王文杰

摘 要：文章以實(shí)際工程為例，該工程地處福建沿海，地質(zhì)為板結(jié)砂層，碎石樁常規(guī)振動(dòng)沉管法無法直接成樁，最終基于長(zhǎng)螺旋輔助引孔原理，通過長(zhǎng)螺旋引孔配合振動(dòng)沉管接力的方法成樁成功，保證了工程的整體質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：碎石樁施工 板結(jié)砂層 輔助貫入

在公路工程項(xiàng)目中，路基基底處理質(zhì)量尤為關(guān)鍵。尤其是沿海路基工程，考慮到海水腐蝕和潮汐影響，以及浸水路基抗震抗液化要求，對(duì)路基的設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量提出了更高的要求。碎石樁復(fù)合地基處理在沿海臨水路基加固處理中應(yīng)用較為廣泛，是一種相對(duì)較成熟的工藝，但在一些不利的地質(zhì)條件下，將碎石樁貫入到設(shè)計(jì)深度會(huì)相當(dāng)困難。

1.工程概況

本項(xiàng)目位于長(zhǎng)樂區(qū)文武砂鎮(zhèn)和江田鎮(zhèn)，起點(diǎn)位于已建成的228國道（南北澳至外文武圍墾堤段）K7+650處，沿線連續(xù)分布淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉細(xì)砂層、細(xì)砂層。沿線路基包含液化地基及軟土地基，液化深度均在0～15m范圍內(nèi)。本項(xiàng)目碎石樁樁徑50cm，呈梅花形布置，間距1.8m，全線K8+020～K12+380碎石樁處理共17段，共有77234根，單根樁樁長(zhǎng)10.3～20m，總長(zhǎng)1270340m，處理面積208484m2。

2.引孔方案確定過程

本項(xiàng)目在使用常規(guī)的DZ60和DZ90振動(dòng)沉管打樁機(jī)進(jìn)行碎石樁施工過程中出現(xiàn)電流過大，電纜冒煙，電機(jī)燒毀，碎石樁無法沉管至設(shè)計(jì)深度的現(xiàn)象，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)推測(cè)實(shí)際土層密實(shí)度過大，與勘探資料不符導(dǎo)致無法貫入，施工方立即組織了一臺(tái)DZ150型（國內(nèi)稀少）大功率碎石樁機(jī)進(jìn)場(chǎng)，對(duì)K8+020～200位置碎石樁進(jìn)行施工，仍無法沉管至設(shè)計(jì)深度，通過沉管過程狀態(tài)分析，更加肯定了原地勘數(shù)據(jù)與實(shí)際地質(zhì)情況差異性較大的推測(cè)，為此，施工方組織了一臺(tái)地質(zhì)勘探鉆機(jī)進(jìn)行動(dòng)探，通過地質(zhì)鉆探機(jī)對(duì)沿線地質(zhì)勘探表明，在處理范圍內(nèi)，有較厚砂層處于密實(shí)狀態(tài)，通過對(duì)比分析，證實(shí)了判斷。其后通過各方專家討論，擬選擇K8+050～K8+070及K8+060～080段各20根樁采用引孔工藝進(jìn)行碎石樁試樁施工。

3.長(zhǎng)螺旋輔助引孔原理

本項(xiàng)目選用的長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)配備了75kW和90kW兩種規(guī)格的大功率扭矩動(dòng)力頭，在其作用下可以推動(dòng)長(zhǎng)螺旋鉆桿的運(yùn)行，鉆桿上的螺旋葉片旋轉(zhuǎn)剪切土體并通過提升將土料帶出，只有很少的一部分會(huì)被擠入到土層中。當(dāng)鉆桿處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，位于螺旋葉片上的土將會(huì)與螺旋鉆桿共同作用，進(jìn)一步得到土柱結(jié)構(gòu)，由此提升了孔內(nèi)側(cè)向土的穩(wěn)定性，不容易出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象。

引孔工藝可削弱周邊土體擠密效應(yīng)，無論是側(cè)向阻力還是位于樁尖土層的空隙水壓力都得到了良好的控制。本項(xiàng)目整個(gè)樁長(zhǎng)深度的地層均為密實(shí)，因此需要通長(zhǎng)引孔至設(shè)計(jì)深度，在原引孔位置上進(jìn)行振動(dòng)沉管至設(shè)計(jì)高程后進(jìn)行灌石振密成樁。

