高壓旋噴樁試樁專項(xiàng)施工方案

王俊華 徐銅鑫

關(guān)鍵詞： 高壓旋噴樁 市政工程 施工方案 地基處理 試樁選擇

1 編制依據(jù)

（1）中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司提交的《設(shè)計(jì)圖紙（詳勘階段）》；（2）甲方提供的“施工總承包單位選聘項(xiàng)目施工圖”；（3）《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ 106-2014）；（4）《水泥土配合比設(shè)計(jì)》（JGJ/T 233-2011）；（5）《城鎮(zhèn)道路工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（CJJ1-2008）。

2 工程概況

該道路南起于官渡A0 路交叉口，北至B0 路交叉口。該片區(qū)在整個昆明市轄區(qū)內(nèi)主要位于主城與新區(qū)的中部，特殊的地理位置決定該片區(qū)未來的交通必然與主城和新城有著密切的聯(lián)系，附近為原機(jī)場[1]。道路總長度為3 253 m，路幅總寬度16 m，單幅路橫斷面形式，按雙向兩車道設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)速度30 km/h。經(jīng)前期計(jì)算并經(jīng)該階段設(shè)計(jì)再次復(fù)核，結(jié)合項(xiàng)目沿線實(shí)際情況，擬定特殊路基處理方案如下。

由于全線道路范圍內(nèi)，沿道路行進(jìn)方向存在一條高壓線，CFG 樁樁機(jī)操作空間不足地段，故采用高壓旋噴樁方案，局部臨近地鐵段采用換填輕質(zhì)泡沫混凝土（K1+820～K1+868.244）。

3 自然地理概況

3. 1 地形地貌

該工程位于昆明盆地中部，屬沖湖積盆地，場地原為昆明機(jī)場，擬建道路具體見現(xiàn)狀地貌見圖紙。

3. 2 地層巖性構(gòu)成

根據(jù)市政工程現(xiàn)場工程地質(zhì)調(diào)查及鉆探勘察，在鉆探最大勘探深度51.0 m 范圍內(nèi)分布地基土分別為：路基表層分布第四系人工填土層（Qml），巖性為雜填土、素填土；表層以下為第四系全新統(tǒng)沖積層、洪積層（Qal+pl），巖性為黏土；第四系全新統(tǒng)沖積層、湖積（Qal+l）層，巖性為粉質(zhì)黏土、泥炭質(zhì)土、黏土、粉土、粉黏土。因此，路基設(shè)計(jì)因地制宜，充分考慮路基的穩(wěn)定、防護(hù)及排水工程，力求建設(shè)方案經(jīng)濟(jì)、實(shí)用，使道路投資的效益最大化。

4 試樁目的

（1）通過試驗(yàn)段的施工，復(fù)核地基加固樁復(fù)合地基處理該工程軟基的適宜性，為以后全標(biāo)段施工進(jìn)行設(shè)備選擇、配置數(shù)量提供依據(jù)；（2）通過試驗(yàn)段的施工，復(fù)核地基加固樁設(shè)置直徑、間距、深度、路基外放距離等參數(shù)的選擇是否能滿足路基承載力、沉降及穩(wěn)定的相關(guān)要求；（3）通過試驗(yàn)段的施工，對樁體打設(shè)次序、間隔時間、灌注速度等基本參數(shù)進(jìn)行探索，總結(jié)適合該工程、便于施工、確保質(zhì)量的施工工藝[2]；（4）通過試樁試驗(yàn)為設(shè)計(jì)提供設(shè)計(jì)參數(shù)，如水泥土的配合比、樁體無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、復(fù)合地基承載力等。

5 試樁地點(diǎn)

施工單位應(yīng)會同監(jiān)理、甲方，開工前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及現(xiàn)場施工條件選擇代表性的地段進(jìn)行高壓旋噴樁工藝性試驗(yàn)，根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50202）選取15 根做工藝性試驗(yàn)，試樁地點(diǎn)選取軟土地基處理地段K2+767～K2+879 段試樁，試樁數(shù)量為5 組（每組3 根）。

6 施工準(zhǔn)備

6. 1 室內(nèi)技術(shù)準(zhǔn)備

（1）組織工程技術(shù)人員進(jìn)行圖紙審查，編排施工組織設(shè)計(jì)，熟悉規(guī)范和各項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；（2）水泥土配合比設(shè)計(jì)，根據(jù)原材料性能及確定的水泥摻入比計(jì)算各材料用量，并經(jīng)試驗(yàn)室內(nèi)試配、調(diào)整、確定水泥土各材料的質(zhì)量比；（3）對所有參加施工人員進(jìn)行安全培訓(xùn)，施工安全交底和技術(shù)作業(yè)交底，培訓(xùn)合格后方可持證上崗。

