黃時(shí)鋒

（上海城投水務(wù)工程項(xiàng)目管理有限公司，上海市 201103）

1 工程概述

1.1 工程概況

白龍港污水處理廠提標(biāo)改造工程含50萬(wàn)m3/d一級(jí)A全流程地下污水處理廠，地下二層層高6.9m、上部操作間層高5.4m和進(jìn)出通道。工程基坑開挖總面積15萬(wàn)m2，基坑尺寸515m×289m?；悠矫嫘螤羁傮w呈矩形（見圖1）。工程地下污水處理設(shè)施基坑挖深12.8～15.8m，基坑安全等級(jí)為一級(jí)，周邊環(huán)境保護(hù)等級(jí)為三級(jí)。工程基礎(chǔ)樁采用新工藝勁性復(fù)合樁，共計(jì)24721根，樁長(zhǎng)18～28m不等，樁間距2.35～2.5m。

圖1 基坑總平面

1.2 工程勁性復(fù)合樁設(shè)計(jì)概況

工程的工程樁采用MC勁性復(fù)合樁，按設(shè)計(jì)樁徑要求，邊注漿邊攪拌成水泥土攪拌樁，在攪拌后的水泥土初凝前植入預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，構(gòu)成勁性復(fù)合樁，即水泥土攪拌樁中同心植入螺鎖式異型管樁。M樁為φ700水泥土攪拌樁，水泥摻入量15%；水泥攪拌樁加固體的28d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu28≥0.8MPa;攪拌樁空攪部分水泥摻入量8%。C樁為T-PHCC500—460（110）預(yù)應(yīng)力混凝土異型樁，C樁接樁采用螺鎖式連接接頭，要求柔性樁施工完成后6h內(nèi)插入剛性樁，同一標(biāo)高的接樁數(shù)量不得超過(guò)總量的50%。

1.3 工程水文地質(zhì)概況

根據(jù)工程地質(zhì)勘察成果，勘察深度范圍（最深60.0m）內(nèi)地基土為第四紀(jì)全新世Q34～上更新世Q23的沉積層，主要由填土、粉性土、淤泥質(zhì)土、黏性土組成。土層劃分為6個(gè)主要層次，其中①、②、⑤、⑧層分別根據(jù)各自的土層特性分為若干亞層和次亞層。其中，⑥、⑦層土缺失。從樁基工程施工作業(yè)面（-8.1m）涉及土層開始，深度范圍從上至下依次為（見圖2）②3-1層灰色黏質(zhì)粉土、②3夾層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、②3-2層灰色砂質(zhì)粉土、③層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、④層灰色淤泥質(zhì)黏土、⑤1層黏土、⑤3-1層灰色粉質(zhì)黏土夾粉土、⑤3-2層灰色粉質(zhì)黏土與黏質(zhì)粉土互層、⑧1-1層灰色粉質(zhì)黏土夾粉土。勁性復(fù)合樁樁端持力層主要分布于⑤3-1層灰色粉質(zhì)黏土夾粉土、⑤3-2層灰色粉質(zhì)黏土與黏質(zhì)粉土互層、⑧1-1層灰色粉質(zhì)黏土夾粉土。

圖2 典型土層分布圖

1.3.1 地表水情況

上海地處江南水網(wǎng)地帶，地表常分布有不規(guī)律的水渠、塘、溝壑。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察結(jié)果，由于工程?hào)|側(cè)臨近長(zhǎng)江，主要的淺層土為粉性土，因此長(zhǎng)江地表水為地下水重要的補(bǔ)給源，且場(chǎng)地內(nèi)地下水的水位受長(zhǎng)江潮水水位高低影響較大。

1.3.2 潛水情況

潛水主要賦存于淺部填土、黏性土、粉性土中，其補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水，附近有眾多河流，故與地表徑流互補(bǔ)性較強(qiáng)，以蒸發(fā)排泄為主，地下水位隨季節(jié)、氣候的變化較大?？辈炱陂g測(cè)得鉆孔中地下水潛水水位埋深在0.50～4.60m，相應(yīng)標(biāo)高在2.52～6.48m。

