樁基礎技術在敖江流域防洪治理工程中的應用

鮑協武

(福建省明興工程建設有限公司，福州 350001)

0 引 言

地基基礎是整個建筑物的一個重要組成部分，它與建筑物的安全和正常使用有著密切的關系。樁是一種人為在地基中設置的柱形結構，單根或數根樁與連接樁頂的承臺一起構成了樁基礎，其作用是將上部結構的荷載通過上部軟弱層和易壓縮層傳給深層強度高、壓縮性小的土層或巖層。樁主要靠樁側摩阻力和樁端阻力的發揮，承擔豎向荷載。樁基礎是把建筑物支承在樁基上，荷載通過樁傳遞到深層處土體，從而保證建筑物滿足地基穩定和變形容許量的要求。

樁基礎施工技術有著較強的靈活性和實用性，成樁技術的進步，使樁基具有突出的承載力高、變形量小，抗液化、抗拉拔能力強的優點，促使樁基礎技術迅速廣泛應用于各種工程中。科學應用樁基礎技術是保障工程施工安全性和質量的關鍵。在復雜的地質條件和地下環境中，應綜合考慮工程地質與水文地質條件、上部結構類型、使用功能、荷載特征、施工技術條件與環境等；應因地制宜、合理選擇樁型、成樁工藝和承臺型式，優化布樁，節約資源，并強化施工質量控制與管理，完善具體施工流程，進而提升建筑物的承載能力，避免產生建筑物沉陷等嚴重質量問題。

1 工程概況

連江縣敖江流域防洪治理工程(浦下至烏石浦、文新段)位于連江縣敖江下游城區段左右岸，浦下-烏石浦段位于敖江鎮浦下村至烏石浦水閘，工程防洪標準為30a一遇，排澇標準為10a一遇，主要建筑物級別為3級。主要建設內容為新建堤防總長1714m，樁號PX0+000-PX0+233及PX0+470-PX0+670為鋼筋混凝土扶壁式擋墻，PX0+671-PX1+714為土堤；重建浦下水閘一座，水閘凈寬為5.0m；重建烏石浦水閘一座，水閘凈寬為30.0m(5孔×6.0m)。

工程區地質為第四系全新統長樂組海積層，主要地層包括粉質黏土、粉細砂、淤泥、淤泥夾細粉砂等。其中粉質黏土成分主要由黏、粉粒及少量砂顆粒組成，無搖震反應、切面較光滑、韌性中等，干強度中等；粉細砂以細砂為主，級配較差；淤泥及淤泥夾細粉砂均以黏粒為主，偶混有少量粉細砂或夾薄層粉細砂，局部含腐爛植物碎屑，干強度及韌性中等。各土層的巖土物理力學指標詳見表1。

表1 各土層巖土物理力學指標

2 樁基布置

工程區主要地層包括粉質黏土、含泥中細砂、淤泥、淤泥質土等。根據各類常用樁型適用地層，在工程為軟土地基的范圍，采用高壓旋噴樁或攪拌樁以提高基礎承載力，高壓旋噴樁及攪拌樁均為摩擦樁；在水閘基礎范圍，因舊閘下部有大量拋石，為提高基礎承載力，采用鉆孔灌注樁至持力層，鉆孔灌注樁為端承樁；同時，因粉細砂有液化反應，本工程采用高壓旋噴樁作為圍封樁，以達到抗液化效果[1]。

2.1 鉆孔灌注樁

工程鉆孔灌注樁主要布置在堤防工程樁號PX0+000-PX0+233及PX0+470-PX0+670范圍鋼筋混凝土扶壁式擋墻下部基礎、烏石浦水閘閘室段。其中樁號PX0+000-PX0+233及PX0+470-PX0+670范圍鋼筋混凝土扶壁式擋墻下部基礎共設置2根C30鉆孔灌注樁，樁徑φ800，橫向樁距3.1m，縱向間距2.0m；烏石浦水閘閘室段下部基礎C30鉆孔灌注樁，樁徑φ1200，樁距3.25m；水閘閘室段基礎因為中砂層，為避免液化效應，閘室段還采用單管高壓旋噴樁防滲墻樁徑φ600，樁距400mm，作為圍封樁。烏石浦水閘樁基平面布置圖如圖1所示：

