趙強(qiáng)ZHAO Qiang

（廣州市恒盛建設(shè)工程有限公司，廣州 510000）

0 引言

隨著城市污水管網(wǎng)系統(tǒng)的大規(guī)模建設(shè)，為了緩解老城區(qū)征地拆遷的困難，同時(shí)節(jié)約利用土地，越來越多的給排水構(gòu)筑物、管道被建設(shè)在既有河床下。然而河道中施工技術(shù)難度也較大。為了解決在跨河涌橋下的硬質(zhì)土層內(nèi)施工深基坑支護(hù)鋼板樁的難題，經(jīng)過刻苦鉆研，研究出一種施工方便、技術(shù)先進(jìn)的“潮汐水域有限凈空條件旋噴樁改良硬質(zhì)地層靜壓植樁施工技術(shù)”，并加以推廣。

1 施工技術(shù)特點(diǎn)

1.1 筑土圍堰，反挖溝槽，解決了潮汐水位阻擋、鋼板樁施工凈空不足的難題

潮汐影響水域凈空受限條件下施工鋼板樁圍堰，采用先在河道中填筑土圍堰作為施工平臺(tái)，圍堰填筑高度大于潮汐最大水位，然后在圍堰頂上反挖溝槽，在溝槽內(nèi)安置靜力植樁機(jī)進(jìn)行鋼板樁靜壓植入施工，解決了水中施工平臺(tái)、潮汐水位阻擋、鋼板樁施工凈空不足的難題。

1.2 旋噴泥漿擾動(dòng)砂層，降低植樁阻力

在進(jìn)行深基坑長鋼板樁靜力植入施工時(shí)，遇到下臥硬質(zhì)土層，小型鋼板樁機(jī)壓力有限，無法順利使12m、15m 長的鋼板樁順利就位，采用先預(yù)制優(yōu)質(zhì)泥漿（膨潤土200g：水1000g），后使用旋噴樁機(jī)高壓旋噴優(yōu)質(zhì)泥漿，破壞原有土體，攪松土層的辦法降低植樁阻力，成功將鋼板樁壓入設(shè)計(jì)標(biāo)高。

1.3 環(huán)境保護(hù)，綠色施工

在潮汐影響水域，地質(zhì)條件軟弱，鋼板樁機(jī)施工凈空不足等有限的施工條件下，該工法能夠最大程度的降低對(duì)現(xiàn)有環(huán)境的破壞，不必?fù)p壞建構(gòu)筑物，既能完成基坑鋼板樁支護(hù)的施工，又能保持城市美觀性。

2 工藝原理

在凈空受限的潮汐水域填筑土圍堰作為施工平臺(tái)，圍堰頂高度大于潮汐最大水位，在填筑的施工平臺(tái)頂反挖溝槽，提高施工凈空，在溝槽內(nèi)安置對(duì)凈空要求較小的鋼板樁靜力植樁機(jī)，將鋼板樁逐節(jié)壓入土層內(nèi)，每節(jié)鋼板樁間焊接連接。

對(duì)于水中深基坑，支護(hù)鋼板樁插入土層較深，遇到下伏硬質(zhì)土層，而靜力植樁機(jī)壓力不足以克服植樁阻力時(shí)，采用旋噴樁機(jī)噴漿攪松地層，為了充分利用旋噴樁機(jī)噴漿攪松地層的特點(diǎn)，將傳統(tǒng)的噴射水泥漿改為噴射優(yōu)質(zhì)泥漿，防止成樁硬化，另外采用優(yōu)質(zhì)泥漿可以在噴射后與土砂等形成較穩(wěn)定的混合物，而不是很快水土分離、土層重新密實(shí)。

優(yōu)質(zhì)泥漿配合比根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，通過試驗(yàn)確定（膨潤土200g：水1000g），泥漿隨用隨拌制，并保持持續(xù)攪拌，潮汐水域有限凈空條件旋噴樁擾動(dòng)硬質(zhì)地層靜力植樁圖見圖1。