6. 2 外業(yè)技術(shù)準(zhǔn)備

（1）該工程復(fù)合地基頂不得進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)，若清表后地面至設(shè)計(jì)路面高差小于38 cm（58 cm 厚路面結(jié)構(gòu)層+30 cm 厚度褥墊層?50 cm 樁頭），則需繼續(xù)下挖至路面高程以下0.38 m 作為樁基施工操作面；（2）清表后地面至設(shè)計(jì)路面高差大于38 cm，直接挖除新填土至原地表以上0.2 m 處作為樁基施工操作面；（3）實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)水泥配合比的設(shè)計(jì)，檢測取樣，并負(fù)責(zé)現(xiàn)場原始記錄及工藝性試驗(yàn)施工工藝參數(shù)的搜集、整理及總結(jié)；（4）在樁與雨污水管道交叉位置，樁體設(shè)計(jì)頂高程為管道基坑開挖面高程[3]；（5）樁基施工完成并達(dá)到強(qiáng)度后，需采取人工方式切除樁頭，樁間土采用人工開挖，盡量減小對成樁的擾動。

7 機(jī)械設(shè)備配置

高壓旋噴樁工藝性試驗(yàn)施工機(jī)械設(shè)備配置如表1所示。

8 高壓旋噴樁作業(yè)

8. 1 高壓旋噴樁材料要求

（1）水泥采用強(qiáng)度等級為42.5 級及以上的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，其性能必須符合《通用硅酸鹽水泥》（GB 175）的規(guī)定。

（2）水宜采用飲用水，使用非飲用水時須經(jīng)化驗(yàn)并符合下列規(guī)定：①硫酸鹽含量不超過2 700 mg/L；②含鹽量不得超過5 000 mg/L；③pH 值不得小于4。

（3）樁頂設(shè)置30 cm厚級配碎石褥墊層，并在碎石褥墊層內(nèi)鋪設(shè)兩層雙向土工格柵。級配碎石墊層粒徑5～16 mm，石料飽和抗壓強(qiáng)度≥30 MPa，夯填度0.87～0.90；雙向土工隔柵縱橫向極限抗拉強(qiáng)度不小于≥80 kN/m，伸長率≤3%，肋條交叉點(diǎn)極限剝離力≥300 N，單位面積質(zhì)量不小于780 g/m2。

8. 2 工程技術(shù)要求

（1）路基地基處理采用高壓旋噴樁加固處理，還有一小部分地段采用泡沫混凝土加固，其中高壓旋噴樁樁的直徑均為500 mm，梅花形布置，樁間距1.6 m，并按《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ 79-2012）相關(guān)要求執(zhí)行。

（2）結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙，樁身采用P.042.5 級普通硅酸鹽水泥，樁徑500 mm，樁長8 000～10 000 mm，每米水泥用量選取不同參數(shù)進(jìn)行試樁確定。

（3）高壓旋噴樁采用單管法施工，漿液壓力25～35 MPa，流量70～100 L/min，提升速度10～20 cm/min，旋轉(zhuǎn)管旋轉(zhuǎn)速度約10～20 r/min，施工時控制漿液壓力，使加固土體直徑滿足設(shè)計(jì)要求[4]。

8. 3 樁處理布置參數(shù)

8.3.1 平面布置形式

此次所設(shè)計(jì)的樁直徑均為500 mm，平面上等邊三角形布置，樁間距根據(jù)地質(zhì)情況分段布置，橫向布置范圍為道路放坡腳外放2 排。

8.3.2 樁長

在清除表土并基本整平地表后實(shí)施高壓旋噴柱，樁長結(jié)合地質(zhì)情況分段設(shè)置，確保路基變形協(xié)調(diào)，該工程設(shè)計(jì)樁長為剔除軟樁頭后的有效樁長[5-6]。

9 試樁施工順序

試樁施工流程如圖1 所示。

（1）地面處理：施工場地需要整平，無雜物，無積水。按照設(shè)計(jì)圖紙標(biāo)高處理。（2）測量放樣：按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求放出施工樁位，反復(fù)測量孔距，每孔誤差不大于50 mm， 用竹簽或方木樁固定，并準(zhǔn)確測量孔口地面高程，經(jīng)甲方、設(shè)計(jì)、監(jiān)理多方核驗(yàn)認(rèn)可。（3）鉆機(jī)就位。GM-5S 型履帶式樁機(jī)（西探裝備）移動到施工樁位點(diǎn)，鉆機(jī)基本就位后，調(diào)整樁機(jī)水平，將轉(zhuǎn)盤、鉆桿軸線對準(zhǔn)樁位木樁，對準(zhǔn)誤差控制在20 mm 以內(nèi)，再調(diào)整鉆架、鉆桿，使鉆桿垂直度控制在范圍內(nèi)。（4）鉆至設(shè)計(jì)深度。按照設(shè)計(jì)圖紙，參考頂面標(biāo)高，及設(shè)計(jì)樁長，計(jì)算設(shè)計(jì)深度的標(biāo)高，配置好鉆桿。（5）提升鉆桿高壓噴射注漿。當(dāng)噴射注漿管插入設(shè)計(jì)深度后，接通水泥漿泵，然后由下向上旋噴，同時將泥漿清理排出。噴射時，先應(yīng)達(dá)到預(yù)定的噴射壓力、噴漿后再逐漸提升旋噴管，以防扭斷旋噴管。為保證樁底端的質(zhì)量，噴嘴下沉到設(shè)計(jì)深度時。在旋噴提升過程中，可根據(jù)不同的土層，調(diào)整旋噴參數(shù)。（6）噴射作業(yè)。注漿管下至設(shè)計(jì)位置后，操作人員用對講機(jī)通知注漿人員開始注漿，在樁底部邊旋轉(zhuǎn)邊噴射，達(dá)到預(yù)定的噴射壓力、噴漿量后再邊旋轉(zhuǎn)、邊提升、邊噴射。旋噴完成后，應(yīng)拆卸輸漿管路，清洗干凈，在原樁位旁邊補(bǔ)樁。鉆孔過程中詳細(xì)記錄孔位、孔深及地質(zhì)變化。（7）移動機(jī)具。施工方案：旋噴提升到設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高時停止旋噴，提升鉆頭出孔口，清洗注漿泵及輸送管道，然后將鉆機(jī)移位，采用半幅施工。移動鉆機(jī)方向?yàn)槁坊吘壷谅坊行姆较颍凑仗崆胺藕玫臉稑游恢弥鹨皇┕ぁ?/p>

