瀕臨長江入海口落坑7m 勁性復合樁施工技術應用

朱王怡

（上海建工七建集團有限公司，上海 200032）

1 工程概況

上海白龍港污水處理廠提標改造工程C2 標地下污水處理設施為全地下箱體，項目總用地面積約75000m2（不含池壁），新建結構包括生物反應池（地下）、二沉池（地下）、加氯加藥間（地下）、進出通道、出發大廳等，見圖1。

圖1 建筑物平面布置

主體基坑開挖平面尺寸為258m×289m，面積約7.5 萬m2，自地面起開挖深度為12.8～15.8m。

根據本工程基坑劃分縱向上基坑上部7m 深度范圍（自然地坪-1.1m 至標高-8.100m）土方開挖、降水作業及圍護樁施工非本標段施工范圍，屬于C1 標段施工范圍。

本標段圍護施工范圍為坑底裙邊加固、坑中坑的圍護施工、-8.100m 標高以下至基坑底的土方開挖及降水作業及結構回筑施工，見圖2。

圖2 C1 與 C2 關系

2 勁性復合樁概況

樁基施工使用勁性復合樁，首先用深層攪拌樁機成入孔長時間注漿后攪拌均勻，在攪拌后的6h 內，初凝前，再植入剛性樁，最后再形成勁性復合樁（柔剛復合樁）。

柔性樁為直徑700 攪拌樁，采用三軸改裝樁機（JB180）施工，剛性樁為 T-PHCC500-460（110）預應力混凝土異形樁采用靜壓樁機施工（JNB800），接樁采用螺鎖式連接接頭[1]，見圖3。

圖3 勁性復合樁構造

3 工程地質概況

工程項目所在區域內地質土層的自上而下順序如下：①3吹填土、②3-1灰色粘質粉土、②3-2灰色砂質粉土、③灰色淤泥質粉黏土、④灰色淤泥質黏土、⑤1灰色黏土、⑤3-1灰色粉黏土夾粉土、⑤3-2灰色粉質黏土與粘質粉土互層。

場地內地下潛水穩定水位埋深在地面以下0.50～4.6m，標高-2.88～1.22m。本工程地基的開挖深度最深處為15.8m，場地內有⑧2層承壓水分布，頂埋深度最淺為53.3m。

4 機械設備的選擇與改進

柔性樁施工由全液壓步履式樁架、鉆桿、操作室組成，整個施工過程采用全自動化控制。

動力及轉速均達到常規設備的2 倍以上，鉆桿葉片置頂且具有高低噴漿功能確保了水泥土的攪拌均勻和水泥土樁的施工質量。

5 大型設備落坑施工地基承載力復核

本工程樁基主要樁型為勁型復合樁，由改造三軸機及靜壓樁機兩臺設備配合完成打樁施工，其中三軸機重量為120t，靜壓樁機重量為250t，大型機械直接進入-8.1m 標高土層施工，該標高土層為②3-2層及③層，對應的地基承載力特征值分別為125kPa 及60kPa。大型機械下方墊設路基箱板10m×12m，取靜壓樁機進行地基承載力驗算[2]。

