拌的鉆孔、水泥漿噴射等保持一致性，以避免在水泥漿噴射完成時(shí)間較長(zhǎng)后進(jìn)行植樁。

（3）在植樁過(guò)程中，應(yīng)隨時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，如果偏差超過(guò)工程的設(shè)計(jì)要求就必須立即進(jìn)行校正，滿足樁的垂直度要求。

（4）樁與樁之間的機(jī)械連接采用上螺下頂式的連接，在樁之間使用環(huán)氧樹(shù)脂、固化劑按1:0.2 配合比組成的材料涂抹。

8 勁性復(fù)合樁施工要點(diǎn)

8.1 測(cè)量放線

（1）為了測(cè)量結(jié)果的精確以及方便，施工將選用全站儀，根據(jù)建立的施工網(wǎng)測(cè)放樁位；壓樁時(shí)使用經(jīng)緯儀，且測(cè)站距樁位不得大于50m。

（2）樁位測(cè)量誤差不大于10mm。

8.2 鉆進(jìn)成孔

（1）在水泥土攪拌樁施工深度的范圍內(nèi)，鉆桿使用十字刀片。

（2）在樁心定位處將鉆頭進(jìn)行定位，確保平面定位準(zhǔn)確無(wú)誤以及鉆桿的垂直符合設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)要求。平面位置用定位檢測(cè)尺確定，并通過(guò)兩臺(tái)經(jīng)緯儀互相成90°，對(duì)垂直度加以監(jiān)測(cè)和校正，垂直度偏差不超過(guò)0.5%，定位偏差不超過(guò)10mm。

（3）在鉆孔時(shí)，當(dāng)鉆頭對(duì)準(zhǔn)已提前標(biāo)好的樁位位置后，立即啟動(dòng)鉆機(jī)下鉆，剛接觸地面時(shí)，鉆孔速率要慢，下鉆的速率也要保持平穩(wěn)，同時(shí)在鉆機(jī)鉆進(jìn)中應(yīng)嚴(yán)格防止錯(cuò)位。

（4）在攪拌樁鉆進(jìn)施工時(shí)，如有卡鉆、鉆機(jī)搖晃、傾斜以及有節(jié)奏的噪音的情形出現(xiàn)時(shí)，應(yīng)立即中止鉆孔，待找出具體的原因并采取相應(yīng)安全措施后再繼續(xù)進(jìn)行施工作業(yè)，當(dāng)需停鉆進(jìn)的持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)應(yīng)把鉆桿放在地表。

（5）鉆孔時(shí)，主機(jī)的負(fù)荷載需地面狀況在施工的規(guī)定范圍內(nèi)。保持鉆桿均勻速度上下。同時(shí)提升不應(yīng)負(fù)壓力而引起對(duì)周?chē)馏w的過(guò)分?jǐn)_動(dòng)，攪拌的時(shí)間、次數(shù)等應(yīng)能保證成孔的質(zhì)量。并在滿足成孔質(zhì)量的情況下，選擇最恰當(dāng)?shù)乃俣取?/p>

（6）鉆進(jìn)至樁底后開(kāi)始反復(fù)噴漿攪拌，提升時(shí)應(yīng)在注入漿液的同時(shí)同步進(jìn)行攪拌，在水泥漿噴射完畢且攪拌鉆機(jī)提升、鉆進(jìn)時(shí)輸出電流達(dá)到于一定的電流時(shí)，可以邊進(jìn)行攪拌邊提出鉆桿。

8.3 水泥漿的制作與注入

（1）使用全封閉自動(dòng)水泥漿配制系統(tǒng)，開(kāi)始前按設(shè)計(jì)規(guī)定攪拌水泥漿液，通過(guò)貯漿桶將混合好的水泥漿貯存。

（2）嚴(yán)格規(guī)定根據(jù)設(shè)計(jì)配合比配制水泥漿的水灰比，采取合適的措施以避免水泥漿的離析，并指派專人抽檢水泥漿品質(zhì)。

