矩形樁基有限作業空間施工技術

邵明

（中交二航局第二工程有限公司，重慶 401121）

近年來，泰國、菲律賓、香港等東亞地區的城市高層建筑、高架橋梁等有限空間的工程施工中，為了提高單樁的豎向承載力，越來越多地采用矩形樁（barrette pile）代替常規圓形鉆孔樁。與傳統圓形鉆孔樁相比，矩形樁（barrette pile）基礎適用于從軟弱的沖積地層到中硬的地層、密實的砂礫層等多種地質條件下的建造施工，具有工效高、工期短、施工時振動小、噪音低、占地少等諸多優點。矩形樁基可以根據需要開挖成形各種形狀，包括I、T、X、L 或H 型等，以適應不同建筑物對豎向荷載和水平荷載的需求。

1 工程背景

泰國拉瑪三西外環高速公路項目，設計為雙向六車道鋼筋混凝土橋梁結構，樁基礎采用矩形樁。施工區域為原道路的中央分隔帶內，交通導行后施工區域寬度在9～10m。

2 工藝流程

施工準備→測量放樣→導墻施工→成槽機就位→成槽施工→清孔施工→檢孔→鋼筋籠下放→導管下放→沉渣檢測→水下混凝土澆筑→注漿孔開塞→樁基檢測→樁底注漿。

3 施工技術

3.1 施工現場布置

針對施工區域為域狹長的有限作業空間，需做好充分的施工布置和統籌：

（1）合理布置出入口：施工區域出入口設置，選擇在車流量較少一側圍擋每隔100m 設置一處。

（2）施工區內水、電線路布設，統一沿著出入口較少側圍擋設置。

（3）泥漿制備設施及材料堆存區域均設置在靠近水電一側，覆蓋前后約200m 的范圍。

（4）矩形樁成槽施工以3 個墩臺為一組，采用跳挖方式進行施工，如下圖1。

圖1 樁基施工順序圖

3.2 導墻施工方法比選

導墻施工可采用現澆與預制現澆結合兩種方式，現從施工安全性、施工難度、施工進度、施工成本四個方面，對現澆施工和預制現澆結合施工方案進行對比分析。其分析結果如表1。

表1 導墻施工方法對比分析

綜合考慮，本工程導墻施工采用預制現澆結合方案。

3.3 成槽設備選擇

矩形樁基施工設備采用液壓抓斗成槽機。本工程位于城市中心，對噪音要求較高；黏土地質也適合液壓抓斗式成槽機抓土作業。因此最終采用金泰SG50A 液壓成槽機，該機抓斗配備自旋轉裝置，當成槽機在狹窄有限空間內作業，通過抓斗自帶旋轉裝置進行抓斗角度調整，從滿足施工需求。

3.4 成槽施工

挖槽過程中，抓斗入槽、出槽應慢速、穩當，根據成槽機儀表顯示的垂直度及時糾偏。挖槽時，應防止由于次序不當造成槽段失穩或局部坍落，在泥漿可能漏失的土層中成槽時，應有堵漏措施，儲備足夠的泥漿。渣土外運根據場地條件采取不同的出土方式：

（1）挖機+自卸車出土。作業區域寬度在9～10m且沒有限高影響時，在樁基附近設置一個渣土箱，成槽機出土后放入渣土箱內，待渣土中的水分和泥漿從渣土箱底部孔洞流出，挖掘機將鉆渣從渣土箱裝載到渣土車上運出施工現場，見圖2。

圖2 成槽施工機械站位平面圖

（2）裝載機+自卸車。樁基在既有高架橋的“天井”之間，作業空間嚴重受限，成槽機無法左右旋轉倒土。此時采用裝載機進行接土作業，成槽機抓斗將渣土直接放至裝載機料斗內，由裝載機轉運至空曠地帶裝車轉運出場地。

3.5 清孔、除砂

樁基成孔后，應使用泥漿循環系統開始對泥漿中的砂進行分離，通過除砂器分離膨潤土懸浮液中的砂和淤泥。整個清孔、除砂過程，對泥漿進行粘度測試、密度測試、砂含量測試及 PH 測試。泥漿性能符合下表要求：