1.3.3 承壓水情況

勘探揭露，擬建場(chǎng)地有第⑧2層承壓水分布，層頂埋深為53.3～59.5m。承壓水水頭埋深一般為3.0～12.0m，隨季節(jié)呈周期性變化。

2 勁性復(fù)合樁施工質(zhì)量控制程序與要點(diǎn)

2.1 勁性復(fù)合樁施工質(zhì)量控制程序

勁性復(fù)合樁施工質(zhì)量控制程序見圖3。

圖3 勁性復(fù)合樁施工質(zhì)量控制程序

2.2 勁性復(fù)合樁施工質(zhì)量規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)

勁性復(fù)合樁施工質(zhì)量規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 勁性復(fù)合樁施工質(zhì)量規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)

2.3 勁性復(fù)合樁施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

2.3.1 樁基施工前期準(zhǔn)備監(jiān)控

（1）材料監(jiān)控。檢查進(jìn)場(chǎng)的水泥與摻和劑相關(guān)資料，檢查進(jìn)場(chǎng)的預(yù)應(yīng)力混凝土異型樁原材料復(fù)試報(bào)告和相關(guān)資料，保障工程施工的材料質(zhì)量。

（2）定位放樣監(jiān)控。核查基線和水準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置應(yīng)牢固可靠，復(fù)核施工單位對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)平面軸線和標(biāo)高定位放樣。復(fù)核無(wú)誤后方可進(jìn)行下道工序施工。

（3）開挖導(dǎo)溝監(jiān)控。施工前必須清除地上和地下障礙物，并平整好場(chǎng)地，核查開挖平面位置的寬度、深度和垂直度。

（4）樁機(jī)就位監(jiān)控。核查樁機(jī)就位場(chǎng)地平整、堅(jiān)實(shí)機(jī)頭是否已正確對(duì)中樁位軸線，龍門立柱垂直度偏差不大于1/200。

2.3.2 攪拌樁成孔與注漿過(guò)程中監(jiān)控

核查水泥漿液級(jí)配、漿液拌注設(shè)備和有關(guān)計(jì)量設(shè)備完好情況。頻繁核查樁機(jī)定位、機(jī)身垂直平穩(wěn)，嚴(yán)格控制樁機(jī)鉆頭的下沉和提升速度，下沉速度應(yīng)控制在0.8m/min范圍內(nèi)，提升速度應(yīng)控制在1.6m/min范圍內(nèi)，嚴(yán)格做到二次噴漿。在提升樁機(jī)的旋轉(zhuǎn)桿的同時(shí)啟動(dòng)注漿泵開始噴漿，在樁底部位重復(fù)攪拌注漿，記錄攪拌樁機(jī)機(jī)頭每米下沉和提升的時(shí)間、注漿量[1]。

2.3.3 異型樁沉樁過(guò)程質(zhì)量監(jiān)控

復(fù)核場(chǎng)地基準(zhǔn)點(diǎn)、基準(zhǔn)線和臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)，檢查樁機(jī)平整度，并對(duì)準(zhǔn)樁位。核查沉樁時(shí)，固定端大螺帽朝上，張拉端小螺帽朝下。吊裝時(shí)，防止樁身碰撞樁機(jī)。吊裝到位后，方可安裝插桿。沉樁時(shí)，樁身應(yīng)垂直，垂直度偏差不應(yīng)超過(guò)0.5%，首節(jié)沉樁插入地面時(shí)的垂直度偏差不應(yīng)超過(guò)0.3%，設(shè)置兩臺(tái)經(jīng)緯儀校準(zhǔn)樁身垂直度。禁止采用將上下節(jié)樁軸線形成夾角的方法調(diào)整上節(jié)樁的垂直度。單節(jié)樁應(yīng)一次性連續(xù)沉樁到位。接樁、送樁應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，中間停歇時(shí)間不應(yīng)超過(guò)30min，嚴(yán)禁采用螺鎖式異型樁代替送樁器。送樁前，應(yīng)在樁頂放置與樁外徑或邊長(zhǎng)相同、厚度不小于10mm的墊板[2]。

