淺析DJP復合管樁試樁施工要點

韓元東

上海隧道工程有限公司

1 引言

潛孔沖擊高壓旋噴技術（DJP工法）以其成樁質量好，施工效率高，成本低廉的優(yōu)點[1]，在沿海填土區(qū)域、巖溶地層有著廣泛的應用。為了取得水泥土外樁的施工參數(shù)，并驗證相關參數(shù)在工程地質條件下水泥土成樁效果，檢驗管樁超長送樁工藝、垂直度控制等是否能否滿足設計要求，在全面開工前進行試樁非常有必要[2,3]。現(xiàn)以廣東省深圳市媽灣跨海通道(月亮灣大道-沿江高速)工程為例，結合現(xiàn)場實際工況，通過試樁確定DJP復合管樁施工過程中水泥土樁、壓樁等工序的施工效率、設備配合轉換時間。從而有效控制作業(yè)時間，避免DJP水泥土樁施工數(shù)量過多，植樁時間間隔超過水泥土樁初凝，影響DJP復合管樁施工質量。

2 工程概況

本工程位于深圳市前海合作區(qū)媽灣片區(qū)及寶安區(qū)大鏟灣港區(qū)，場地內人工填土層成分復雜，主要有素填土、雜填土、填砂、填石、沖填土五個亞類，主要成分為黏性土、砂、碎石、塊石，且混有淤泥、磚塊、混凝土碎塊等，大鏟灣段多見塑料插板。

上述填筑物多呈混合填入，無分選、無明顯分層。勘察中依鉆探巖芯，根據(jù)其某種成分的相對多少進行分層。需要指出的是，雖然線址范圍內曾進行過有組織的填方活動，但由于填海造地階段部分地段的無序填筑以及鉆探控制范圍的局限性，上述分層資料在設計施工的使用中應充分注意其適用性。

始發(fā)段基坑K2+126-K2+150坑底范圍為提高地基承載力、降低道路框架的絕對沉降，根據(jù)設計要求采用水泥復合管樁復合地基處理。地基處理采用水泥復合管樁復合地基，水泥土樁內插PHC管樁。水泥土樁施工工藝采用潛孔沖擊高壓旋噴技術，水泥土樁700mm，在水泥土初凝前，采用靜力壓樁法將PHC 400AB95管樁同心植入水泥土樁中，DJP復合管樁樁端持力層為⑩1全風化巖層。DJP復合管樁在地表施工，場地標高為4.80m，樁底標高-31.20m~32.01m，送樁長度為27.0m~30.0m。

為保證水泥土樁成樁質量，預制管樁送樁效果達到設計要求，項目部計劃在DJP復合管樁開工前，選擇3根樁作為試樁，樁長8m，芯樁樁徑400mm，外樁樁徑700mm，單樁承載力特征值1650kN，復合地基修正前承載力特征值230kPa。

3 施工要點

3.1 DJP水泥土外樁施工

根據(jù)圖紙樁中心坐標，采用RTK確定地面具體樁心位置，誤差精度控制在2cm以內，鉆塔垂直度控制在0.5%以內。鉆進及提升噴漿過程中，鉆機操作員通過自動化垂直度監(jiān)測系統(tǒng)隨時監(jiān)控鉆塔垂直度，確保垂直度偏差在規(guī)定范圍內。初始鉆進3米深度內，應降低鉆桿轉速，鋼絲繩拉緊主卷揚，防止鉆桿彎曲。在鉆進及提升噴漿過程中，質量員應隨時對鉆塔垂直度進行監(jiān)控。當鉆進困難，應提起鉆頭，清泥，防止黏土糊住鉆頭，減小鉆進阻力，提升下鉆效率。漿液按照參數(shù)表配置，在攪漿桶里攪拌均勻后，經200目篩過濾，放入儲漿桶中。RCYT-1添加劑稱重后，先制備成水溶液，再均勻加入攪漿桶中，攪拌均勻后噴入土體。注漿泵流量穩(wěn)定后，按設計提升速度提升鉆具，控制注漿泵流量，保證漿液流量與提速相匹配，工程樁噴漿至設計樁頂標高以上500mm。DJP水泥土施工時，按照500mm/min的提升速度前提下，漿液流量必須保證不小于195L/min，當漿液流量小于195L/min時，提速也應隨之降低，以保證漿液流量與提速相匹配。流量由流量計實測，目前所有流量計均在標定的有效期內，標定精度滿足規(guī)范要求。后臺操作員應調整高壓泵壓力，使流量達到規(guī)定要求。當高壓泵壓力突然升高，表明漿液已經到達鉆頭噴漿口，此時后臺操作工通過對講機及時通知鉆機操作員，開始轉動鉆具30s后方可開始按照500mm/min勻速提升鉆具。