圖1 水閘樁基平面布置圖

其中樁徑φ800的鉆孔灌注樁，樁身配筋采用12根φ20，螺旋箍筋采用φ8@200，加勁箍筋采用φ12@2000；樁徑φ1200的鉆孔灌注樁，樁身配筋采用24根φ20，螺旋箍筋采用φ8@200，加勁箍筋采用φ12@2000。

2.2 高壓旋噴樁

工程高壓旋噴樁主要布置在烏石浦水閘箱涵、消力池及上下游連接段翼墻下部。其中進水箱涵下部高壓旋噴樁樁徑φ600，樁距1.2m，樁長7.0m，正方形排列布置；消力池下部高壓旋噴樁樁徑φ600，樁距1.2m，樁長5.0m，正方形排列布置；消力池段翼墻下部高壓旋噴樁樁徑φ600，樁距1.2m，樁長7.0m，正方形排列布置；海漫段翼墻下部高壓旋噴樁樁徑φ600，樁距1.2m，樁長5.0m，正方形排列布置。

2.3 水泥攪拌樁

工程水泥攪拌樁主要布置在樁號PX0+671-PX1+714范圍土堤坡腳擋墻及回填堤身下部基礎。其中樁號PX0+671-PX1+714范圍土堤坡腳擋墻下部水泥攪拌樁樁徑φ600，樁長5m，樁距1m，正方形排列布置；回填堤身下部基礎水泥攪拌樁樁徑φ600，樁長15m，樁距1.2m，正方形排列布置。水泥攪拌樁布置詳見圖2。

圖2 水泥攪拌樁布置圖

3 樁基礎施工技術要點及難點

3.1 鉆孔灌注樁

3.1.1 灌注樁施工技術要點

堤防工程鋼筋混凝土扶壁式擋墻鉆孔灌注樁樁徑800mm，設計樁長7.5-14.5m，樁頂標高3.2-6.2m；烏石浦水閘工程鉆孔灌注樁樁徑1200mm，設計樁長23.3m，樁頂標高-0.7m。本工程鉆孔灌注樁均為端承樁，樁端嵌入弱風化花崗巖層≥1.0m，樁身混凝土采用C30，鋼筋籠鋼筋采用HPB300和HRB400兩種級別。灌注樁充盈系數≥1.15。樁身垂直度容許偏差應≤1.0%。

鉆孔灌注樁的施工流程如下：測放樁位→移機就位→埋設鋼護筒→旋挖鉆進至設計標高(采用旋挖鉆機施工)→泥漿護壁→清渣→鋼筋籠制作→下鋼筋籠→測孔底沉渣(不合格時應泥漿循環清孔)→灌注混凝土→起拔鋼護筒。在如上施工流程中，泥漿控制、鉆進技術、清孔技術等是較為關鍵的環節。

成孔時宜在孔位埋設護筒，護筒應有足夠強度及剛度，護筒埋設應進入穩定土層。成孔過程中應及時檢查鉆桿兩側垂直度儀，及時調整其垂直度。在成孔過程中，應根據地質地層情況控制進尺深度，砂層中降低轉速并提高泥漿比重和黏度。成孔中遇到較厚的砂層時，宜更換砂層鉆斗，并減少旋挖進尺，防止塌孔。成孔時應根據現場實際土層情況及時調整泥漿指標。泥漿護壁應保證護筒內泥漿液面高出地下水位以上1m，受水位漲落影響時，應高出最高水位1.5m以上。

