沿海地區碎石樁施工技術研究

殷 睿

（中交第二航務工程局有限公司福州分公司，福建 福州 350000）

1 工程概況

該項目為228國道長樂外文武圍墾堤至下沙段路堤結合工程，公路為一級公路設計形式，設計車速為60km/h，標準段路基寬度為33.5m、48.5m、53m，為雙向4、6車道，沿線均設置瀝青混凝土路面。根據施工現場軟土地基的特點，共設置碎石樁77234根，樁長共127萬延米。地質環境主要為濱海沉積平原。

該項目位于長樂區文武砂鎮和江田鎮，起點位于已建成的228國道（南北澳至外文武圍墾堤段）K7+650處，路線由北向南順著現狀外文武海堤延伸至K11+700后轉而向南，沿線連續分布淤泥質粉質黏土、中細砂層。

2 碎石樁施工

該項目在試樁完成并展開大面積碎石樁施工后，施工過程中出現電流過大、電纜冒煙、電機燒毀、碎石樁無法沉管至設計深度的現象，根據以往施工經驗，懷疑實際地質問題與勘探資料不符導致無法沉管至設計深度。針對以上現象，項目部多次與參建各方（業主、設計、監理）匯報、溝通，通過方案比選，最終決定優先引進大功率樁機設備沉管，其次引進螺旋鉆機增加引孔工藝。項目部在會議后立即組織了1臺DZ150型（國內稀少）大功率碎石樁機進場，對K8+020～200位置碎石樁進行施工，仍無法沉管至設計深度。通過沉管過程狀態分析，出現上述情況表明原地勘判斷數據與實際地質差異性較大。為此，項目部相應組織了1臺地質勘探鉆機進行動探，通過地質鉆探機對沿線地質勘探表明，在處理范圍內，有較厚砂層處于密實狀態。對此，經各方商議，一致同意增加引孔工藝進行碎石樁施工。

試樁目的在于確定工藝參數，為碎石樁的正式施工提供指導[1]。經鉆孔分析結果可知，K8+020～K9+425及K9+910～K11+600兩段含有細砂層，厚度普遍介于10～17m并集中在路基表層，下部主要以淤泥質黏土軟土層居多。K9+245～K9+910段的環境特殊，均在海堤堤內泄洪帶內部，主要有淤泥②-1軟土層，不具有足夠的穩定性，下部則為細砂層；K11+600～K12+380段南段的地質條件欠佳，分布有粉細砂①-7層，并含有細砂層。

根據該項目各段的路基情況，從中選擇具有代表性的路段用于工藝性分析，各區段的碎石樁數量均為5根，具體布置方案：K8+080～K8+100段，平均樁長13.25m，碎石量8.9m3；K9+680～K9+700段，平均樁長8.5m，碎石量18.6m3；K12+080～K12+100段，平均樁長13.5m，碎石量16.2m3。

考慮到試驗結果可靠性要求，碎石樁試驗時選擇多種工藝參數，即不同的振動提管速度以及高度。經試驗后整理所得結果，確定合適的提管速度、留振次數以及投料次數。為給后續分析提供指導，要求各樁的工藝信息均要得到完整的記錄。對此，制定振動沉管碎石樁工藝流程，具體內容與操作順序如圖1所示。

圖1 振動沉管碎石樁施工流程圖

2.1 測量放樣

施工人員經過精確測量后，放出樁位中心線與邊線。將現場清理干凈，并檢驗地面標高情況，符合要求后設置排水系統，以免施工現場出現積水現象；以布樁圖為基本指導，使用鋼尺布樁，并加強測量。確定打樁方向，采取的是由海堤側向內湖側的方法。

2.2 引孔機引孔

根據測量測放出來的點位，將引孔機就位，調整鉆桿垂直度，長螺旋鉆頭對準樁位點，鉆孔時先慢后快，可以減少鉆桿搖晃，也可檢查鉆孔的偏差，以便及時糾正。在鉆桿上標出每1m的刻度，作為控制樁長的依據，引孔至設計深度后將鉆桿旋出，至下一個點位重復此操作，施工過程中注意對樁位控制點的保護，以便對樁位的復原。引孔示意圖如圖2所示。

圖2 引孔示意圖

2.3 打樁機就位

做好打樁前的準備工作，校正樁管的長度并檢驗投料口所在位置的合理與否，檢驗地面高程，明確該指標與設計樁頂標高的關系，在套管上做好標記，即確定樁頂與樁底兩處的具體位置；以樁位標記為參考，合理移動樁機位置，要求與打樁線相對齊；在卷揚機的輔助下合理移動導向架，目的在于令樁管與打樁點相對齊，與此同時將卷揚機離合器剎緊；通過人工作業的方式完成樁管前端預制樁頭的安裝作業，其必須與地面樁位對齊；做好上述工作后，安排監理工程師全面檢驗施工質量，符合質量要求后即可進入下道工序。