靜壓樁機地基承載力=2500/10×12=21kPa＜60kPa，滿足地基承載力要求。

6 承壓水對工程樁施工的影響復核

本工程場地內有⑧2層承壓水，層頂埋深53.30～59.45m。

工程樁水泥用量=樁面積×樁長×1.6（土體比重）×15%（水泥參量）=3.14×0.352m2×28m×1.6t/m3×15%=2.58t。

泥漿比重=（1+水灰比）/（1÷水泥比重+水灰比）（水灰比取1）=（1+1）/（1÷2.58t+1）=1.28t/m3。

樁端至承壓水壓重=土體比重×h=1.6t/m3×9.85m=15.76t/m2。

打樁地坪至樁端的壓重=泥漿比重×H=1.28×35.5=45.44t/m2。

根據勘察報告顯示承壓水水頭位置在3～12m 按3m 計算本工程水頭至承壓水高度為50.45m。

樁端至承壓水壓重+打樁地坪至樁端壓重＞1.05×50.45t。

45.44t/m2+15.76t/m2=61.2t/m2＞52.97t/m2。

故承壓水不影響工程樁的施工。

根據設計標準，水泥用量為土體質量的15%，水灰比為0.8~1.0。下沉速度≤0.8m/min，提升速度≤1.6m/min。

7 勁性復合樁施工工藝及順序

本工程水池樁基使用勁性復合樁，樁長最長28m，總樁數約12418 根。當中柔性樁選用直徑為700 的水泥土攪拌樁，水泥摻量為15%，使用一噴一攪進行施工；剛性樁則使用預應力混凝土異形樁。先用深層攪拌樁機成孔和注漿材料混合攪拌，在攪拌后的水泥土初凝前，植入剛性樁。

7.1 柔性樁施工

施工之前，首先根據設計圖紙的要求進行測量，對第一組樁位進行定位，按圖紙上標注的尺寸進行放線。

按照設計標準，求水泥用量為土體質量的15%，水灰比為0.8~1.0。待水樁機的冷卻水循環系統正常使用后，開啟攪拌樁機電機，沉降的速度可由利用自動化電子設備調節速度。下沉速率為≤0.8m/min。然后開始執行噴漿攪拌施工，在噴漿過程中，不斷的攪動著水泥漿。并對設備操作情況及土質地層變動狀況隨時觀測，當鉆頭下沉到設計深度的位置時，下部4m 開始復攪，復攪完畢后開啟上部噴頭提升鉆頭噴漿，提升速為≤1.6m/min。在噴射水泥漿過程中，不斷的對水泥漿進行攪拌，以避免離析情況的發生，并由電腦自動記錄當時的噴漿量。當噴漿量高出地面50cm 時停止噴漿。

7.2 剛性樁施工

剛性樁的施工方法如下。

（1）攪拌樁施工完成后，馬上開始植樁（最晚不超過6h），植樁前對樁的位置進行再次檢查。

（2）剛性樁的植入應和水泥土攪拌的鉆孔、水泥漿噴射等保持一致性，以避免在水泥漿噴射完成時間較長后進行植樁。

（3）在植樁過程中，應隨時進行檢測，如果偏差超過工程的設計要求就必須立即進行校正，滿足樁的垂直度要求。

（4）樁與樁之間的機械連接采用上螺下頂式的連接，在樁之間使用環氧樹脂、固化劑按1:0.2 配合比組成的材料涂抹。

8 勁性復合樁施工要點

8.1 測量放線

（1）為了測量結果的精確以及方便，施工將選用全站儀，根據建立的施工網測放樁位；壓樁時使用經緯儀，且測站距樁位不得大于50m。

（2）樁位測量誤差不大于10mm。

8.2 鉆進成孔

（1）在水泥土攪拌樁施工深度的范圍內，鉆桿使用十字刀片。

（2）在樁心定位處將鉆頭進行定位，確保平面定位準確無誤以及鉆桿的垂直符合設計及標準要求。平面位置用定位檢測尺確定，并通過兩臺經緯儀互相成90°，對垂直度加以監測和校正，垂直度偏差不超過0.5%，定位偏差不超過10mm。

（3）在鉆孔時，當鉆頭對準已提前標好的樁位位置后，立即啟動鉆機下鉆，剛接觸地面時，鉆孔速率要慢，下鉆的速率也要保持平穩，同時在鉆機鉆進中應嚴格防止錯位。

（4）在攪拌樁鉆進施工時，如有卡鉆、鉆機搖晃、傾斜以及有節奏的噪音的情形出現時，應立即中止鉆孔，待找出具體的原因并采取相應安全措施后再繼續進行施工作業，當需停鉆進的持續時間較長時應把鉆桿放在地表。

（5）鉆孔時，主機的負荷載需地面狀況在施工的規定范圍內。保持鉆桿均勻速度上下。同時提升不應負壓力而引起對周圍土體的過分擾動，攪拌的時間、次數等應能保證成孔的質量。并在滿足成孔質量的情況下，選擇最恰當的速度。