8.4 植樁

（1）竹節(jié)樁應(yīng)在攪拌樁完成6h 內(nèi)完成植樁施工。

（2）應(yīng)在植樁施工前進(jìn)行第二次樁位的復(fù)核。

（3）植樁應(yīng)與鉆孔和噴射水泥漿同時(shí)連續(xù)進(jìn)行，防止植樁前水泥漿噴射完成時(shí)間過(guò)久。

（4）在剛性樁施工過(guò)程中，對(duì)樁位的定位進(jìn)行復(fù)核。并隨時(shí)檢測(cè)是否有大的偏差。一旦誤差超過(guò)設(shè)計(jì)條件，應(yīng)立即進(jìn)行糾正。

8.5 接樁

（1）樁的連接采用機(jī)械連接。

（2）接樁方式為上螺下頂?shù)臋C(jī)械連接結(jié)構(gòu)，接樁和卡扣的安裝順序必須滿足下述規(guī)定[3]：①檢查樁兩端制作的尺寸長(zhǎng)度偏差和連接緊固件，無(wú)損傷后即可開(kāi)展吊裝施工。②在拆除上下節(jié)樁兩端的保護(hù)裝置后，將接頭處的殘留物重新清洗干凈。③安裝專用插桿在上節(jié)樁的小螺帽上，再將減震彈簧、卡和中間螺母等，安裝在下節(jié)樁固定端的大螺里。④兩節(jié)樁之間采用密封材料加固，密封材料由固化劑、環(huán)氧樹(shù)脂等配置。⑤將專用密封材料均勻涂抹于下一段樁的一端，要求涂刷后要飽滿，在2min 之內(nèi)全部使用完畢，初凝時(shí)間不超過(guò)6h，終凝時(shí)間限制在12h 之內(nèi)。⑥把插件、中間套的軸線保持在同一條上，在指揮人員的指導(dǎo)下完成。慢慢插入，防止撞擊。當(dāng)插入如后，一定要能使密封材料完全溢出二節(jié)樁的連接處，且接口處沒(méi)有裂縫。

（3）由于施工因素而造成臨時(shí)停止?fàn)顟B(tài)的，須在密封材料拌和后4h 內(nèi)全部使用完成。

8.6 送樁

（1）竹節(jié)樁應(yīng)用壓樁機(jī)使用送樁桿壓到設(shè)計(jì)標(biāo)高的位置。

（2）利用水準(zhǔn)儀將樁頂標(biāo)高允許偏差控制在50mm以內(nèi)（±50mm）。

（3）將垂直度的允許偏差控制在0.5%以內(nèi)。

9 勁性復(fù)合樁與傳統(tǒng)工程樁打樁對(duì)比

與傳統(tǒng)工程樁對(duì)比有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）通過(guò)水泥土攪拌樁與竹節(jié)樁的完美結(jié)合，增大樁端阻力及側(cè)邊摩擦力，并且加固樁周土體，提高承載力。

（2）對(duì)土體的擠壓效應(yīng)較?。ㄏ葦嚢璩煽自僦矘叮瑢?duì)周邊環(huán)境影響較小，保護(hù)了周邊環(huán)境。

（3）無(wú)泥漿排放，滿足了文明施工的要求。

（4）1 套設(shè)備一天能完成約20 根工程樁，完成速度快，提高了工作效率，減少工期。

（5）內(nèi)芯螺鎖式異型樁在工廠內(nèi)進(jìn)行加工，質(zhì)量可靠，植樁采用常用的靜壓樁機(jī)，及熟悉的工藝，操作簡(jiǎn)單。

10 入坑打樁與自然地坪打樁對(duì)比

采取坑下7m 打樁減少沉樁高度，提高了樁的垂直度及偏差，提高成樁質(zhì)量。

采取坑下打樁，降低了7m 深的攪拌樁空攪部分，有效節(jié)省了水泥用量，最大限度節(jié)省了資源，也降低了施工時(shí)對(duì)周邊環(huán)境的影響。

11 結(jié)語(yǔ)

本工程采用勁性復(fù)合樁入坑打樁施工技術(shù)，目前已完成了第一施工區(qū)所有工程樁施工，解決了常規(guī)鉆孔灌注速度慢以及產(chǎn)生的泥漿污染等問(wèn)題。在后續(xù)工程中項(xiàng)目部將繼續(xù)努力，開(kāi)拓創(chuàng)新，嚴(yán)格用高標(biāo)準(zhǔn)、高水平要求自己，保持工程質(zhì)量和建筑產(chǎn)品的優(yōu)異性，樹(shù)立良好的企業(yè)形象。