4.碎石樁施工流程及方法

4.1試樁施工區(qū)段選擇

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的施工作業(yè)面，本次試樁施工樁號(hào)為K8+050～K8+070左1附近共20根樁，采用鉆頭直徑為500mm的引孔機(jī)進(jìn)行引孔；K8+060～080左1附近20根樁，采用鉆頭直徑為400mm的引孔機(jī)進(jìn)行引孔；所選段落碎石樁設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為13m。每個(gè)區(qū)段各列舉5根樁，共抽取10根樁基進(jìn)行分析。

4.2長(zhǎng)螺旋引孔

路基平整至設(shè)計(jì)高程后進(jìn)行試樁樁位測(cè)量放樣，將引孔機(jī)放置在指定的樁位上，調(diào)整鉆桿垂直度，長(zhǎng)螺旋鉆頭對(duì)準(zhǔn)樁位點(diǎn)，鉆孔時(shí)先慢后快，可以減少鉆桿搖晃，也可檢查鉆孔的偏差，以便及時(shí)糾正。在鉆桿上標(biāo)出每1m的刻度，作為控制樁長(zhǎng)的依據(jù)，引孔至設(shè)計(jì)深度后將鉆桿旋出，至下一個(gè)點(diǎn)位重復(fù)此操作，施工過程中注意對(duì)樁位控制點(diǎn)的保護(hù)，以便對(duì)樁位進(jìn)行復(fù)原。

4.3打樁機(jī)就位

在振動(dòng)沉管打樁機(jī)沉管上標(biāo)出每1m的刻度線用以控制貫入深度；移動(dòng)樁機(jī)，使樁機(jī)對(duì)準(zhǔn)打樁線；啟動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)，按照事先放出的樁位標(biāo)記移動(dòng)導(dǎo)向架，使樁管對(duì)準(zhǔn)打樁點(diǎn)，人工將樁尖活瓣合緊，將樁尖對(duì)準(zhǔn)地面上標(biāo)出的樁位。

4.4振動(dòng)沉管

運(yùn)行樁錘電機(jī)，使其振動(dòng)下沉，控制下沉速度，每行進(jìn)0.5m時(shí)則需要留振30s。在操作過程中，需要對(duì)沉管速度、深度等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量并做好記錄工作。

當(dāng)樁底達(dá)到指定的設(shè)計(jì)深度，在不停振的同時(shí)采取靜力施壓處理，樁管不再繼續(xù)下沉?xí)r，打樁機(jī)前段因反力輕微抬離地面即可停止。

4.5成孔、投料

灌料前對(duì)卷揚(yáng)機(jī)料斗和輔助用的裝載機(jī)料斗容量進(jìn)行標(biāo)定，將碎石由加料口灌入樁管內(nèi)，按理論方量和設(shè)計(jì)充盈系數(shù)（1.2）要求控制碎石灌入量。碎石材料為1-2-3自然級(jí)配，含泥量≤5%，最大粒徑≤5cm。

4.6樁身拔管

當(dāng)管內(nèi)灌入碎石高度>1/3管長(zhǎng)時(shí)開始拔管，每次拔管高度控制在1m左右，拔管速度控制在1.5～3m/min左右，反插深度在0.3m左右，留振10～20s，控制振動(dòng)均勻。及時(shí)記錄碎石灌入量、拔管速度，反插深度、留振時(shí)間及電流值等參數(shù)。

依次拔管、壓管、振密和加入碎石直至樁頂，施工過程中隨時(shí)用錘子敲擊樁管，以觀察樁管下料情況，在下次拔管前灌入碎石。

4.7成樁、移位

成樁后按照樁位布置圖移動(dòng)打樁機(jī)至下一樁位，重復(fù)上述操作。

4.8質(zhì)量控制及試驗(yàn)檢測(cè)

