關(guān)于引孔施打的預(yù)應(yīng)力管樁在實(shí)際工程中的應(yīng)用

董良鳳

(江門市新會(huì)建筑設(shè)計(jì)院有限公司　廣東江門　529100)

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關(guān)于引孔施打的預(yù)應(yīng)力管樁在實(shí)際工程中的應(yīng)用

董良鳳

(江門市新會(huì)建筑設(shè)計(jì)院有限公司廣東江門529100)

對(duì)于某些錘擊數(shù)大于50擊的強(qiáng)風(fēng)化巖層，可以優(yōu)先考慮采用引孔施打預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)。文章結(jié)合某工程引孔施打預(yù)應(yīng)力管樁施工的實(shí)際應(yīng)用，探討了施工中采用孔徑比樁徑稍大的引孔打樁的施工方法，并通過該工程施工過程中遇到的問題和采取的處理措施，提出了采用該管樁的若干施工要領(lǐng)。

引孔；修正后的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)；鉆孔清底；復(fù)打

0　引言

某些工程，強(qiáng)風(fēng)化巖不深不淺，且標(biāo)貫錘擊數(shù)遠(yuǎn)大于60，如果直接用錘擊法施打管樁，樁長(zhǎng)可能只有5～6m。更有甚者，強(qiáng)風(fēng)化巖層埋藏很淺或已裸露，且N(修正后的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)，以下同)已達(dá)到100、200時(shí)，若仍直接使用錘擊法，管樁根本打不進(jìn)去。在這種情況下，因?yàn)槌至勇癫厣顪\不一，想用筏板基礎(chǔ)是很難實(shí)現(xiàn)的。改用挖孔樁基礎(chǔ)也不好，因?yàn)橹酗L(fēng)化巖層埋藏很深，只能采用強(qiáng)風(fēng)化巖層當(dāng)持力層，但這樣樁承載力比較低，且需要控制入巖深度，施工較為困難，同時(shí)存在造價(jià)高、施工周期長(zhǎng)的缺點(diǎn)。基此，可以考慮采用引孔錘擊管樁基礎(chǔ)。引孔就是預(yù)鉆孔，在預(yù)鉆孔內(nèi)插樁打樁，這種施工方法業(yè)界稱為引孔打樁法。引孔打樁的主要目的是減少擠土效應(yīng)，有時(shí)也為了增加樁的入土深度[1]。

對(duì)預(yù)鉆孔沉樁，預(yù)鉆孔孔徑可比樁徑(或方樁對(duì)角線)小50～100mm，深度可根據(jù)樁距和土的密實(shí)度、滲透性確定，宜為樁長(zhǎng)的1/3～1/2；施工時(shí)應(yīng)隨鉆隨打；樁架宜具備鉆孔錘擊雙重性能[2]。也有與管樁直徑一樣的孔徑，主要看現(xiàn)場(chǎng)的土質(zhì)情況、樁直徑、樁密集程度等因素而定。一般情況下，引孔深度不宜超過12m，如果引孔太深，孔的垂直度偏差不易控制，一旦引孔偏斜，管樁下沉?xí)r就沿著孔壁下去，很難糾偏，也很容易發(fā)生樁身折斷事故[1]。引孔宜用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)鉆孔；引孔的垂直度偏差不宜大于0.5%；引孔作業(yè)和打樁施工應(yīng)密切配合，隨鉆隨打，引孔和打樁應(yīng)在同一個(gè)工作臺(tái)班中完成[1]。施打大面積密集群樁時(shí)，應(yīng)限制打樁速率，沉樁結(jié)束后，宜普遍實(shí)施一次復(fù)打；沉樁過程中應(yīng)加強(qiáng)鄰近建筑物、地下管線等的觀察、監(jiān)護(hù)[3]。