3 勁性復(fù)合樁施工質(zhì)量控制重點(diǎn)分析

3.1 攪拌樁施工質(zhì)量控制重點(diǎn)分析

攪拌樁是樁基工程和止水帷幕工程中常用的工程樁形式，其施工工藝也屬于成熟工藝。在攪拌樁施工前期，根據(jù)設(shè)計(jì)要求需要進(jìn)行試樁。通過(guò)同條件試樁，明確工程樁中采用的水泥參量和水灰比。通過(guò)工藝試樁，明確樁機(jī)的下沉速度、提升速度、噴漿量等參數(shù)，以使工程樁施工過(guò)程更加順利，保障工程樁質(zhì)量。在攪拌樁施工過(guò)程中，施工監(jiān)理重點(diǎn)控制的質(zhì)量在于施工過(guò)程中各種參數(shù)執(zhí)行的監(jiān)控，保障每一班組嚴(yán)格按照試樁的結(jié)論進(jìn)行工程樁施工，同時(shí)制定質(zhì)量管理標(biāo)識(shí)，保留樁基施工過(guò)程記錄。

在攪拌樁施工過(guò)程中，故障恢復(fù)等特殊情況質(zhì)量控制是工程質(zhì)量控制的重點(diǎn)。例如因故停止注漿，應(yīng)將鉆頭下沉至停漿點(diǎn)以下1m，待恢復(fù)供漿開泵時(shí)再噴漿提升，以保證水泥漿液的連貫和均勻。如果攪拌樁作為止水帷幕樁，還需重點(diǎn)控制施工套打過(guò)程中兩根樁施工間隔時(shí)間；為保障止水帷幕的止水效果，相鄰兩根樁的間隔時(shí)間應(yīng)不超過(guò)12h，保證套打部分能夠有效銜接，達(dá)到止水效果。

3.2 異型樁沉樁施工質(zhì)量控制重點(diǎn)

勁性復(fù)合樁的組成為攪拌樁的柔性樁結(jié)合異型樁的剛性樁。在異型樁沉樁施工過(guò)程中，首先要控制的是沉樁時(shí)間。沉樁時(shí)間包含沉樁施工開始時(shí)間和沉樁施工過(guò)程時(shí)間。沉樁施工開始時(shí)間為攪拌樁施工完成至異型樁開始沉樁的時(shí)間間隔。為保證異型樁的有效沉樁，沉樁施工開始時(shí)間宜控制在柔性樁施工完成后6h以內(nèi)。沉樁施工過(guò)程時(shí)間為單根樁完成沉樁所需時(shí)間，要求單節(jié)樁應(yīng)一次性連續(xù)沉樁到位，接樁、送樁應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，中間停歇時(shí)間不應(yīng)超過(guò)30min。

機(jī)械鏈接方式的勁性復(fù)合樁施工中，接樁質(zhì)量是另一質(zhì)量控制重點(diǎn)。機(jī)械連接的異型樁采用“上螺下頂”式，螺鎖式連接器（見圖4）。需要進(jìn)行接樁的異型樁施工，接樁質(zhì)量的好壞將直接影響勁性復(fù)合樁的整體施工質(zhì)量。采用機(jī)械連接的異型樁接樁，首先，檢查樁兩端制作的尺寸偏差和連接卡扣件，確認(rèn)其完好；清理完成樁端接頭殘物后，將插桿安裝在上接樁張拉端的小螺帽上，在下節(jié)樁的固定端大螺帽里安裝彈簧、墊片、卡片和中間螺帽（見圖5）。其次，在下節(jié)樁端面圖抹足夠的專用密封材料，操作時(shí)間控制在2min以內(nèi)，初凝時(shí)間不超過(guò)6h，終凝時(shí)間不超過(guò)12h；密封材料由環(huán)氧樹脂、固化劑1∶0.2比例組成。最后，在專人指揮下，將插件與中間套的軸線移到同一條直線上，準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)3個(gè)以上孔方可緩慢插入，嚴(yán)禁碰撞。插接后，密封材料宜溢出接口，形成無(wú)縫隙接口。如此完成異型樁的接樁、送樁過(guò)程（見圖6）。