圖1 潮汐水域有限凈空條件旋噴樁擾動(dòng)硬質(zhì)地層靜力植樁圖

3 施工工藝流程（如圖2 所示）

圖2 施工工藝流程圖

4 操作要點(diǎn)

4.1 填筑粘土圍堰（施工平臺(tái)）

橋底水中施工平臺(tái)的填筑從橋梁上下游設(shè)置的施工通道開始向橋底填筑，平臺(tái)填筑高度要比最高潮汐水位高0.5m～0.8m 以上，并考慮汛期洪水位，施工平臺(tái)的填筑寬度應(yīng)以能方便合理安排施工為原則，同時(shí)要考慮不能汛期施工且不允許占據(jù)太多河道寬度，防止阻礙河道泄洪，一般控制在8m 左右，如水中基坑設(shè)計(jì)較寬，施工平臺(tái)可分區(qū)分期填筑。

4.2 旋噴泥漿攪松土層

①旋噴鉆孔孔位確定：首先用全站儀測(cè)放出每排支護(hù)鋼板樁軸線，并立標(biāo)樁撒白灰線標(biāo)識(shí)，沿每排鋼板樁軸線鉆孔，旋噴直徑60cm，為確保硬質(zhì)地層充分被攪松，相鄰擾動(dòng)區(qū)搭接20cm，即鉆孔間距40cm。

②旋噴泥漿配置：為保證泥漿的穩(wěn)定性，必須采用優(yōu)質(zhì)泥漿，優(yōu)質(zhì)泥漿采用膨潤土或優(yōu)質(zhì)黏土配置，配置比例按膨潤土200g：水1000g，配置后進(jìn)行泥漿指標(biāo)檢測(cè)，檢測(cè)合格方可使用，泥漿控制指標(biāo)按表1 所示。

表1 泥漿性能指標(biāo)表

泥漿利用攪拌桶進(jìn)行配置，泥漿在攪拌桶內(nèi)的攪拌時(shí)間不得少于30s。攪拌桶旁設(shè)置泥漿儲(chǔ)存池，攪拌好的泥漿由出漿孔泥漿池儲(chǔ)存，為保證泥漿的勻質(zhì)，泥漿池上方應(yīng)設(shè)置1 臺(tái)攪拌機(jī)對(duì)泥漿進(jìn)行持續(xù)攪拌。

當(dāng)停工后再次開始施工時(shí)，泥漿儲(chǔ)存池內(nèi)的泥漿應(yīng)先進(jìn)行充分?jǐn)嚢鑴蛸|(zhì)后才能開始使用，攪拌時(shí)間不得少于10min。

③旋噴機(jī)鉆孔：旋噴樁機(jī)選用成孔、插管二合一的MGJ-50 型單管旋噴樁機(jī)。根據(jù)測(cè)放的鉆孔軸線，按間距1.0m 垂直于軸線擺放墊木，在墊木頂旋噴樁機(jī)兩側(cè)縱向安置槽鋼做行走軌道，軌道頂橫向放置Φ48 鋼管作為旋噴機(jī)走形的滾軸。

上述支墊必須調(diào)整水平，鉆機(jī)就位后，必須用水平尺校正，保證鉆機(jī)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的垂直度（孔斜率不大于1%）。調(diào)整鉆機(jī)機(jī)身使鉆桿軸線對(duì)準(zhǔn)鉆孔中心，孔位與設(shè)計(jì)位置的偏差不大于50mm。

④旋噴泥漿松動(dòng)土層：當(dāng)噴射注漿管鉆至預(yù)定深度后，由下而上進(jìn)行旋噴注漿，注漿壓力≥20MPa，流量＞60L/min，膨潤土或優(yōu)質(zhì)黏土用量不少于160kg/m。

噴射時(shí)，以預(yù)先確定的噴射壓力噴漿旋轉(zhuǎn)30 秒，優(yōu)質(zhì)泥漿與底端土砂充分?jǐn)嚢瑁卓诿皾{正常后開始提升旋噴，注漿管提升速度18-20cm/min，鉆桿的旋轉(zhuǎn)速度控制在10～20r/min，保持勻速旋轉(zhuǎn)提升注漿管，直至穿過硬質(zhì)土層以上0.5m，停止噴漿。