3.2 施工芯樁

水泥土外樁施工完成后立即進行管樁芯樁植入施工，相隔時間不得超過24小時，采用靜壓樁機及超長送樁工藝進行壓樁。根據(jù)DJP樁機成孔位置，采集其實際坐標，使靜壓機機身與實際坐標重合，完成就位。利用機身水平氣泡居中，以及鉛垂儀錐尖對準圓心，調整機身水平及垂直度。靜壓機主機夾樁箱夾樁油缸將管樁抱住后，啟動壓樁油缸將管樁壓入土中。在壓樁過程中一旦發(fā)現(xiàn)機身垂直度或樁位發(fā)生偏差，應即刻將管樁拔起離開地面，繼續(xù)調整靜壓機樁位、垂直度、機身水平至精度要求后，再將管樁壓入。

當管樁壓到夾樁箱下部時，吊起超長送樁器放入夾樁箱，開始送樁。確保管樁與送樁器同心同向，避免管樁下沉造成的管樁與送樁器脫離。送樁器下部加長段插入管樁中心孔后，啟動靜壓機主機夾樁箱夾樁油缸將送樁器抱住，啟動壓樁油缸將送樁器與管樁壓入土中。

根據(jù)實測地面標高及設計樁頂標高，計算出送樁器入土長度，在最后一節(jié)送樁器的相應位置，做醒目深度標識，利用高精度水準儀，觀測最后一節(jié)送樁器壓入土體的狀況，當深度標識到達水準儀水平絲時，停止送樁。當送樁到樁底標高時，應記錄最終壓樁力值。

送樁結束后，采用靜壓樁機將第一節(jié)、第二節(jié)送樁器接頭拔出夾樁箱頂面后，將第一節(jié)送樁器拆除吊走；再用靜壓樁機將第二節(jié)、第三節(jié)送樁器接頭拔出夾樁箱頂面后，將第二節(jié)送樁器拔出地面1.0m后，將第二節(jié)送樁器拆除吊走；直至送樁器全部拔出。

4 質量保證措施

4.1 技術控制措施

在確保DJP水泥土樁和管樁垂直度滿足0.5%的精度前提下，為確保管樁與水泥土外樁同心，一方面管樁植樁中心點不再依照理論坐標，而是根據(jù)DJP鉆機成樁后的實際中心孔位，實際采集坐標；另一方面在管樁樁頂與樁底安裝定位裝置。通過測量底護筒以上有效鉆具的剩余長度，即可控制鉆進深度。首先鉆進前測量樁位處的地面標高，測量地面至底護筒頂面的距離（即機高），將有效鉆具總長度減去鉆進深度和機高，可計算出底護筒以上有效鉆具的剩余長度。根據(jù)計算結果，在底護筒頂面高度以上按照計算出的剩余長度，在鉆塔上標記醒目的標志。利用測量鉆具提升已知高度的時間間隔，計算鉆具提升速度。鉆機鉆塔側面都固定有爬梯蹬，是為了方便工人上下維修鉆機使用的，其間距為400mm。測量鉆具頂面在經過不同高度的爬梯蹬的間隔時間，計算監(jiān)測鉆具的提升速度。

在確保DJP水泥土樁施工后24小時內將管樁同心植入的前提下，根據(jù)靜壓機每天平均植樁數(shù)量，來確定DJP水泥土樁的施工數(shù)量。同時根據(jù)水泥土外樁引孔的先后順序確定植樁先后順序，做到先引孔的先進行植樁。一旦發(fā)現(xiàn)DJP水泥土樁施工數(shù)量過多，植樁時間間隔可能大于24小時，降低DJP水泥土樁的施工進度。引孔完畢平整場地后，測量孔口標高，根據(jù)設計樁頂標高計算出送樁長度，在超長送樁器上丈量送樁長度，并做醒目標志線，壓入送樁器當該標志線達到地面時，便停止壓樁。為避免送樁超標高，待標志線快接近地表時，應減小壓樁速度，緩慢送樁至設計標高。為確保水泥土樁與管樁等長，管樁植入深度應以標高控制為主，壓力值控制為輔。但由于本工程場地地層變化較大，管樁進入6-4粗砂層、10-1全風化花崗巖持力層的深度較大，一旦DJP水泥土樁成樁后發(fā)生塌孔或長螺旋無法將全部砂土帶出地面，砂土便在樁孔內沉淀聚集，而且厚度較大時，將對管樁靜力壓樁造成較大阻力，因此，此區(qū)域施工時應盡快進行植樁，若達不到設計標高，終壓值不小于單樁豎向抗壓承載力特征值的1.2倍。改進工藝后，耗材種類有水泥、膨潤土、粉煤灰、RC-1添加劑、水。方案規(guī)定水膠比為1.4:1，上述全過程質量控制，由自動化后臺帶班長負責，質檢員全過程質量監(jiān)控。所用耗材量單由自動化后臺設備打印后作為資料留檔。