在成孔之后，要及時進行清孔操作，避免其中存在的殘渣等影響后續混凝土灌注施工的質量。旋挖鉆機的鉆渣可直接采用旋挖筒提取。清孔時要保證孔內必要的水頭高度。通常在鉆孔到設計標高后，應用旋挖筒進行第一次清孔，把孔底的沉渣清理干凈。沉渣及含砂量較高時，首先采用旋挖鉆機撈渣鉆斗一次清除孔內的沉渣，安設完鋼筋籠及導管之后采用正循環進行二次清孔。放鋼筋籠、混凝土導管都會造成土體跌落，增加沉渣厚度，因此，待孔內泥漿比重、黏度、含砂率等達到設計要求，沉渣厚度<50mm時，應立即進行混凝土灌注。灌注開始后，應連續進行，嚴禁中斷，防止斷樁，因斷樁將造成嚴重經濟損失也同時影響了施工進度，在施工過程中應隨時關注混凝土面高度、導管埋深變化以及異常情況。

3.1.2 本工程鉆孔灌注樁施工難點

鉆孔灌注樁施工位置位于水閘舊址，因舊址下拋石量較多，導致施工前期開孔多遇拋石或大塊石，施工難度大。本次施工過程，先處理完拋石再進行置換黏性土，不僅可以解決開孔難度大的問題，而且使后期泥漿護壁起到更有效的作用。此外，在鉆孔灌注樁混凝土澆筑過程中，隨著導管拔出，出現浮籠現象，在發現此現象后，采取有效措施，在鋼筋籠頂上套上槽鋼固定在護筒上，從而有效解決浮籠現象。

3.2 高壓旋噴樁

3.2.1 高壓旋噴樁施工技術要點

根據工程的需要和地質條件情況，本工程均采用單管高壓旋噴樁。高壓旋噴樁樁徑600mm，設計樁長5-7m，樁頂標高-0.8--1.6m，樁底標高-6.6--7.8m。

高壓噴射注漿施工前應根據設計要求進行工藝性試樁，數量不少于2根。漿液主要材料采用42.5號普通硅酸鹽水泥，根據設計要求，通過實驗確定加入適量速凝、懸浮或防凍等外加劑及摻合料的比例。漿液應在過篩后使用，并定時檢測其密度。

高噴灌漿施工平臺應平整、堅實，風、水、電應設置專用管路和線路，平臺高程應滿足設計要求。根據工程要求和地質條件，可選取部分孔作為先導孔，采取芯樣。鉆孔的垂直度偏差不應超過0.5%。本工程采用XL-50型履帶式旋噴鉆機施工，在現場高壓噴射注漿作業開始前，按施工圖紙的要求和監理人指示，選擇地質條件具有代表性的區段，并按室內試驗選定的配合比進行高壓噴射注漿的生產性工藝實驗，以選定布孔方式、孔距、排距和孔深以及噴射流量、壓力、旋速和提升速度等工藝參數；試驗結束后，根據監理人指示鉆孔取芯樣進行固結體的均勻性、整體性和滲透性等試驗，并將試驗結果提交監理人。

單管高壓噴射注漿施工主要有兩大工序：鉆孔和旋噴注漿。詳細施工步驟為：平整場地→布設孔位→旋噴鉆機就位→鉆孔→邊旋轉提升邊噴射高壓漿液直至樁頂→向樁中空穴進行靜壓注漿→起拔孔口管轉入下一孔位施工。

根據現場試樁檢測成果對比，高壓噴射注漿施工過程的主要技術參數取：漿液噴射壓力28MPa；漿液流量90L/min；提升速度20cm/min；旋轉速度20r/min。

高噴灌漿過程中，出現壓力突然下降或者驟增、孔口回漿濃度或回漿量異常等情況時，應及時處理。噴漿過程中，特別是在噴Ⅱ序孔，時常會出現在此孔周圍的地表發生冒漿的情況；處理時應立即降低漿的壓力，同時降低提升速度，此舉若仍無法解決問題，可同時取一些黏土對冒漿部位進行表面封堵。灌漿過程中因故中斷后恢復施工時，應對搭接孔段進行復噴，且復噴長度≥0.5m。