在后續(xù)靜力植樁過程中，如仍發(fā)生壓樁困難，可進(jìn)行復(fù)攪，并相應(yīng)降低噴漿管提升速度，加大噴漿量。

經(jīng)旋噴泥漿擾動(dòng)的土層，應(yīng)在12h 內(nèi)完成鋼板樁的靜力植入施工，如果超過12h，應(yīng)根據(jù)實(shí)際的壓樁效果選擇土層復(fù)攪松動(dòng)。

4.3 反挖溝槽施工

為有效提高靜力壓入鋼板樁施工的操作空間，在填筑的土質(zhì)施工平臺(tái)頂開挖溝槽，溝槽深度控制不超過3m（如深度必須超過3m，則需設(shè)置臨時(shí)支護(hù)措施）。溝槽頂邊線距離鋼板樁軸線0.5m 以上，距離施工平臺(tái)外邊線0.5m以上。

通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，跨河涌橋橋底標(biāo)高11.70m，五年一遇水位標(biāo)高7.950m，筑土圍堰施工平臺(tái)面標(biāo)高8.00m 左右，平臺(tái)面與橋底的凈空高度不能滿足靜力植樁要求，為了保證順利壓樁，我們?cè)诿恳慌配摪鍢妒┕で?，在填筑的土質(zhì)平臺(tái)頂，沿著鋼板樁軸線開挖一條深1.5m，寬2.0m 的小型溝槽，降低小型鋼板樁機(jī)的作業(yè)基準(zhǔn)面。

4.4 鋼板樁靜力壓入

①靜壓鋼板樁施工流程。

測(cè)量放樣、定位→起始鋼板樁振動(dòng)打入→靜壓力植樁機(jī)騎樁就位→樁機(jī)繼續(xù)壓樁→鋼板樁封口

②測(cè)量放線：靜力壓樁前應(yīng)先恢復(fù)支護(hù)鋼板樁軸線，測(cè)量定位后撒白灰或掛線標(biāo)識(shí)。

③起始鋼板樁施工：鋼板樁靜力植樁機(jī)需要騎在已經(jīng)施工的鋼板樁上壓樁，起始鋼板樁的施工采用傳統(tǒng)的振動(dòng)壓樁發(fā)施工，具體的是在橋梁外側(cè)一定距離，沿鋼板樁軸線利用振動(dòng)打樁機(jī)將鋼板樁打入地下，打入鋼板樁根數(shù)為3～5 根。

④靜力植樁機(jī)騎樁就位：起始鋼板樁打設(shè)完成后，利用吊機(jī)將植樁機(jī)放置到鋼板樁上，啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，接通電源，操作人員操控植樁機(jī)，使其下方夾鉗夾緊鋼板樁，植樁機(jī)自穩(wěn)后，吊機(jī)松脫吊繩。

⑤植樁機(jī)壓樁：在橋梁下方壓樁，單根鋼板樁長度控制在4m 長，鋼板樁采用挖掘機(jī)喂送至植樁機(jī)的夾樁器內(nèi)。啟動(dòng)液壓裝置，夾樁器夾緊鋼板樁向下移動(dòng)，移動(dòng)千斤頂1 個(gè)行程后，松開夾樁器，千斤頂回縮，然后再次夾緊鋼板樁開始下一個(gè)行程壓樁，直至將1 根鋼板樁全部壓入。

4.5 鋼板樁拔除

基坑工程使用完畢后，回填至河床面，拆除最頂部支撐后，即可開始拔除鋼板樁。拔除鋼板樁應(yīng)，從最外側(cè)一排開始，將圍堰平臺(tái)土先挖除運(yùn)走，安裝好靜壓機(jī)逐根上拔、切割，拔除的鋼板，利用駁船運(yùn)走。