圖4 機(jī)械連接方式

圖5 插桿安裝方式

圖6 接樁密封膠使用方式

圖7 勁性復(fù)合樁小應(yīng)變信號(hào)圖

在機(jī)械連接方式的異型樁接樁、送樁過(guò)程中，存在較多影響樁基質(zhì)量的因素。例如，由于異型樁端頭螺孔偏差，會(huì)導(dǎo)致插桿安裝后不在軸線上，接樁過(guò)程中無(wú)法與螺帽一一對(duì)應(yīng)，造成個(gè)別插桿損壞，從而引起樁軸線偏差，影響樁基質(zhì)量。又如，在密封件的樁端涂抹過(guò)程中，密封膠涂抹過(guò)多，覆蓋了整個(gè)斷面，造成接樁過(guò)程無(wú)法看清螺孔位置，影響接樁效率。同時(shí)由于多次的嘗試接樁，也會(huì)導(dǎo)致樁端插桿傾斜或損壞，從而影響樁基質(zhì)量。再如，插桿的連接不到位，造成端面上的插桿端部沒有在一個(gè)平面上，在連接完成后造成上下樁端面未能形成無(wú)縫隙接口端面，從而影響樁基整體質(zhì)量。因此，在機(jī)械連接過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制接樁前的準(zhǔn)備工作，確認(rèn)樁端螺孔完好并清理干凈，確保插件都有效連接且端部都在一個(gè)平面上，密封膠的涂抹均勻適當(dāng)，保障整個(gè)接樁過(guò)程順利、高效。

3.3 基坑土體側(cè)壓力對(duì)勁性復(fù)合樁施工質(zhì)量影響分析

在超大型深基坑施工過(guò)程中，由于整體施工工序的安排，難免存在多種工藝同時(shí)在基坑內(nèi)施工的情況。勁性復(fù)合樁的施工雖然已經(jīng)完成了沉樁、接樁、送樁的整體工藝流程，但是柔性樁的水泥土攪拌樁存在強(qiáng)度周期問(wèn)題，同時(shí)接樁的密封膠不具備受力條件，而機(jī)械連接的方式終究存在機(jī)械間隙。因此，土體的側(cè)壓力作用在勁性復(fù)合樁上，容易對(duì)樁本身產(chǎn)生一定的影響。其最為直接的表現(xiàn)是，在樁端處產(chǎn)生縫隙，兩根樁的樁端出現(xiàn)脫離或傾斜的部分脫離，僅靠機(jī)械連接。該現(xiàn)象將直接影響樁基工程檢測(cè)結(jié)果，小應(yīng)變檢測(cè)出現(xiàn)斷樁波形，造成檢測(cè)不合格判定。

因此，在勁性復(fù)合樁施工過(guò)程中，要盡量避免對(duì)剛施工完成的樁基區(qū)域造成土體側(cè)壓力的變化。例如，施工便道的合理布置與實(shí)時(shí)的調(diào)整，避免重型設(shè)備運(yùn)輸、移動(dòng)等引起周邊區(qū)域產(chǎn)生側(cè)壓力變化。再如，基坑開挖的工序布置，在超大型基坑中，在局部具備開挖條件的區(qū)域先行實(shí)施基坑開挖是正常工序，但局部的開挖會(huì)造成土體側(cè)壓力變化，也會(huì)對(duì)開挖區(qū)域的樁基工程造成影響。因此，在工序安排中，應(yīng)有效規(guī)避該情況，在開挖區(qū)域和樁基區(qū)域之間形成至少3倍開挖深度的隔離帶，減少分區(qū)域開挖對(duì)樁基工程產(chǎn)生的影響[3]。