3.2.2 本工程高壓旋噴樁施工難點

因工程位于敖江兩岸，受到潮汐的影響，高壓旋噴樁施工過程中會產生漏漿、串漿現象，表面不冒漿和斷續冒漿等。為解決潮汐對旋噴樁施工的影響，現場盡量避開大潮時間施工，并對返漿量少的孔，放慢提升速度，待返漿正常后再恢復正常提速[2]。

3.3 水泥攪拌樁

3.3.1 水泥攪拌樁施工技術要點

攪拌樁是介于剛性樁和散體材料樁之間的一種樁型，但其承載力又與剛性樁接近。攪拌施工可按下列步驟進行：①攪拌機械就位；②預攪下沉；③噴漿攪拌提升；④重復攪拌下沉；⑤重復噴漿攪拌提升至孔口；⑥關閉攪拌機械。

工程水泥攪拌樁徑600mm，設計樁長5-15m，樁頂標高2.8-3.3m，樁底標高-2.2--11.7m。本工程水泥攪拌樁采用四攪兩噴的施工工藝，水灰比0.5-0.6，提升速度在700-1000(mm/min)，泥漿比重>1.35，水泥摻入比12%-20%。

水泥攪拌樁施工前應事先平整，清除樁位處地上、地下一切障礙物(包括大塊石、樹根和生活垃圾等)。場地低洼時應回填黏性土料，不得回填雜填土。基礎底面以上宜預留500mm厚的土層。在開展大面積工程施工作業前應進行工藝性試成樁，數量不少于3根。水泥攪拌樁成樁質量大部分取決于水泥制漿質量，因此應現場進行試驗后采取合適的配合比同時還必須均勻和適量的攪拌水泥漿液，處于2h之內將配置完成的水泥漿用完，當水泥漿出現了嚴重的離析以及結塊問題以后，禁止將其再次應用到水泥攪拌樁施工環節中。

施工時宜用電磁流量計控制輸漿量，漿液泵送前必須確保管路一直處于濕潤的狀態，泵送期間，提升泵內壓力的充足性以及穩定性，保持供漿環節的連續性，確保均勻攪拌。

鉆頭攪拌下沉至預定標高后，應噴漿攪拌30s后再開始提升鉆桿。將攪拌機提升到地面下1m的位置以后，應逐漸地減慢提升速度，噴漿口露出地面后，停止提升操作，合理攪拌至密實的狀態。若施工過程中出現了停漿現象，應借助攪拌機慢慢沉降到漿面以下0.5m，完成供漿以后實施噴漿提升工作，從一定程度上避免發生斷樁或缺漿等情況。

3.3.2 工程水泥攪拌樁施工難點

工程水泥攪拌樁施打位置主要位于新建堤防，施工過程中發現下臥地層有淺埋垃圾，且因受潮汐影響，導致樁頂以下5m處不成樁。為解決上述問題，現場先對垃圾進行換填，不成樁部分利用退潮時間差進行施打，并對該部位采用四攪四噴的施工工藝，進行強化處理，在5m處重復噴漿。從而保證避免不成樁現象。

4 樁基質量檢查

樁基工程應進行樁位、樁長、樁徑、樁身質量和單樁承載力等方面的檢驗。本工程樁基工程質量檢查及驗收，主要參照《建筑樁基技術規范》JGJ94-2008、《水電水利工程高壓噴射灌漿技術規范》(DL/T5200-2019)等規范執行。