3.6 鋼筋籠制安及混凝土澆筑

樁基鋼筋在加工車間分節同槽制作，豎向主筋采用套筒連接。鋼筋籠按編號分節運至現場進行安裝。聲測管除用于樁基檢測外，還兼具樁底壓漿使用。聲測管底部用同材質鋼管與短邊對側鋼管連通，形成“U”型通道，并在底部聲測管開孔用于后續壓漿使用

水下混凝土灌注應不間斷進行，導管埋深控制在2～6m。灌注過程中，采用測繩每隔2～3 車混凝土測量和計算槽內混凝土的標高，以保證混凝土頂面高差≤30cm。當混凝土澆筑快要結束時，應上下提升導管，保證樁頂混凝土的密實。

3.7 樁底壓漿

（1）壓漿孔開塞。壓漿孔開塞目的是將底部“U”型聲測管四周的混凝土撐裂，為后續壓漿做準備。開塞工作要在樁基混凝土澆筑完成后12h內完成。首先向“U”型聲測管內注入干凈的水，聲測管的一端臨時封堵，另一端持續注水加壓，當壓力達到約4Mpa 后突然下降，表示開塞成功。

（2）樁底壓漿。在超聲波檢測試驗結束后，進行壓漿施工。步驟如下：①首先對聲測管內水進行更換，并對聲測管進行清理，確認聲測管沒有堵塞；②將聲測管一端封堵，從另一端向聲測管內壓入水泥漿，壓漿速度不能超過5 升/分鐘，待管內壓力達到6Mpa 或灌入的水泥漿體積達到4 方后停止壓漿；③清理聲測管，樁底壓漿結束。

圖3 開塞、樁底注漿示意圖

4 施工控制要點

4.1 軟弱土層預防塌孔控制要點

（1）提高導墻施工質量：①將導墻內側邊緣將墊層打斷，防止成槽機抓斗在成槽過程中大面積破壞墊層。②雨季導墻基坑分層回填，可在回填土內拌入適量水泥，提高墻后回填土強度和整體穩定性。

（2）嚴格監測泥漿性能：①針對不同土層調配不同性能的泥漿并經現場試驗確定，新舊泥漿性能見表2；②對成槽前、中、后的泥漿性能進行檢查，不滿足要求的泥漿及時循環處理或廢棄處理。

表2 泥漿性能指標

（3）減少成槽設備對槽壁影響：①成槽機履帶下方鋪設4cm 厚鋼板，保證成槽機站位基礎的穩定，減少設備振動對槽壁的影響。②成槽全過程必須保持泥漿面不低于導墻頂面0.5m 及地下水位約2m 以上，避免因液面太低造成槽壁坍塌。

（4）合理化各工序銜接施工：①應在清孔完成后3～4h 內完成鋼筋籠下放，并開始澆筑混凝土，降低槽壁坍塌風險。②鋼筋籠下放過程中，注意保持與樁中心一致，防止鋼筋籠刮槽壁造成塌孔。

4.2 成槽垂直度控制要點

（1）成槽過程中在槽深15m、30m、45m 及槽底時，采用KODEN 超聲波測壁儀檢查槽深及槽壁四個面垂直度。

（2）利用成槽機配備的垂度顯示儀表和自動糾正偏差裝置，結合KODEN 檢測結果進行垂直度控制。

5 結論

通過對矩形樁基施工關鍵技術的深入研究及方案優化，極大地提高了現場施工速度和質量，經統計發現：

（1）采取優化后的樁基施工順序和出土方式，樁基施工工效由原來的3 天/根提高到2 天/根，施工效率提高50%；

（2）通過優化后各工藝及采取的措施，現場槽壁塌方現象少有發生，樁基超聲波檢測合格率達到97%以上；

（3）槽壁垂直度的有效監控，實現了鋼筋籠吊裝一次成功率100%。