5 經(jīng)濟(jì)效益分析

填筑圍堰后橋下凈空約5m，通過在圍堰頂再反挖溝槽的方式進(jìn)行坑內(nèi)引孔施工，采取兩種方式：①旋噴機(jī)引孔、②沖擊鉆機(jī)引孔。下面對(duì)這兩種引孔方式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析對(duì)比。

跨河涌橋橋下渠箱長度約30m，引孔平均深度13.5m，需要松動(dòng)的土層深度范圍為6m～15m 深（長度9m），引孔直徑600mm，旋噴樁間距400mm，鉆孔樁間距800mm。

5.1 旋噴機(jī)引孔造價(jià)

旋噴機(jī)引孔空樁單價(jià)85 元/m，旋噴段單價(jià)200 元/m，引孔總量304 孔，引孔總孔數(shù)2×（30÷0.4+1）=152 孔，每孔空樁長度6m，旋噴長度7.5m，引孔造價(jià)如表2。

表2 旋噴機(jī)引孔造價(jià)表

旋噴機(jī)引孔總造價(jià)15.50+45.60=61.10 萬元。

5.2 沖孔樁機(jī)引孔

①開挖土方及墊層鋪筑費(fèi)用。

因橋下凈空只有5m 高，沖孔樁機(jī)高度一般在7m 左右，為了鉆機(jī)能在橋底作業(yè)，需將圍堰反挖3.0m 深×16m寬的基坑，然后在坑底填筑50cm 厚碎石砂墊層，開挖土方及墊層鋪筑費(fèi)用如表3 所示。

表3 開挖土方及墊層鋪筑費(fèi)用表

土方開挖及墊層鋪筑費(fèi)用小計(jì)：1.44+5.28=6.72 萬元。

②基坑支護(hù)費(fèi)用。

沖孔樁機(jī)施工開挖的基坑深度達(dá)3m，需打設(shè)6m 長密扣式拉森Ⅳ型鋼板樁支護(hù)和擋水，鋼板樁用量2×（30m÷0.4m+1）=152 根，拉森Ⅳ鋼板樁單位重量為48kg/m，橋下打拔鋼板樁需用靜力植樁機(jī)，植樁單價(jià)800 元/根?；又ёo(hù)費(fèi)用如表4 所示。

表4 基坑支護(hù)費(fèi)用表

基坑支護(hù)費(fèi)用小計(jì)：12.16 萬元。

③引孔費(fèi)用。

橋下空間受限條件下施工，鉆機(jī)安裝、移位等均不方便，鉆孔綜合單價(jià)按400 元/m 計(jì)算，鉆孔總數(shù)量4×（30÷0.8+1）=156 孔。引孔費(fèi)用如表5 所示。

表5 沖孔樁機(jī)引孔造價(jià)表

則沖孔樁引孔費(fèi)用小計(jì)：84.24 萬元。

④引孔回填土費(fèi)用。

引孔后需回填松散土，單孔回填體積為3.14×0.3×0.3×15=4.24m3，回填土方單價(jià)16 元/m3，則回填土方費(fèi)用如表6 所示。

表6 沖孔樁機(jī)引孔后回填造價(jià)表

引孔回填費(fèi)用小計(jì)：26.46 萬元。

⑤費(fèi)用合計(jì)。

采用樁孔樁機(jī)引孔所需費(fèi)用合計(jì)：6.72+12.16+84.24+26.46=129.59 萬元。

綜上采用旋噴機(jī)引孔費(fèi)用61.10 萬元，采用傳統(tǒng)的鉆孔樁機(jī)引孔所需費(fèi)用129.59 萬元。

費(fèi)用共節(jié)約68.48 萬元，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

6 結(jié)語

經(jīng)過前期的技術(shù)研究和分析改進(jìn)，并在實(shí)際項(xiàng)目的施工中應(yīng)用“潮汐水域有限凈空條件旋噴樁改良硬質(zhì)地層靜壓植樁”施工技術(shù)，已取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，成功試點(diǎn)應(yīng)用。