錢塘江中密度粉砂土地基鋼筋混凝土板樁沉樁技術(shù)探討

摘要：本文結(jié)合作者在錢塘江北岸標(biāo)準(zhǔn)塘建設(shè)工程中的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)此項(xiàng)目中已被應(yīng)用的中密度粉砂土地基鋼筋混凝土板樁沉樁技術(shù)進(jìn)行了探討與分析，由此得出了對(duì)于這項(xiàng)技術(shù)具體實(shí)施過程中的一些看法與見解，謹(jǐn)供大家作參考之用。

關(guān)鍵詞：板樁；中密度粉砂土地基；施工工藝

一、前言

錢塘江北岸標(biāo)準(zhǔn)塘建設(shè)中，對(duì)海塘底腳防沖應(yīng)用最多的處理措施是在塘前施打鋼筋混凝土板樁形成防沖連續(xù)墻和修筑排樁式丁壩。經(jīng)過不斷的探索和總結(jié)，錢塘江復(fù)雜地基上的鋼筋混凝土板樁沉樁技術(shù)漸趨完善，已在海寧鹽官秧田廟至尖山平塘頭一帶順利建成50余座排樁式丁壩。

本工程系北岸標(biāo)準(zhǔn)塘續(xù)建工程，是在海寧老鹽倉段新建6條排樁式丁壩。本文通過工程實(shí)踐，對(duì)錢塘江中密度粉砂土地基鋼筋混凝土板樁沉樁技術(shù)進(jìn)行探討，以期對(duì)類似工程施工有所幫助。

二、工程區(qū)域水文地質(zhì)情況

工程區(qū)域河段位于錢塘江河口段，受自東海傳人的潮波影響，潮汐屬非規(guī)則半日潮。海寧鹽官歷史實(shí)測(cè)最高潮位為7.66m(85國家高程基準(zhǔn)，下同)，歷年實(shí)測(cè)最低潮位為-2.33m，多年平均潮差為3.20m。近年來低水位持續(xù)偏高，目前施工區(qū)域的低水位在2.00m～2.80m之間變化。

本工程位于錢塘江河口段，是徑流、潮流共同作用的河段，以潮流作用為主。河床由易沖易淤的砂質(zhì)粉土組成，厚度不穩(wěn)定；下臥層主要由淤泥質(zhì)粘土層和粉質(zhì)粘土層組成。河床在自然狀態(tài)下沖淤劇烈，因河道寬淺，豐枯水懸殊，漲落潮流沖刷槽分歧，故主槽擺動(dòng)頻繁劇烈。錢塘江河口呈典型的喇叭形潮波變形劇烈，高度一般為1.5～2.0m，涌潮觀測(cè)最大值約為3m，行進(jìn)速度一般為5～7m／s，最大可達(dá)12m／s左右，涌潮對(duì)海塘、丁壩的破壞力極大。

三、排樁式丁壩型式

樁式丁壩的壩根塘前板樁防沖連續(xù)墻長(zhǎng)21m，壩長(zhǎng)50m(其中壩身長(zhǎng)38.5m、壩頭長(zhǎng)11.5m，壩寬6.35m)，壩頂高程3.00m，板樁頂高程2.80m；壩根塘前板樁按丁壩軸線上游側(cè)16m和下游側(cè)5m布置，樁型規(guī)格為25cm×35cm×1050cm，共計(jì)60支；壩身下游側(cè)布置密排板樁，樁型規(guī)格為25cm×40cm×1100cm，共計(jì)143支；壩身上游側(cè)(與下游側(cè)相距5.35m)每2m設(shè)置1根加強(qiáng)肋板樁，用鋼筋混凝土聯(lián)系梁和下游扳樁連成整體；壩頭板樁(長(zhǎng)18m，分上下兩節(jié)各9m長(zhǎng)，沉樁施工時(shí)現(xiàn)場(chǎng)接樁)間隔布置，下游側(cè)相鄰樁間隙為0.30m、上游側(cè)相鄰樁間隙為0.45m壩頭呈半圓形，樁型規(guī)格為30cm×40cm×1800cm，共計(jì)45支；壩身與壩頭的板樁用鋼筋混凝土帽梁連成整體。排樁式丁壩平面圖見圖1。

四、沉樁施工工藝

本次實(shí)施的排樁式丁壩保護(hù)區(qū)域的海塘為直立式塘，塘面與壩面高差4m左右，沉樁機(jī)械及輔助機(jī)械下塘采用裝石鋼筋籠修筑下塘便道；壩身沉樁便道也采用裝石鋼筋籠在壩身中間修筑。

沉樁機(jī)械選用液壓挖掘機(jī)配高頻液壓振動(dòng)打樁錘的液壓振動(dòng)沉樁機(jī)，該類沉樁機(jī)械能自行夾樁、提樁、運(yùn)輸、轉(zhuǎn)動(dòng)。本工程采用液壓挖掘機(jī)為SAMSUNG VOLVO(三星沃爾沃)M352LC型，配備的高頻液壓振動(dòng)打樁錘為MIL3000-HP型，其激振力為44T。

