沿海地區(qū)淤泥地質(zhì)預應力管樁施工技術(shù)研究

藍煌展，焦曉兵，李定君，李偉雄，丘熠東，駱森毅，葉彥彤，王 祥

（中建八局（廈門）建設(shè)有限公司，福建 廈門 361000）

1 工程概況

寧德建發(fā)·天行璽院項目位于寧德市東僑經(jīng)濟開發(fā)區(qū)天山路北側(cè)、王坑路東側(cè)，場地原為沿海灘涂地質(zhì)，后經(jīng)回填形成水田、耕地、池塘等，現(xiàn)已重新回填。本項目基礎(chǔ)形式為樁基礎(chǔ)，用地面積85 885.4m2，預制管樁總根數(shù)為3 217 根，如圖1，2 所示。

圖1 項目整體效果

圖2 項目用地現(xiàn)狀

2 工程難點

1）場地表層為回填土及淤泥質(zhì)土，埋藏較深且厚，流塑性強，地基承載力不足，易造成陷機；場內(nèi)無運輸?shù)缆罚竭\輸較困難；淤泥層厚11.30～33.40m，平均層厚22.27m。

2）對比相鄰地塊項目，采用傳統(tǒng)預制管樁樁基施工工藝，出現(xiàn)大量Ⅲ類樁，造成大量經(jīng)濟損失及工期浪費。因此提高淤泥地質(zhì)下預制管樁Ⅰ類樁的成樁合格率具有現(xiàn)實意義。

3）按傳統(tǒng)經(jīng)驗，淤泥地質(zhì)中管樁施工不當將引起大面積管樁偏位斷樁現(xiàn)象，直接影響工程Ⅰ類樁成樁合格率，從而影響主體結(jié)構(gòu)安全性。

3 施工工藝流程

施工方案確定→施工準備→基坑支護→單、雙軸攪拌樁土體加固、基坑開挖→超挖換填→平整場地→試樁→確定管樁樁長→施工配樁選擇→確定沉樁順序→設(shè)置應力釋放孔和防擠溝→樁位放樣→樁機就位及樁位復核→吊裝及樁尖安裝→壓樁→接樁及送樁→單軸攪拌樁土體加固→承臺開挖。

4 操作要點

4.1 施工方案確定

施工前進行現(xiàn)場考察，結(jié)合地勘報告，經(jīng)設(shè)計、地勘、施工單位、業(yè)主、監(jiān)理五方集中討論，召開樁基施工專項會議，提出樁基施工方案，研究施工方案可行性，同時對比該地區(qū)多種基坑樁基施工過程出現(xiàn)的問題，總結(jié)經(jīng)驗，改變原有施工方法與施工順序，采取先進行基坑支護后開挖承臺底換填砂包土，進行樁基施工和承臺開挖，減弱擠土現(xiàn)象，加快樁基施工速度和成樁質(zhì)量。

4.2 施工準備

場地實現(xiàn)“三通一平”，場地平整坡度小于1/100。由于錘擊樁機荷載較大，在軟弱地基上行走可能造成樁機下陷，為此現(xiàn)場可采用砂包土進行地表鋪設(shè)并壓實，以保證地表達到設(shè)計要求的耐地力（一般不小于18t/m2）。

4.3 采用單軸及雙軸攪拌樁對土體進行加固

4.3.1 確定單軸及雙軸攪拌樁加固方案參數(shù)

由于飽和軟土存在流變和蠕變特性，在后期土方開挖過程中，隨著開挖深度增加，軟弱土層可能向開挖一側(cè)位置滑移變形；土方開挖到一定程度時，管樁在較大側(cè)向滑動推力作用下產(chǎn)生側(cè)向位移，使開挖區(qū)域周邊管樁向開挖區(qū)域中心彎曲傾斜，當側(cè)向位移量超過一定量時，管樁樁身會出現(xiàn)斷裂。因此根據(jù)項目巖土工程勘察報告、相關(guān)地基土層物理力學指標、顆粒分析、巖石試驗及原位測試數(shù)理統(tǒng)計表，對土層物理力學指標進行分析，發(fā)現(xiàn)淤泥質(zhì)層黏聚力c=8.5kPa，內(nèi)摩擦角φ=2.34°，取原狀淤泥土作為試塊，注漿后進行直接剪切試驗，確定單軸及雙軸攪拌樁加固方案參數(shù)：水泥摻入量為20%，水灰比0.5∶1。

后期通過試驗，支護水泥攪拌樁施工完成后發(fā)現(xiàn)，管樁樁身所處淤泥層的黏聚力及內(nèi)摩擦角分別為31.56kPa 和26.59°，土體力學性能大幅改善，有效解決土方開挖時淤泥土側(cè)向位移造成的管樁偏位。

4.3.2 確定單、雙軸攪拌樁加固范圍

土體加固固化深度根據(jù)基坑開挖深度及管樁樁頂所處埋深范圍確定，盡可能使所有管樁樁頂落在加固區(qū)域內(nèi)，采用單、雙軸攪拌樁機，樁機葉片直徑500mm，單軸水泥攪拌樁樁徑為500mm，間距400mm（350mm），搭接100mm（150mm），如圖3～5 所示。

4.4 土方換填

對樁頂以下1.5m 范圍內(nèi)的淤泥質(zhì)土進行換填，開挖層為流塑性淤泥，為滿足樁基施工需要，開挖至墊層底以下約1.5m，并采用砂包土及片石換填至墊層底標高，在開挖完成區(qū)域當天及時進行換填施工，防止基底泡水。開挖及換填施工標準如下。