3.4 勁性符合樁的質(zhì)量檢測(cè)方法及影響分析

勁性復(fù)合樁的質(zhì)量檢測(cè)仍采用常規(guī)的樁基檢測(cè)方法，采用小應(yīng)變法檢測(cè)樁身的完整性，采用錘擊法或堆載法檢測(cè)樁基的抗壓強(qiáng)度，采用錨固液壓頂升加載方式檢測(cè)樁基的抗拔強(qiáng)度[4]。其中，小應(yīng)變的檢測(cè)方法是通過(guò)錘擊法監(jiān)測(cè)其反射波的波形，判斷樁身的完整性。諸如上述，勁性復(fù)合樁施工過(guò)程中存在諸多的因素影響樁基的質(zhì)量，由于其異型樁的機(jī)械鏈接方式本身就存在機(jī)械間隙，在外圍因素的影響下容易產(chǎn)生端面脫離現(xiàn)象，但其仍由機(jī)械連接件保持著樁身的完整性，并保障其抗壓和抗拔的強(qiáng)度，但在小應(yīng)變的波形中體現(xiàn)的將是其斷樁的波形，造成一定程度的誤判[5]。

現(xiàn)場(chǎng)抽取小應(yīng)變檢測(cè)結(jié)論不同的三種樁（見圖7），實(shí)施承載力檢測(cè)和樁內(nèi)清孔視屏比對(duì)（見圖8）。根據(jù)建筑地基與基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)程（DG/TJ08-218—2017）判定，A1#樁有樁底反射，無(wú)接樁位置反射，Ⅰ類樁；A2#有樁底反射，接樁處有反射，Ⅱ類樁；A3#樁無(wú)樁底反射，接樁處有明顯反射，且有二次反射，Ⅲ類樁。但根據(jù)堆載法實(shí)施的承載力檢測(cè)表明，這三類樁承載力均滿足設(shè)計(jì)要求。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)判定，小應(yīng)變檢測(cè)波形的變化，經(jīng)過(guò)樁孔攝像比對(duì)，確實(shí)能夠反映接樁處的相關(guān)問(wèn)題；對(duì)無(wú)樁底反射，接樁處有明顯反射的樁，視屏證實(shí)其樁端的脫離，但其機(jī)械連接仍然保持良好，經(jīng)承載力檢測(cè)均滿足設(shè)計(jì)要求。因此，在勁性復(fù)合樁的樁身完整性檢測(cè)過(guò)程中，小應(yīng)變的檢測(cè)結(jié)論應(yīng)得到一定的佐證，避免造成誤判。

圖8 勁性復(fù)合樁接樁部位孔內(nèi)攝像圖

4 結(jié) 語(yǔ)

超大超深基坑樁基施工過(guò)程中，樁基施工質(zhì)量將直接影響工程建筑物實(shí)體質(zhì)量，控制樁基工程質(zhì)量是非常必要的。針對(duì)MC勁性復(fù)合樁的應(yīng)用，施工過(guò)程中的水泥土攪拌樁施工質(zhì)量和預(yù)應(yīng)力混凝土管樁沉樁質(zhì)量控制一樣重要。常規(guī)的平整度、軸線、垂直度控制，攪拌樁的試樁、下沉和提升速度、噴漿量控制，異型樁的樁端清理、插桿連接、密封接樁、沉樁時(shí)間控制等，均是保障勁性復(fù)合樁質(zhì)量的控制要點(diǎn)。

實(shí)踐證明，在超大超深基坑中，機(jī)械連接的勁性復(fù)合樁質(zhì)量會(huì)受到土體側(cè)壓力的影響，常規(guī)的小應(yīng)變測(cè)試樁身完整性雖能夠說(shuō)明樁端的表現(xiàn)，但對(duì)樁等級(jí)的判定需要慎重比對(duì)。機(jī)械連接的MC勁性復(fù)合樁樁端雖有脫離縫隙，但其機(jī)械連接仍然能夠保障樁身的完整性，保障其承載力指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。綜合比較相關(guān)參數(shù)，能夠更清晰、有效判定勁性復(fù)合樁的質(zhì)量。