沉樁施工程序：[挖掘機(jī)]施工斜坡道及便道修筑→[吊機(jī)]把板樁從塘頂?shù)醯较缕脚_(tái)→[液壓振動(dòng)沉樁機(jī)液壓鉗、人工系好保險(xiǎn)繩]安裝到位→[液壓振動(dòng)沉樁機(jī)結(jié)合人工扶樁]定位→[開動(dòng)液壓振動(dòng)沉樁機(jī)]施打→，[人工取下保險(xiǎn)繩]繼續(xù)沉樁→[送樁器]振沉至設(shè)計(jì)高程。

丁壩板樁沉樁施工整體采用進(jìn)占法，每一段沉樁采用先下游再上游的作業(yè)順序。

五、沉樁施工中遇到的問題

6條排樁式丁壩的塘前板樁和壩身板樁沉樁施工均較為順利，每套設(shè)備平均一天兩潮可沉樁20支左右。壩頭板樁振沉開始后，6條丁壩均遇到了相同的問題：每支板樁振沉剛開-始時(shí)均相當(dāng)順利；當(dāng)樁底高程到達(dá)-9.50m左右時(shí)，下沉速度明顯放緩；當(dāng)樁底高程到達(dá)一10.00m左右時(shí)，持續(xù)振動(dòng)無明顯下沉。

就此情況經(jīng)分析認(rèn)為存在以下可能：1.該施工區(qū)域下臥層土質(zhì)較硬，目前使用的沉樁機(jī)械激振力不夠；2.該施工區(qū)域下臥層土質(zhì)類型不適合采用振動(dòng)沉樁；3.該施工區(qū)域下臥層可能埋藏有塊石等障礙物；4.遇到巖基。

為解決以上問題，指導(dǎo)施工工藝的針對(duì)性調(diào)整，對(duì)6條丁壩的壩頭區(qū)域進(jìn)行了地質(zhì)詳勘。

六、地質(zhì)詳勘情況

在每條丁壩壩頭板樁沉樁位置選取一個(gè)孔位進(jìn)行地質(zhì)詳勘，共勘查6個(gè)孔位，得出的各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)均比較接近，現(xiàn)取其中一個(gè)具有代表性的孔位將土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)列表如下：

經(jīng)過地質(zhì)詳勘得出以下結(jié)論：1、6條丁壩壩頭位置的地質(zhì)與其下游已完建丁壩區(qū)域的地質(zhì)差異較大，在-10.00m處出現(xiàn)中密度粉砂土；2、6條丁壩壩頭位置相互間的地質(zhì)差異不大；3、該施工區(qū)域下臥層無障礙物及巖基。

七、修正后的施工工藝

根據(jù)地質(zhì)詳勘，該施工區(qū)域下臥層存在中密度粉砂土，而且具有埋藏較深、厚度較大的特點(diǎn)。相關(guān)資料表明層厚較大的中，高密度粉砂土不適合采用振動(dòng)沉樁和錘擊沉樁施工工藝，比較適合采用靜壓沉樁和水力沖沉施工工藝。考慮到該施工區(qū)域-10.00m以上為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層，-10.00m以下為中密度粉砂土，決定采用振沉和水沖相結(jié)合的施工工藝。

修正后的施工工藝為在原先沉樁施工工藝的基礎(chǔ)上增加一套沖沉設(shè)備，沖沉設(shè)備由鋼管護(hù)筒和50m揚(yáng)程的高壓潛水泵配水槍組成。鋼管護(hù)筒直徑20cm，壁厚6mm，長(zhǎng)度13米，底部裝有帶樁尖的拍門。板樁振沉前先在沉樁軸線外側(cè)0.8m處將13m長(zhǎng)鋼管護(hù)筒振沉到-10.70m處，然后上提到-10.20m處靠管周摩擦力固定，上提過程中拍門自行開啟，此時(shí)鋼管護(hù)筒就在淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層中形成了一個(gè)下放高壓水槍和向上輸砂的通道，通過高壓水槍在中密度砂層中的擾動(dòng)，粉砂不斷隨著水流通過鋼管護(hù)筒被帶走，繼而疏松了該處土層，此時(shí)采用液壓振動(dòng)沉樁機(jī)械可以沉樁到位。

八、實(shí)施效果

根據(jù)修正后的施工工藝，一套液壓振動(dòng)沉樁機(jī)械配備一套沖沉設(shè)備進(jìn)行施工作業(yè)，通過實(shí)踐表明該沖沉設(shè)備的擾動(dòng)效果覆蓋半徑達(dá)到2m～2.5m，沖沉設(shè)備的鋼管護(hù)筒就位一次，可前后順利沉樁7～8支。采用修正后的施工工藝，每套設(shè)備平均一天兩潮可沉樁15支左右，有效地解決了中密度粉砂土地基鋼筋混凝土板樁的振沉問題。