沉管灌注樁施工技術(shù)在建筑基礎(chǔ)工程中的應(yīng)用

洪海平

（龍光工程建設(shè)有限公司,廣東 中山 528400）

前言：目前在建筑工程沉管灌注樁施工中有錘擊沉管灌注樁、振動沉管灌注樁、靜壓沉管灌注樁、振動沖擊沉管灌注樁和沉管夯擴(kuò)灌注樁幾種。本文就錘擊沉管灌注樁的相關(guān)問題進(jìn)行探討。

1.施工工藝

1.1.工藝流程:定位埋設(shè)砼預(yù)制樁尖→樁機(jī)就位→錘擊沉管→灌注砼→邊拔管、邊錘擊、邊繼續(xù)灌注砼（中間插入吊放鋼筋籠）→成樁。

1.2.注意事項(xiàng)：①澆砼前應(yīng)檢查管內(nèi)有無泥漿或進(jìn)水，少量時可用干水泥灰。②當(dāng)為提高承載力或補(bǔ)救缺陷而采用復(fù)打法施工時，復(fù)打應(yīng)在初次澆筑的砼初凝之前完成，前后兩次沉管的軸線必須重合。③拔管速度要均勻，對一般土層以1m/min為宜，在軟弱土層及軟硬土層交界處宜控制在0.3-0.8m/min為宜。在管底未拔到樁頂設(shè)計標(biāo)高之前，倒打和輕擊不得中斷。④第一次拔管高度應(yīng)控制在能容納第二次所需灌入的砼量為限，不宜拔得過高。在拔管過程中應(yīng)用專用測錘或浮標(biāo)檢查砼面的下降情況。⑤錘擊沉管成樁宜按樁基施工順序依次退打，樁中心距在3.5倍樁管外徑以內(nèi)或小于2m時均應(yīng)跳打，以防止土體擠壓而斷樁。中間空出的樁需待鄰樁砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的50%以后方可施工。⑥砼充盈系數(shù)（實(shí)際灌注砼體積與按設(shè)計樁身直徑計算體積之比）不得小于1.0，成樁后的樁身砼頂面標(biāo)高應(yīng)至少高出設(shè)計標(biāo)高500mm。

2.存在的問題

2.1.灌注樁沉管的貫入度的控制問題：樁基幾乎可應(yīng)用于各種工程地質(zhì)條件和各種類型的工程，尤其適用于軟弱地基。錘擊式沉管灌注樁以其諸多優(yōu)點(diǎn)，成為多層住宅、綜合樓的首選樁型。但其自身也存在一些缺陷和在設(shè)計施工中難以操作的指標(biāo)，灌注樁沉管的貫入度的控制問題便是其中之一。

2.2.灌注樁沉管的貫入度與樁承載力的關(guān)系問題：一般認(rèn)為，樁的貫入度與其極限承載力有直接的關(guān)系。貫入度通常依據(jù)現(xiàn)有的打樁動力公式結(jié)合當(dāng)?shù)爻晒?jīng)驗(yàn)確定。但灌注樁沉管的貫入度與樁承載力的關(guān)系是否可以用簡單的經(jīng)驗(yàn)公式確定，或者簡單地套用當(dāng)?shù)爻晒?jīng)驗(yàn)，以及貫入度是否為一項(xiàng)控制性的設(shè)計指標(biāo)，對于這些問題，需要進(jìn)一步探討。

3.單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值計算

單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值計算公式：Rk＝u∑qsikli＋qpkAp(1)式中Rk-單樁的豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值；qpk-極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值；Ap-樁身橫截面面積；u-樁身周邊長度；qsik-樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值；li-按土層劃分的各段樁長。

貫入度的設(shè)計一般依據(jù)現(xiàn)有的打樁動力公式3，主要有格爾謝凡諾夫公式、工程新聞修正公式、海利公式和打沉管灌注樁公式等。上述經(jīng)驗(yàn)公式是根據(jù)功能原理和實(shí)驗(yàn)推導(dǎo)出來的，適用對象為預(yù)制樁 (包括鋼管樁)；而灌注樁與預(yù)制樁在施工方法上有很大區(qū)別，如果套用上述經(jīng)驗(yàn)公式設(shè)計灌注樁的貫入度，顯然是不恰當(dāng)?shù)摹Ｔ诠こ虒?shí)踐上，這種方法往往偏于安全，結(jié)果是使工程成本增加。

4工程案例

4.1.工程概況：某樁基工程屬于沖積地貌，地形平坦，場地土層分層描述如表1。

設(shè)計要求采用錘擊沉管灌注樁，樁端以中細(xì)砂層上部為持力層，樁長L＝22m(從場地地坪算起)，樁徑480mm，單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值為600kN。