技術方案要求DJP水泥土施工時，按照500mm/min的提升速度前提下，漿液流量必須保證不小于195L/min。流量由流量計實測，目前所有流量計均在標定的有效期內，標定精度滿足規(guī)范要求。當高壓泵壓力突然升高，表明漿液已經到達鉆頭噴漿口，此時后臺操作工通過對講機及時通知鉆機操作員，開始原位轉動鉆具30s后方可開始按照規(guī)定的提升速度勻速提升鉆具。上述過程質量員應進行全程監(jiān)控。

4.2 工藝改進措施

由于DJP樁端持力層分別為粗砂層、砂質黏性土層和全風化基巖層，地層分布有較大的差異性，導致靜壓機在植樁作業(yè)時部分工程樁出現(xiàn)了“送樁未能送至設計樁頂標高”的情況，必須制定相關的處理措施。最大限度縮短水泥土外樁成樁后靜壓機開始植樁作業(yè)之間的時間間隔，水泥土樁施工時樁底以上2m進行二次復噴，使其漿液和砂層能夠充分拌和，特殊地層（砂層較厚、全風化基巖層）植樁作業(yè)時，在管樁樁端焊接特制開口型鋼樁尖作為應急處理措施。技術員負責每一道施工工序的報驗，在報驗前必須先進行自檢。報驗時要做到每道施工工序驗收都具有可追溯性，并明確每道施工工序的相關責任人。施工現(xiàn)場的DJP鉆機和靜壓機均安裝有自動化垂直度監(jiān)測儀，確保樁身垂直度。在DJP鉆機塔身醒目位置張貼帶有數(shù)字的反光貼，確定成孔深度。

在DJP鉆機就位準備鉆孔前，對孔口標高進行第一次采集，根據(jù)樁設計底標高計算成孔深度。DJP鉆機成孔后對鉆進的成孔深度進行查驗，現(xiàn)場技術員使用鋼卷尺測量機高后計算成孔深度。自動化后臺按照設計配比進行復合漿液配制，技術負責人對后臺配制的漿液進行定期抽查，查驗原材的質量、漿液配比、漿液比重和漿液流量等是否符合設計要求。待成孔深度核實無誤后通知自動化后班組臺開始噴漿，待大功率注漿泵儀表盤數(shù)據(jù)達到設計流量和噴漿壓力后，DJP鉆機開始提升鉆具（噴漿流量、壓力達到后孔底噴漿需定噴30s）。水泥土外樁施工完成,DJP鉆機的鉆具提升至孔口后，現(xiàn)場技術員測量實際坐標，并做好相關記錄，供靜壓機植樁時使用。

水泥土外樁施工完成,北斗系統(tǒng)生成新的實際成樁坐標，靜壓機設備依此坐標準備開始植樁作業(yè)。在植樁作業(yè)前對每根水泥土外樁的孔口標高進行二次采集確定送樁深度，并根據(jù)計算后的送樁深度在超長送樁器上做好醒目標記。靜壓機移機至樁位后，進行二次打樁樁位放樣精度和垂直度控制。垂直度控制使用自動化垂直度監(jiān)測儀進行控制在允許偏差范圍內，樁位放樣精度控制在20mm內后方可點擊開始打樁。靜壓機機組人員按照正常的施工流程，開始植樁作業(yè)。

孔口標高的抄測由現(xiàn)場技術員到現(xiàn)場使用校驗合格的RTK儀器抄測標高，并做好記錄供計算引孔深度時使用。靜壓機植植樁時的送樁深度由現(xiàn)場技術員根據(jù)孔口標高和設計樁頂標高計算確定，并在送樁器上做出醒目標記。

5 結束語

本施工場地狹小，試樁間距小，經過三根試樁現(xiàn)場計時測算，成孔用時60分鐘、提升用時55分鐘、壓樁75分鐘、拔樁45分鐘、孔間設備轉移10分鐘，一根樁總用時4小時05分。本次的3根試驗樁的成孔、水泥土樁成樁及植入管樁的施工作業(yè)均順利完成，表明只要控制住關鍵指標，嚴格執(zhí)行質量保障措施，DJP鉆機成孔完成后，再進行管樁施工，送樁至設計標高，施工質量能滿足設計要求，驗證了DJP工法的可行性。