圖3 現(xiàn)場攪拌樁樁位布置

圖4 坑中坑水泥攪拌樁樁位置

1）主樓區(qū)域開挖底標高為黃海高程-1.000m，暫定換填1.5m，換填完成面標高為黃海高程0.050m。

2）地下室裙樓區(qū)域開挖底標高為黃海高程0.400m，暫定換填1.5m，換填完成面黃海高程為1.900m。

4.5 樁基施工

1）隨著樁基不斷被壓入孔洞中，厚淤泥地質(zhì)條件下管樁基礎(chǔ)擠土現(xiàn)象明顯，這些壓力易導致土體隆起，引起斷樁風險，合理布置沉樁順序?qū)Τ蓸顿|(zhì)量起關(guān)鍵作用，因此，在厚淤泥地質(zhì)條件下開展預應力樁基礎(chǔ)施工過程中，結(jié)合施工方案，確定每天打樁數(shù)量及打樁速度與力度等，確保土體壓力得到釋放，提升樁基質(zhì)量。

2）施工人員在焊接過程中，應確保兩樁基在同一條垂直平面上，且需保障焊接面飽滿，焊接過后要自然冷卻，以提升樁基整體質(zhì)量。避免焊縫空隙大、不平整，影響實際焊接效果。

3）限制最小樁心距，當最小樁心距未保持在合適范圍時，會導致樁基實際承載力下降，最終引起浮樁等現(xiàn)象，對此，施工人員應測量好樁基最小樁心距，確保最小樁心距為樁基礎(chǔ)直徑的3 倍，樁基礎(chǔ)的數(shù)量則不少于3 排。

4）嚴格執(zhí)行設(shè)計院、地勘、監(jiān)理、甲方等各方通過試打樁后確定的收錘標準，確保成樁質(zhì)量。收錘標準以貫入度控制為主，入土深度為輔，并嚴格按照設(shè)計圖紙及規(guī)范要求控制貫入度。根據(jù)最后3 振貫入在4cm/10 擊范圍內(nèi)，每根樁錘擊數(shù)在2 000 擊范圍。

圖5 水泥攪拌樁大樣

5）在土方開挖過程中，土方開挖必須與圍護結(jié)構(gòu)施工保持一致，不僅需綜合考慮建筑所在地周邊的環(huán)境因素，而且需掌握土方開挖順序等，做好基坑圍護工作，防止基坑變形等問題的出現(xiàn)，影響后續(xù)施工正常進行。厚淤泥地質(zhì)條件下，淤泥流動性性大，樁基土方開挖十分復雜，通過開展會議確保施工隊伍各自分工。

6）針對厚淤泥地質(zhì)條件下預應力樁基施工注意事項與砂土架構(gòu)不同，淤泥無法承載石塊重量，易發(fā)生沉降現(xiàn)象，因此在厚淤泥地質(zhì)條件下，應盡量避免用石頭鋪路，必須嚴格使用砂包土進行換填，為避免孔壁受到外力影響，除必要的鉆孔設(shè)備與機械外，其他車輛盡量不要進入地基施工場地，以免淤泥層受到外界擾動。此外，開挖過程中應避免在基坑邊緣堆土過高，防止淤泥層被擾動，施工人員應嚴格控制出土量。

7）嚴格控制制樁周邊車輛和機械走動擠壓，在制樁過程中，有關(guān)機械設(shè)備應當停放在堅實的地基上。在使用振動機前應當做好電源檢查工作，防止漏電事故發(fā)生，確保機械正常運作，利用機械進行走動擠壓過程中應控制機械運作效率，確保擠壓工作順利進行，還需做好承臺開挖的積水處理工作，確保施工場地不受污染。

5 效益分析

1）節(jié)約費用 將Ⅲ類樁補樁費用按經(jīng)驗系數(shù)進行折合，單根Ⅲ類樁補樁費用達10 500 元，Ⅰ類樁成樁率按80%計算，節(jié)約費用6 755 700 元；業(yè)主補充地基處理費用3 000 000 元。

2）經(jīng)濟效益 土方換填使用土方共計63 432m3，投入約2 537 280 元；攪拌樁土體加固共計32 600m3，總計投入約6 683 000 元；施工前提投入600 000 元，通過QC 小組活動，直接經(jīng)濟效益為1 135 420 元。

3）節(jié)約工期 通過改變樁基施工順序，避免土方開挖擾動樁基，提高土方開挖效率，避免斷樁出現(xiàn)補樁現(xiàn)象，間接節(jié)約工期30d。

6 結(jié)語

該項目采用先支護后開挖換填施工樁基，有效縮短工期，減少后期糾偏、復壓等二次工作量，極大提高飽和軟基條件下管樁施工一次合格率。針對超厚軟基地質(zhì)，在原有施工方法基礎(chǔ)上采取技術(shù)創(chuàng)新，攻克技術(shù)難題，通過實際工程檢驗，效果顯著。通過對靜壓管樁施工工序的重新梳理，總結(jié)各項施工工序控制要點，適當增加新型施工工藝，實現(xiàn)對管樁的保護，應力釋放孔的設(shè)置及單、雙軸水泥攪拌樁的加固可有效解決由于擠土效應和基坑開挖時軟弱土層側(cè)向滑移造成的管樁偏位與斷樁，帶來良好的經(jīng)濟效益和社會效益。