浅析DJP复合管桩试桩施工要点

韩元东

上海隧道工程有限公司

1 引言

潜孔冲击高压旋喷技术（DJP工法）以其成桩质量好，施工效率高，成本低廉的优点[1]，在沿海填土区域、岩溶地层有着广泛的应用。为了取得水泥土外桩的施工参数，并验证相关参数在工程地质条件下水泥土成桩效果，检验管桩超长送桩工艺、垂直度控制等是否能否满足设计要求，在全面开工前进行试桩非常有必要[2,3]。现以广东省深圳市妈湾跨海通道(月亮湾大道-沿江高速)工程为例，结合现场实际工况，通过试桩确定DJP复合管桩施工过程中水泥土桩、压桩等工序的施工效率、设备配合转换时间。从而有效控制作业时间，避免DJP水泥土桩施工数量过多，植桩时间间隔超过水泥土桩初凝，影响DJP复合管桩施工质量。

2 工程概况

本工程位于深圳市前海合作区妈湾片区及宝安区大铲湾港区，场地内人工填土层成分复杂，主要有素填土、杂填土、填砂、填石、冲填土五个亚类，主要成分为黏性土、砂、碎石、块石，且混有淤泥、砖块、混凝土碎块等，大铲湾段多见塑料插板。

上述填筑物多呈混合填入，无分选、无明显分层。勘察中依钻探岩芯，根据其某种成分的相对多少进行分层。需要指出的是，虽然线址范围内曾进行过有组织的填方活动，但由于填海造地阶段部分地段的无序填筑以及钻探控制范围的局限性，上述分层资料在设计施工的使用中应充分注意其适用性。

始发段基坑K2+126-K2+150坑底范围为提高地基承载力、降低道路框架的绝对沉降，根据设计要求采用水泥复合管桩复合地基处理。地基处理采用水泥复合管桩复合地基，水泥土桩内插PHC管桩。水泥土桩施工工艺采用潜孔冲击高压旋喷技术，水泥土桩700mm，在水泥土初凝前，采用静力压桩法将PHC 400AB95管桩同心植入水泥土桩中，DJP复合管桩桩端持力层为⑩1全风化岩层。DJP复合管桩在地表施工，场地标高为4.80m，桩底标高-31.20m~32.01m，送桩长度为27.0m~30.0m。

为保证水泥土桩成桩质量，预制管桩送桩效果达到设计要求，项目部计划在DJP复合管桩开工前，选择3根桩作为试桩，桩长8m，芯桩桩径400mm，外桩桩径700mm，单桩承载力特征值1650kN，复合地基修正前承载力特征值230kPa。

3 施工要点

3.1 DJP水泥土外桩施工

根据图纸桩中心坐标，采用RTK确定地面具体桩心位置，误差精度控制在2cm以内，钻塔垂直度控制在0.5%以内。钻进及提升喷浆过程中，钻机操作员通过自动化垂直度监测系统随时监控钻塔垂直度，确保垂直度偏差在规定范围内。初始钻进3米深度内，应降低钻杆转速，钢丝绳拉紧主卷扬，防止钻杆弯曲。在钻进及提升喷浆过程中，质量员应随时对钻塔垂直度进行监控。当钻进困难，应提起钻头，清泥，防止黏土糊住钻头，减小钻进阻力，提升下钻效率。浆液按照参数表配置，在搅浆桶里搅拌均匀后，经200目筛过滤，放入储浆桶中。RCYT-1添加剂称重后，先制备成水溶液，再均匀加入搅浆桶中，搅拌均匀后喷入土体。注浆泵流量稳定后，按设计提升速度提升钻具，控制注浆泵流量，保证浆液流量与提速相匹配，工程桩喷浆至设计桩顶标高以上500mm。DJP水泥土施工时，按照500mm/min的提升速度前提下，浆液流量必须保证不小于195L/min，当浆液流量小于195L/min时，提速也应随之降低，以保证浆液流量与提速相匹配。流量由流量计实测，目前所有流量计均在标定的有效期内，标定精度满足规范要求。后台操作员应调整高压泵压力，使流量达到规定要求。当高压泵压力突然升高，表明浆液已经到达钻头喷浆口，此时后台操作工通过对讲机及时通知钻机操作员，开始转动钻具30s后方可开始按照500mm/min匀速提升钻具。