（6）鉆進至樁底后開始反復噴漿攪拌，提升時應在注入漿液的同時同步進行攪拌，在水泥漿噴射完畢且攪拌鉆機提升、鉆進時輸出電流達到于一定的電流時，可以邊進行攪拌邊提出鉆桿。

8.3 水泥漿的制作與注入

（1）使用全封閉自動水泥漿配制系統，開始前按設計規定攪拌水泥漿液，通過貯漿桶將混合好的水泥漿貯存。

（2）嚴格規定根據設計配合比配制水泥漿的水灰比，采取合適的措施以避免水泥漿的離析，并指派專人抽檢水泥漿品質。

8.4 植樁

（1）竹節樁應在攪拌樁完成6h 內完成植樁施工。

（2）應在植樁施工前進行第二次樁位的復核。

（3）植樁應與鉆孔和噴射水泥漿同時連續進行，防止植樁前水泥漿噴射完成時間過久。

（4）在剛性樁施工過程中，對樁位的定位進行復核。并隨時檢測是否有大的偏差。一旦誤差超過設計條件，應立即進行糾正。

8.5 接樁

（1）樁的連接采用機械連接。

（2）接樁方式為上螺下頂的機械連接結構，接樁和卡扣的安裝順序必須滿足下述規定[3]：①檢查樁兩端制作的尺寸長度偏差和連接緊固件，無損傷后即可開展吊裝施工。②在拆除上下節樁兩端的保護裝置后，將接頭處的殘留物重新清洗干凈。③安裝專用插桿在上節樁的小螺帽上，再將減震彈簧、卡和中間螺母等，安裝在下節樁固定端的大螺里。④兩節樁之間采用密封材料加固，密封材料由固化劑、環氧樹脂等配置。⑤將專用密封材料均勻涂抹于下一段樁的一端，要求涂刷后要飽滿，在2min 之內全部使用完畢，初凝時間不超過6h，終凝時間限制在12h 之內。⑥把插件、中間套的軸線保持在同一條上，在指揮人員的指導下完成。慢慢插入，防止撞擊。當插入如后，一定要能使密封材料完全溢出二節樁的連接處，且接口處沒有裂縫。

（3）由于施工因素而造成臨時停止狀態的，須在密封材料拌和后4h 內全部使用完成。

8.6 送樁

（1）竹節樁應用壓樁機使用送樁桿壓到設計標高的位置。

（2）利用水準儀將樁頂標高允許偏差控制在50mm以內（±50mm）。

（3）將垂直度的允許偏差控制在0.5%以內。

9 勁性復合樁與傳統工程樁打樁對比

與傳統工程樁對比有以下優點。

（1）通過水泥土攪拌樁與竹節樁的完美結合，增大樁端阻力及側邊摩擦力，并且加固樁周土體，提高承載力。

（2）對土體的擠壓效應較小（先攪拌成孔再植樁），對周邊環境影響較小，保護了周邊環境。

（3）無泥漿排放，滿足了文明施工的要求。

（4）1 套設備一天能完成約20 根工程樁，完成速度快，提高了工作效率，減少工期。

（5）內芯螺鎖式異型樁在工廠內進行加工，質量可靠，植樁采用常用的靜壓樁機，及熟悉的工藝，操作簡單。

10 入坑打樁與自然地坪打樁對比

采取坑下7m 打樁減少沉樁高度，提高了樁的垂直度及偏差，提高成樁質量。

采取坑下打樁，降低了7m 深的攪拌樁空攪部分，有效節省了水泥用量，最大限度節省了資源，也降低了施工時對周邊環境的影響。

11 結語

本工程采用勁性復合樁入坑打樁施工技術，目前已完成了第一施工區所有工程樁施工，解決了常規鉆孔灌注速度慢以及產生的泥漿污染等問題。在后續工程中項目部將繼續努力，開拓創新，嚴格用高標準、高水平要求自己，保持工程質量和建筑產品的優異性，樹立良好的企業形象。