印尼芝拉扎沉管碎石樁綜合技術研究

◎ 曹增強 中國水電基礎局有限公司

沉管碎石樁具有作業規范化、程序化和標準化的特點，和傳統的施工方式相比工藝更加簡單。所以，通過加強對沉管碎石樁技術的綜合應用研究，能夠提高工程施工效率，減少污染并保證施工質量。

1.沉管碎石裝綜合技術理論

碎石擠密樁技術在的成樁會利用周圍砂土、粉土層擠密、振密作用，將碎石壓入提升砂土、粉土層的密實度，滿足加固要求。施工中為滿足排水需要，專門設置碎石擠密樁增強體，消散砂土、粉土層的孔隙壓力，控制地層液化。碎石擠密樁增強體也會和砂土、粉土共同承擔荷載作用，形成碎石擠密樁復合土層。

1.1 擠密作用

沉管碎石樁的成樁過程中，樁管會擠向周圍涂層，從而對周圍的沙土、粉土施加極大的橫向擠壓力，土層的孔隙在擠壓作用下明顯減少，并增加密實度。

1.2 排水降壓

碎石擠密樁對沙土和粉土加固時會使用碎石、礫石和卵石，這些材料都有較強的過濾性，填充入樁孔內就可以在地基中構成豎向排水降壓通道，加快地基的排水速度，避免周圍產生過高的孔隙水壓，從而避免沙土、粉土出現液化。

1.3 預振效應

成樁過程中振動錘能使填料和地基土在擠密的過程中獲得比較強烈的預振效果，也可以避免砂土和粉土液化。

表1 振動沉管碎石樁初擬參數

圖1 沉管碎石樁施工工藝流程

2.施工準備

本工程是位于爪哇島中部的芝拉扎的火電站工程，由于工程地層為粉砂層，很容易出現液化的問題，所以采取了沉管碎石樁地基處理方案，保證地基質量。

2.1 場地和電力供應

該工程的施工平臺是在設計區域范圍內繼續向外擴展5米，確保施工平臺的堅實度和平整性，為30-50T履帶式行走車提供作業條件。施工中使用柴油發電機供電，滿足沉管樁機、供水泵、排污泵和夜間照明的需要。

2.2 施工的設備選擇

施工中使用D508型振動沉管機進行碎石樁的施工工作，以滿足底層、管徑、樁長、樁間距等施工工藝參數要求。樁機的最大功率為185KW，并使用60 0K W柴油發電機作為電源。沉管碎石樁的虛擬參數見表1。

2.3 施工流程

施工先完成供電系統建設、樁位測放和設備進場組裝，然后再進行相關施工工作，施工工藝流程見圖1所示。

3.造孔施工工藝

造孔施工中依次完成定位、就位調整、套管下沉，并且針對施工中的特殊情況也要做好處理。

3.1 定位

定位工作中測量人員利用軸線控制點確定樁位，做好樁位標示上報給工程師。為確保測量工作的準確，還需要按照樁位要求使用全站儀進行控制放樣工作，保證樁位的準確。

3.2 樁套管就位調整

將樁管吊入卡樁鉗口，然后將樁管緩慢沉降到樁管底活瓣距離地面10厘米位置后夾緊管樁，利用微調樁機使活瓣對準樁位，然后將樁管向土中沉入0.5-1.0厘米，利用樁的兩個正交傾斜面校正樁身的垂直度，控制偏差在1%以下再進行振動。

3.3 特殊情況處理

振樁的過程中，如果發現下沉速度突然降低，可以判斷遇到硬土層，此時應該停止下沉并將管樁向上提升0.6-1.0米，然后重新以較快的速度振動使其下沉，從而打穿硬土層保證施工進行。沉樁的過程中也可能會遭遇中密度的細砂、粉砂等硬夾層，如果硬夾層的厚度超過1米，就容易出現長時間難以穿透的情況，而且繼續沉降很容易導致樁頭和裝機損壞，不利于工程施工的質量控制，此時應該組織技術團隊和相關人員結合實際情況采取措施。硬層的施工效率比較低，施工非常困難，為此可以采用在樁管管壁的四周設計加工風管、水管的方式，滿足加風和加水的要求，加快造孔的速度和提升施工進度。