3.2 施工芯桩

水泥土外桩施工完成后立即进行管桩芯桩植入施工，相隔时间不得超过24小时，采用静压桩机及超长送桩工艺进行压桩。根据DJP桩机成孔位置，采集其实际坐标，使静压机机身与实际坐标重合，完成就位。利用机身水平气泡居中，以及铅垂仪锥尖对准圆心，调整机身水平及垂直度。静压机主机夹桩箱夹桩油缸将管桩抱住后，启动压桩油缸将管桩压入土中。在压桩过程中一旦发现机身垂直度或桩位发生偏差，应即刻将管桩拔起离开地面，继续调整静压机桩位、垂直度、机身水平至精度要求后，再将管桩压入。

当管桩压到夹桩箱下部时，吊起超长送桩器放入夹桩箱，开始送桩。确保管桩与送桩器同心同向，避免管桩下沉造成的管桩与送桩器脱离。送桩器下部加长段插入管桩中心孔后，启动静压机主机夹桩箱夹桩油缸将送桩器抱住，启动压桩油缸将送桩器与管桩压入土中。

根据实测地面标高及设计桩顶标高，计算出送桩器入土长度，在最后一节送桩器的相应位置，做醒目深度标识，利用高精度水准仪，观测最后一节送桩器压入土体的状况，当深度标识到达水准仪水平丝时，停止送桩。当送桩到桩底标高时，应记录最终压桩力值。

送桩结束后，采用静压桩机将第一节、第二节送桩器接头拔出夹桩箱顶面后，将第一节送桩器拆除吊走；再用静压桩机将第二节、第三节送桩器接头拔出夹桩箱顶面后，将第二节送桩器拔出地面1.0m后，将第二节送桩器拆除吊走；直至送桩器全部拔出。

4 质量保证措施

4.1 技术控制措施

在确保DJP水泥土桩和管桩垂直度满足0.5%的精度前提下，为确保管桩与水泥土外桩同心，一方面管桩植桩中心点不再依照理论坐标，而是根据DJP钻机成桩后的实际中心孔位，实际采集坐标；另一方面在管桩桩顶与桩底安装定位装置。通过测量底护筒以上有效钻具的剩余长度，即可控制钻进深度。首先钻进前测量桩位处的地面标高，测量地面至底护筒顶面的距离（即机高），将有效钻具总长度减去钻进深度和机高，可计算出底护筒以上有效钻具的剩余长度。根据计算结果，在底护筒顶面高度以上按照计算出的剩余长度，在钻塔上标记醒目的标志。利用测量钻具提升已知高度的时间间隔，计算钻具提升速度。钻机钻塔侧面都固定有爬梯蹬，是为了方便工人上下维修钻机使用的，其间距为400mm。测量钻具顶面在经过不同高度的爬梯蹬的间隔时间，计算监测钻具的提升速度。

在确保DJP水泥土桩施工后24小时内将管桩同心植入的前提下，根据静压机每天平均植桩数量，来确定DJP水泥土桩的施工数量。同时根据水泥土外桩引孔的先后顺序确定植桩先后顺序，做到先引孔的先进行植桩。一旦发现DJP水泥土桩施工数量过多，植桩时间间隔可能大于24小时，降低DJP水泥土桩的施工进度。引孔完毕平整场地后，测量孔口标高，根据设计桩顶标高计算出送桩长度，在超长送桩器上丈量送桩长度，并做醒目标志线，压入送桩器当该标志线达到地面时，便停止压桩。为避免送桩超标高，待标志线快接近地表时，应减小压桩速度，缓慢送桩至设计标高。为确保水泥土桩与管桩等长，管桩植入深度应以标高控制为主，压力值控制为辅。但由于本工程场地地层变化较大，管桩进入6-4粗砂层、10-1全风化花岗岩持力层的深度较大，一旦DJP水泥土桩成桩后发生塌孔或长螺旋无法将全部砂土带出地面，砂土便在桩孔内沉淀聚集，而且厚度较大时，将对管桩静力压桩造成较大阻力，因此，此区域施工时应尽快进行植桩，若达不到设计标高，终压值不小于单桩竖向抗压承载力特征值的1.2倍。改进工艺后，耗材种类有水泥、膨润土、粉煤灰、RC-1添加剂、水。方案规定水胶比为1.4:1，上述全过程质量控制，由自动化后台带班长负责，质检员全过程质量监控。所用耗材量单由自动化后台设备打印后作为资料留档。