除了控制碎石樁樁長(zhǎng)、樁徑、樁距、碎石貫入量及施工過程中各項(xiàng)時(shí)間及電機(jī)電流電壓等參數(shù)指標(biāo)外還應(yīng)滿足成樁后相關(guān)試驗(yàn)檢測(cè)要求。根據(jù)設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，在成樁14d后應(yīng)采用重型動(dòng)力觸探檢測(cè)樁身密實(shí)度和樁長(zhǎng)，對(duì)樁間土進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，進(jìn)行荷載試驗(yàn)檢測(cè)單樁承載力及復(fù)合地基承載力。

5. 試樁結(jié)論及成果

通過對(duì)試樁過程中長(zhǎng)螺旋引孔和振動(dòng)沉管兩個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)際表現(xiàn)情況和各項(xiàng)數(shù)據(jù)分析，主要從單臺(tái)設(shè)備工效、設(shè)備控制要點(diǎn)和設(shè)備組合工效幾個(gè)方面來總結(jié)試樁成果。

5.1長(zhǎng)螺旋引孔總結(jié)

（1）引孔深度及引孔機(jī)鉆桿型號(hào)的選擇。如表1所示為兩種直徑鉆桿施工情況比較。

在樁檢同樣合格的情況下，選擇大直徑500mm鉆桿的施工情況較400mm的要順利，結(jié)合地質(zhì)鉆探情況，在樁底地質(zhì)為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土等軟土層時(shí)引孔深度可適當(dāng)比設(shè)計(jì)深度少1～2m，同時(shí)一次性引孔數(shù)量不宜過多，應(yīng)≤2排，振動(dòng)沉管樁機(jī)應(yīng)及時(shí)跟上，并在2d內(nèi)完成灌注成樁，避免引孔結(jié)束后土層重新板結(jié)密實(shí)。

（2）引孔機(jī)工效。試樁段樁長(zhǎng)13m樁基長(zhǎng)螺旋鉆孔平均成孔時(shí)間為7min（包括移位時(shí)間），75kW和90kW長(zhǎng)螺旋成樁時(shí)間差別很小，1臺(tái)長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)1d工作2個(gè)臺(tái)班，成樁數(shù)量在120根以上；15～20m長(zhǎng)樁基平均成孔時(shí)間為8～10min。

5.2振動(dòng)沉管成樁總結(jié)

（1）樁尖活瓣選擇。過程中采用平合瓣試樁，沉管至11m位置時(shí)出現(xiàn)電流過大，電線發(fā)熱現(xiàn)象，在下管30min仍無法沉管至設(shè)計(jì)深度，將平合瓣改成尖活瓣，順利沉管至設(shè)計(jì)深度，采用樁尖活瓣更有利于沉管。引孔后60kW、75kW和90kW振動(dòng)錘成樁區(qū)別不大。

（2）振動(dòng)沉管工效。由引孔后單樁成樁時(shí)間統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得出，一根13m長(zhǎng)碎石樁采用長(zhǎng)螺旋引孔工藝后，平均沉管時(shí)間為2.85min（沉管速度3.2～6.5m/min），拔管時(shí)間為13.5min，總體成樁時(shí)間為15～17min，平均拔管速度為1.5～2.5m/min，反插次數(shù)為17～18次，平均充盈系數(shù)為1.23，振密電流在70～75A之間。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)1臺(tái)沉管樁機(jī)1d工作2個(gè)臺(tái)班可成樁40根以上，因此1臺(tái)長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)搭配3臺(tái)振動(dòng)沉管樁機(jī)最為經(jīng)濟(jì)。

6.結(jié)束語

綜上所述，該項(xiàng)目實(shí)際試樁過程較為順利，證明了長(zhǎng)螺旋引孔工藝是一種輔助碎石樁貫入施工的有效手段，其為沿海板結(jié)砂層等較為密實(shí)、難以貫入的地層提供了一種解決途徑，且不會(huì)造成工期遲延，十分值得推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]方均坪.淺析長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)取土引孔配合靜壓預(yù)制管樁施工技術(shù)[J].江西建材，2017（11）：57+59.

[2]賈青山，郭鵬，劉賽，等.復(fù)雜地質(zhì)條件下長(zhǎng)螺旋引孔輔助預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)[J].建筑施工，2018（04）：453-454.