4.填料和加密方法

4.1 終孔投料

在樁管的灌入量達到了設計高程時就要及時停止振動，假如樁管并不能容納全部的砂石料，剩余的砂石料可以在管樁提升之后通過振動擠實再進行補充。

4.2 振密

第一次振密的時候要將管樁提升1-2米，提升時自動打開活瓣，使樁管內的砂石料流出；將樁管降落至孔底，振動擠壓持續20秒左右，振動過程監視料斗中砂石料的變化，如果發現砂石料沒有減少說明活瓣沒有打開，為此需要提升樁管，直到樁尖完全打開。之后每次將樁管提升1-2米，反插0.1-1.0米，并留振10秒左右，提升的速度控制在1-3m/min。

4.3 拔出裝套管

重復填料和振密兩道工序可以使樁管向下振動，完成碎石的補充，使樁體增長，直到將樁套管拔出地面，最終使碎石樁完成轉移到下一個樁位。

5.施工中技術控制和分析

5.1 施工技術要求

施工中振動碎石樁樁頂和樁底時，必須嚴格根據設計圖紙控制高程，保證樁位呈正方形布置，樁的中心距、樁徑和樁長必須要滿足設計要求，測量工作中工程師需要根據樁孔坐標進行精確放樣。

5.2 施工中的特殊情況處理

5.2.1 樁身縮頸處理

如果出現樁身縮頸的情況，需要控制拔管速度在0.8-1.5m/min進行拔管，每次拔管0.5-1.0米左右后，原地振動30秒，反復進行上述工序，直到將樁身全部拔出地面。還可以使用反插法克服縮頸，可以對出現縮頸的部位進行局部反插，也可以使用全部反插法，從樁端到柱頂全部進行反插，開始拔管1米，然后再反插到底，之后每次拔管1米再反插0.5米，直到將樁身全部拔出。最后還可以使用復打克服縮頸，使用局部復打時，控制樁身超深1米；使用全復打法，將同軸沉入原深度，并向其中灌入相同的石料。

5.2.2 樁身斷樁處理方法

如果出現斷樁的情況，就要將填料分批次加入，原則上采取少量多次的方法。每次深度樁體沒有達到規定的密實電流就要繼續加料，并繼續振實。

5.2.3 碎石擠密樁灌料不足

施工過程中需要做好對電力和灌料的控制，必須要控制振密過程中的密實電流，加料不能過猛，采用勤加料的原則，分多個批次進行加料。每個振密段需要控制在50厘米以內，碎石的粒徑控制在5厘米，控制含泥量在5%以下。

5.3 施工質量控制方法

5.3.1 樁位偏差

施工中可能會出現樁位偏差的情況，必須在施工中做好監控，并及時糾正偏差。如果由于土質不均導致造孔時向土質更軟的一側偏移，可以采取設備向硬土一邊造孔的方式，偏移量可以在施工現場靈活控制。假如由于套管彎曲或者振動器變形造成套管和振動器并不在一條垂線上，則要調直套管和修理振動器。如果在施工結束時發現樁位偏移過大，應該找準樁位重新進行造孔工作。

5.3.2 樁長控制

樁長的控制需要使用鋼尺丈量，然后在套管上作出長度標記，一般控制1米為一段，作為操作人員控制套管入土深度的標記。施工時，應該注意地面高程的變化情況，而且要依據地面高程確定造孔的深度。施工中如果發現地面下沉或者有淤積抬高，就需要調整套管的入土深度以保證成樁的長度。

6.結束語

經過研究，發現粉砂層中使用D508沉管樁機僅僅適合使用在孔深小于15米的碎石樁造孔施工，如果孔深超過15米，會出現造孔困難的情況。對于15米以上孔深施工中，應該使用更大功率的沉管樁機。經過施工后的檢測，彈性模量、承載力都符合設計要求，證明沉管碎石樁能夠提升地基的承載力，并且降低沉降量，也能防止地震液化。