表1 場地土層分層描述

但在實(shí)際施工中，樁管打至設(shè)計標(biāo)高時，大部分樁貫入度都超過了設(shè)計要求，個別樁多達(dá)22～50cm/10錘，距設(shè)計要求相差很大。為了減小貫入度，對于部分貫入度較大的樁采用了灌砂復(fù)打，擠密砂土的新方法。考慮到本小區(qū)樁基工程量大，基樁總數(shù)約為3000余根，為了工程安全和節(jié)省投資，并為后續(xù)施工提供依據(jù)，為此對貫入度較大的以及經(jīng)灌砂復(fù)打的樁，選擇了6根樁進(jìn)行了靜載測試，有關(guān)數(shù)據(jù)如表2、3。

表2 施工記錄

表3 靜載測試成果

因?yàn)榇舜戊o載測試目的并不是做樁的破壞試驗(yàn)，所以最大試驗(yàn)荷載以滿足設(shè)計要求為限。至最大試驗(yàn)荷載時，沒有出現(xiàn)極限特征。

4.3 試驗(yàn)結(jié)果：(1)對于貫入度特別大的3號樁，經(jīng)灌砂復(fù)打，測試結(jié)果表明，樁的承載力也能達(dá)到設(shè)計要求，且最大沉降量仍未超過規(guī)范極限值。可見，若嚴(yán)格控制貫入度不甚合理，(2)該地區(qū)的灌注樁沉管貫入度實(shí)際值是設(shè)計值的2～8倍(至設(shè)計標(biāo)高時)，這時即使不加長樁長或復(fù)打，樁的承載力也完全能達(dá)到設(shè)計要求。可見貫入度設(shè)計值偏小。

4.4 原因：(1)打樁公式適用于預(yù)制樁和鋼管樁估算其打樁阻力，將它用于沉管貫入度的計算只是權(quán)宜之計。經(jīng)過綜合分析試驗(yàn)結(jié)果，以及其成因分析，認(rèn)為可以適當(dāng)加大貫入度的設(shè)計值。為了安全起見，后續(xù)樁的貫入度控制在2倍設(shè)計值范圍內(nèi)；個別貫入度較大的樁，采用灌砂復(fù)打的方法，將其控制在相同范圍內(nèi)。(2)沉管時由于連續(xù)錘擊震動，土體內(nèi)摩擦角變化很大。而在樁身灌注混凝土28天后，進(jìn)行靜載試驗(yàn)時，土體結(jié)構(gòu)基本穩(wěn)定，承載力有一定幅度提高。(3)灌注樁的實(shí)際樁身表面是凹凸不平的，樁身混凝土與周圍土互相咬合，致使土的摩阻力較預(yù)制樁大，且施工時樁管的摩阻力小于成樁后的摩阻力。(4)成樁后灌注樁的實(shí)際樁徑往往比管徑大6%～7%，這是因?yàn)闃堆ブ睆捷^大所致。由于實(shí)際樁徑擴(kuò)大使得樁的承載力相應(yīng)增加，因此盡管施工時的貫入度相對較大，但靜載試驗(yàn)加載至最大荷載時沉降量仍然較小。(5)由于構(gòu)造上的原因，錘擊式沉管灌注樁的預(yù)制樁靴比樁管外徑大6～8cm，施工時，土對樁管的擠壓力減少使樁管下沉阻力減少，因而使沉管貫入度增大。(6)灌砂復(fù)打?qū)吨芡梁蜆抖送吝M(jìn)行了擠密，使樁側(cè)摩阻力提高，樁端土的強(qiáng)度提高。

5.結(jié)論(1)灌注樁貫入度作為一項(xiàng)設(shè)計施工指標(biāo)，應(yīng)該加以控制，但是應(yīng)該避免盲目性。在無現(xiàn)場試驗(yàn)確定單樁承載力的情況下，可以采用這樣的方法：在地質(zhì)鉆探孔附近，土層分布和各土層的物理力學(xué)指標(biāo)比較準(zhǔn)確，宜先在此打樁，仔細(xì)做好記錄，在設(shè)計標(biāo)高附近一定范圍內(nèi)準(zhǔn)確測量每10擊的貫入度。綜合分析貫入度的現(xiàn)場施工記錄、設(shè)計值，以及當(dāng)?shù)爻晒?jīng)驗(yàn)，調(diào)整實(shí)施的貫入度值，以盡可能地使貫入度控制值趨于合理。(2)簡單套用現(xiàn)有的打樁動力公式設(shè)計沉管貫入度，有時與工程實(shí)際情況不符，將造成工程浪費(fèi)。(3)對于砂土地基，采用灌砂復(fù)打，充分利用其擠密效應(yīng)，是一種經(jīng)濟(jì)有效地減小貫入度的方法。

[1]張成.沉管灌注樁常見質(zhì)量問題及防治措施[J].山西建筑,2008,(10).