2.4 振動沉管

評定地面高程與設計樁底高程兩項指標所具備的關系，將設計深度線準確標記在套管上，便于施工人員直觀地檢查套管入土深度[2]。隨后在樁錘電機的帶動作用下令樁錘發生振動，樁管有序下沉。此時需加強對下沉速度的檢測與控制，將樁號、沉管速度及深度信息記錄完整。檢驗樁底所處位置，若已經到達設計深度處，應將實際施工情況告知監理，確認無誤后簽字。此后，再繼續下沉，最終使樁底完全穿透軟弱土層即可。通過如下方法判斷終孔深度：振動沉管所處位置為設計深度處并且不停振，此狀況下施加靜力，當樁管不再發生下沉現象，同時打樁機設備的前端略微上翹，則表明達到終孔深度要求。

2.5 成孔、灌石

樁管到達指定深度后，需適當向上拔樁管，目的在于破壞樁管的真空狀態，從而實現減小起拔摩阻力的效果。此后再結束振動，將級配良好的碎石灌入樁管，兼顧理論值與充盈系數，經計算后確定合適的灌入量。將現場信息記錄好，要求各樁的碎石充盈系數均要滿足設計要求，不可出現前期大、后期小的問題。施工作業時，應考慮每米的計算方量，以該值為基準標定裝載機料斗，目的在于提升投入碎石量的合理性。

2.6 拔管

以管長的1/3為基準，若灌入的碎石高度超過該值，則滿足拔管條件，要求單次上拔量約為1m，拔管必須做到勻速，具體為1.5～3m/min，留振10～20s，要求振動作業在各個施工時段具有均勻性。施工現場應安排專員記錄信息，如碎石灌入量、拔管速度等，形成完整的施工日志。在下次拔管前安排人員完成碎石的灌入作業，每1m樁長所對應的灌入碎石量設定為0.24m3，遵循拔管、壓管、振密、灌入碎石的工藝流程，經施工后最終到達樁頂即可。

2.7 成樁、樁基移位

首根樁成樁后，應將打樁機轉移到下一施工樁位處，采用上述提及的方法施工作業，各樁施工時均要將信息完整記錄。

2.8 質量檢測

碎石樁施工控制指標較多，總結出各項指標及其對應的標準，具體如表1所示。

（1）利用鋼卷尺工具可完成對樁長、樁徑與樁距3項指標的測量，使用吊線錘檢驗樁的豎直度，碎石灌入量則通過鏟斗計量。

（2）成樁30d后，應檢測樁身的密實度。此處采取的是重型動力觸探的方式，貫入量100mm，并滿足錘擊數至少為5擊的要求。

（3）成樁30d后，要通過標準貫入試驗評定樁間土的施工狀況，嚴格控制檢驗深度，不可比地基深度小。

表1 碎石樁施工質量標準表

（4）成樁30d后，應組織載荷試驗，通過此方式檢驗樁和復合地基兩部分所具備的承載力。根據沿海地區的地質特點，要求單樁承載力為95kN，復合地基承載力為150kPa。檢驗過程中產生的信息都要得到完整記錄，若檢測結果偏離設計值，要靈活調整沉樁工藝，并再次檢驗試樁施工質量，最終各項指標均要與設計要求相符。

3 碎石樁施工過程質量要點

（1）起重設備工作過程中要具有平穩性，導向架與地面始終保持相垂直的空間關系，偏角不大于1.5%；檢驗成孔中心，要求與設計樁位產生的偏差不大于50mm，且樁徑偏差不大于±20mm[3]。

（2）反插作業區域為樁底1.5m以內，目的在于擴大樁的端部斷面；穿過淤泥夾層等地質狀況特殊的區域時，需適當放慢拔管速度，且在原基礎上減少拔管高度。

（3）提升與反插均要遵循速度均勻的原則。

（4）樁管內有填料時才具備振動拔管的條件，避免斷樁現象。

（5）振動成樁至地面時，施工人員需向下復振1m，此舉目的在于提升地表處樁結構的完整性，避免凹樁。

（6）檢驗實際灌入量，若未達到設計要求，則要將樁管打入，向其中補充適量碎石后再次復打；除此之外，在旁邊補樁也是可行的方式。

（7）結束樁頂施工作業后，應及時清掃頂部松散土。以施工進度安排為基本指導，每日開工前復核樁機，若存在異常之處需分析原因并采取處理措施，在確保施工質量的基礎上，盡可能縮短施工時間，以提升工程效率。

4 結束語

軟土地基施工條件欠佳，設置碎石樁可有效提升地基的穩定性，通過對軟土的加固處理，形成穩定性較好的復合地基，為施工作業創造良好條件。文章從工程實例出發，結合沿海地區的實際地質情況分析碎石樁施工的基本工藝特點，為其他類似地質的項目提供施工前的方案試驗段比選，在提高施工效率、降低施工成本、保證施工質量等方面提前考慮規劃，從而保證碎石樁施工的順利進展。