技术方案要求DJP水泥土施工时，按照500mm/min的提升速度前提下，浆液流量必须保证不小于195L/min。流量由流量计实测，目前所有流量计均在标定的有效期内，标定精度满足规范要求。当高压泵压力突然升高，表明浆液已经到达钻头喷浆口，此时后台操作工通过对讲机及时通知钻机操作员，开始原位转动钻具30s后方可开始按照规定的提升速度匀速提升钻具。上述过程质量员应进行全程监控。

4.2 工艺改进措施

由于DJP桩端持力层分别为粗砂层、砂质黏性土层和全风化基岩层，地层分布有较大的差异性，导致静压机在植桩作业时部分工程桩出现了“送桩未能送至设计桩顶标高”的情况，必须制定相关的处理措施。最大限度缩短水泥土外桩成桩后静压机开始植桩作业之间的时间间隔，水泥土桩施工时桩底以上2m进行二次复喷，使其浆液和砂层能够充分拌和，特殊地层（砂层较厚、全风化基岩层）植桩作业时，在管桩桩端焊接特制开口型钢桩尖作为应急处理措施。技术员负责每一道施工工序的报验，在报验前必须先进行自检。报验时要做到每道施工工序验收都具有可追溯性，并明确每道施工工序的相关责任人。施工现场的DJP钻机和静压机均安装有自动化垂直度监测仪，确保桩身垂直度。在DJP钻机塔身醒目位置张贴带有数字的反光贴，确定成孔深度。

在DJP钻机就位准备钻孔前，对孔口标高进行第一次采集，根据桩设计底标高计算成孔深度。DJP钻机成孔后对钻进的成孔深度进行查验，现场技术员使用钢卷尺测量机高后计算成孔深度。自动化后台按照设计配比进行复合浆液配制，技术负责人对后台配制的浆液进行定期抽查，查验原材的质量、浆液配比、浆液比重和浆液流量等是否符合设计要求。待成孔深度核实无误后通知自动化后班组台开始喷浆，待大功率注浆泵仪表盘数据达到设计流量和喷浆压力后，DJP钻机开始提升钻具（喷浆流量、压力达到后孔底喷浆需定喷30s）。水泥土外桩施工完成,DJP钻机的钻具提升至孔口后，现场技术员测量实际坐标，并做好相关记录，供静压机植桩时使用。

水泥土外桩施工完成,北斗系统生成新的实际成桩坐标，静压机设备依此坐标准备开始植桩作业。在植桩作业前对每根水泥土外桩的孔口标高进行二次采集确定送桩深度，并根据计算后的送桩深度在超长送桩器上做好醒目标记。静压机移机至桩位后，进行二次打桩桩位放样精度和垂直度控制。垂直度控制使用自动化垂直度监测仪进行控制在允许偏差范围内，桩位放样精度控制在20mm内后方可点击开始打桩。静压机机组人员按照正常的施工流程，开始植桩作业。

孔口标高的抄测由现场技术员到现场使用校验合格的RTK仪器抄测标高，并做好记录供计算引孔深度时使用。静压机植植桩时的送桩深度由现场技术员根据孔口标高和设计桩顶标高计算确定，并在送桩器上做出醒目标记。

5 结束语

本施工场地狭小，试桩间距小，经过三根试桩现场计时测算，成孔用时60分钟、提升用时55分钟、压桩75分钟、拔桩45分钟、孔间设备转移10分钟，一根桩总用时4小时05分。本次的3根试验桩的成孔、水泥土桩成桩及植入管桩的施工作业均顺利完成，表明只要控制住关键指标，严格执行质量保障措施，DJP钻机成孔完成后，再进行管桩施工，送桩至设计标高，施工质量能满足设计要求，验证了DJP工法的可行性。