10 試驗(yàn)各項(xiàng)參數(shù)

根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際情況，試樁場地選在K2+767～K2+879 段道路旁空地試打高壓旋噴樁，分1#、2#、3#、4#、5#組，每組試樁3 根。

根據(jù)不良路基處理設(shè)計(jì)圖紙初步可知，旋噴樁地基加固所穿越土層包含（由上而下）：雜填土、素填土、粘土、淤泥質(zhì)粘土、粘土、泥炭質(zhì)粘土、其中粘土比重較大。根據(jù)土質(zhì)情況，在試樁階段，每米水泥實(shí)驗(yàn)用量分別為220 kg、240 kg、260 kg、280 kg、300 kg，共5 組，每組成樁3 根，按單樁長8 m 實(shí)施（共120 m）。各組試樁具體配合比詳見表2 試樁參數(shù)及數(shù)量表。

11 施工中質(zhì)量檢驗(yàn)

根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》結(jié)合該工程具體情況，在施工過程中，需對以下項(xiàng)目進(jìn)行驗(yàn)收。

（1）原材料：需查產(chǎn)品合格證書，并抽樣送檢到有資質(zhì)的第三方檢測單位檢測。（2）樁徑：用鋼尺或計(jì)算填料量，設(shè)計(jì)樁徑為0.5 m。（3）樁身強(qiáng)度：高壓旋噴樁28 天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于4.0 MPa。（4）樁身完整性：樁施工完畢28 天后，利用低應(yīng)變動力試驗(yàn)檢測樁身完整性，不少于總樁數(shù)的10%，檢測樁的完整性，Ⅱ類和優(yōu)于Ⅱ類的樁應(yīng)占總抽檢數(shù)的70% 以上，不得出現(xiàn)Ⅳ類樁。（5）樁位間距及垂直度：利用全站儀、鋼尺，設(shè)計(jì)三角形布置，一般段為1.6 m 間距。（6）褥墊層厚度：用鋼尺，設(shè)計(jì)褥墊層厚度為30 cm。（7）樁長及基底地質(zhì)情況：在地質(zhì)情況與地勘一致的情況下，樁長不小于原設(shè)計(jì)，局部現(xiàn)場地質(zhì)與地勘報告不一致段需根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)確定樁長，樁底不得布置在粉砂、泥炭質(zhì)土或有機(jī)質(zhì)土等承載力較小的軟弱土層內(nèi)，施工過程需嚴(yán)格控制，現(xiàn)場測量。施工完成之后，可通過鉆芯法隨機(jī)檢測樁長與基底的情況，檢測數(shù)量為總樁數(shù)的0.2%，且不少于3 根。

12 檢測結(jié)果

具體檢測結(jié)果如表3、表4 所示。

13 結(jié)語

綜上所述，該文用工程實(shí)例分析結(jié)合實(shí)踐，研究了高壓旋噴樁試樁水泥土配合比設(shè)計(jì)與相關(guān)參數(shù)，以及試驗(yàn)檢測結(jié)果，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論。

（1）通過試樁可為后期施工提供真實(shí)的數(shù)據(jù)支持和理論指導(dǎo)，根據(jù)實(shí)際施工情況，合理調(diào)整施工參數(shù)，制訂出更加符合該市政道路工程的高壓旋噴樁施工方案。（2）根據(jù)鉆芯檢測無側(cè)限抗壓強(qiáng)度和靜載承載力檢測結(jié)果可知，滿足該市政工程高壓旋噴樁施工圖紙及設(shè)計(jì)要求。（3）由于該市政道路全線范圍內(nèi)有一條高壓線，CFG樁樁基操作空間不足，采用高壓旋噴樁處理方案，合理地解決了這些問題。施工空間占用小，提高了地基承載力，減少工后沉降，確保路基穩(wěn)定的一種有效方式。