4.1 鉆孔灌注樁

工程鉆孔灌注樁主要布置在堤防工程樁號PX0+000-PX0+233及PX0+470-PX0+670范圍鋼筋混凝土扶壁式擋墻下部基礎、烏石浦水閘閘室段。樁徑分別為φ800，樁徑φ1200。鉆孔灌注樁質量檢查的檢驗內容主要包括：①灌注樁樁身混凝土質量及樁身完整性檢測采用低應變動力檢測法，所有樁均須檢測。②樁體的有效直徑。③樁體的強度特性，采用豎向承載力進行檢驗。檢驗要求：工程樁應進行單樁承載力和樁身完整性抽樣檢測。單樁豎向承載力特征值應通過單樁豎向靜載荷試驗確定。試樁數量為總樁數的1%且不應少于3根。樁徑φ800單樁承載力特征值≥628kN，樁徑φ1200單樁承載力特征值≥1400kN。

4.2 高壓旋噴樁

烏石浦水閘箱涵、消力池及上下游連接段翼墻基礎采用高壓旋噴樁，高壓旋噴樁為單管旋噴樁，旋噴樁樁徑為0.6m。高壓旋噴樁質量檢查的檢驗內容主要包括：①固結體的完整性、整體性、均勻性和垂直度。②固結體的有效直徑。③固結體的強度特性，包括軸向抗壓強度、豎向承載力。檢驗要求：①高壓旋噴樁在成樁28d后需進行取芯試驗和壓水試驗，測定防滲墻的抗滲和強度指標，鉆孔取芯檢查在成樁28d后，沿軸線布設鉆機檢查點進行鉆孔取芯檢查，樁的取芯率為3%。②28d樁身無側向抗壓強度應>2500kPa。③旋噴樁復合地基承載力檢驗數量不少于施工總樁數的1%，并≥3根。復合地基承載力標準值≥88kPa。④利用鉆孔做注水實驗，取芯樣做室內試驗檢測滲透系數，滲透系數應≤1×10-6cm/s。

4.3 水泥攪拌樁

樁號PX0+671-PX1+714范圍土堤坡腳擋墻及回填堤身下部基礎采用水泥攪拌樁，樁徑φ600，正方形排列布置。水泥攪拌樁質量檢查的檢驗內容主要包括： ①樁的完整性、整體性、均勻性及垂直度；②樁的有效直徑；③樁的強度特性，包括無側向抗壓強度、單樁承載力。檢測要求：①成樁質量檢測點數量不少于施工總數的2%，且不少于6根。②攪拌樁的質量檢驗應在攪拌樁施工結束4周后進行。可采用開挖檢驗、鉆孔取芯等方法監測樁身完整性和樁身強度。③28d樁身無側向抗壓強度應>1500kPa。④C20埋石混凝土擋墻下部水泥土攪拌樁復合地基承載力檢驗數量不少于施工總樁數的1%，且≥3根，復合地基承載力標準值≥80kPa。

5 結 語

綜合以上闡述的內容，結合現場施工情況看，連江敖江流域防洪治理工程(浦下至烏石浦、文新段)樁基礎布置是合理的，兼顧全面、因地制宜，樁型選擇滿足要求。嚴密監測樁基施工過程，對樁基施工的施工質量嚴格把控，確保樁基布置合理，及時進行樁基質量檢測，樁身完整性、偏斜率、單樁承載力及復合基承載力等，均全部合格，滿足設計及規范要求。

除工程使用的灌注樁、旋噴樁及攪拌樁以外，近些年，預制樁的技術也愈來愈成熟，其有穩定性強且施工速度較快，對周邊環境的影響較小等優點，應用也比較廣泛。在現代建筑工程施工中，樁基礎作為主要基礎形式，其施工質量的優劣直接關系到上部結構的安全。水利工程基礎處理具有隱蔽性特征，因此，在工程施工中，需要加強對樁基礎技術的研究，全面了解施工條件和環境，制定科學合理的施工方案，嚴格控制施工關鍵技術指標，促進各項工作按部就班的進行，從各方面提升基礎施工的質量，從而為后期工程建設工作全面開展奠定堅實的基礎。