在實(shí)際施工過程中，施工單位一般會(huì)選擇孔徑比樁徑稍大的鉆孔機(jī)進(jìn)行引孔施工，即全鉆孔輔助沉樁，這樣樁很容易施打，施工速度快。全鉆孔輔助沉樁主要用于端承樁，如用于摩擦樁會(huì)使承載力降低過多[4]。如果孔徑比樁徑小，同時(shí)土質(zhì)又比較好的情況下，管樁較難打下去，而形成吊腳樁概率比較大。

本文主要通過某引孔施打預(yù)應(yīng)力管樁工程實(shí)踐，詳細(xì)介紹其施工過程及其遇到的困難和解決措施，以供同行借鑒。

1　工程概況

某工程位于廣東省江門市新會(huì)區(qū)會(huì)城鎮(zhèn)，總建筑面積達(dá)11 881.74m2，無地下室，地上有兩棟塔樓，均為剪力墻結(jié)構(gòu)(17層)。

場(chǎng)地處于丘陵地帶，大部分坐落于山谷地帶，北部緊靠某山，南部坐落于山坡上，而這次要建造的兩棟塔樓就在地塊的南部山坡上。場(chǎng)地地面起伏不平，鉆孔地面黃海高程為12.48m～14.94m，鉆孔揭露強(qiáng)風(fēng)化巖層巖面起伏較大，部分埋深3～4m，而部分區(qū)域已露出地表，鉆孔柱狀圖詳見圖1～圖3。

該工程最初計(jì)劃采用挖孔樁基礎(chǔ)，選取強(qiáng)風(fēng)化巖層為持力層，但由于挖孔樁勞動(dòng)強(qiáng)度較大，安全性較差且施工速度慢，成樁周期較長(zhǎng)、造價(jià)大，經(jīng)多方協(xié)商后，建設(shè)單位同意改用引孔施打預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)。

該工程管樁施工不能直接采用錘擊法，因?yàn)楦鶕?jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn)，錘擊式預(yù)應(yīng)力管樁一般可打入N≤50的強(qiáng)風(fēng)化巖層，而該工程巖層的N遠(yuǎn)大于50，若直接采用錘擊法，可打入的樁長(zhǎng)不能滿足設(shè)計(jì)要求，因此采用引孔施打的預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)。

2　施工過程及采取措施

該工程采用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)引孔打樁，選用孔徑比樁徑稍大，且鉆孔和錘擊是分開的2臺(tái)機(jī)進(jìn)行管樁沉樁施工，引孔垂直度偏差控制為不大于0.5%；采用的是AB型PHC500管樁，設(shè)計(jì)選取的樁承載力Qt=1 600kN。

施工工藝流程：鉆機(jī)組裝調(diào)試→施工放線定位樁位及高程→相關(guān)人員復(fù)核、驗(yàn)收建筑物軸線、樁定位→鉆機(jī)就位→鉆桿對(duì)正樁位→調(diào)整鉆桿垂直度→開動(dòng)電機(jī)鉆孔→測(cè)量孔深→記錄備案→孔口臨時(shí)覆蓋保護(hù)→錘擊樁基施工。

預(yù)鉆孔施工時(shí)，引孔長(zhǎng)度按設(shè)計(jì)要求(該工程引孔長(zhǎng)度均小于12m)，當(dāng)鉆桿落到預(yù)定深度后便開始提鉆清孔，清孔時(shí)鉆桿為反方向旋轉(zhuǎn)，向上提土，清孔完畢后及時(shí)清理地面附近余土，鉆孔機(jī)移位后，錘擊的樁機(jī)跟著就插樁施打(對(duì)部分未能及時(shí)施打管樁的預(yù)鉆孔采用厚鋼板做好孔口臨時(shí)保護(hù))。

引孔施工的成孔達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，對(duì)孔深、孔徑、孔壁垂直度、孔底浮土厚度等進(jìn)行檢查。檢測(cè)前準(zhǔn)備好檢測(cè)工具，測(cè)繩等。檢測(cè)孔底浮土厚度的檢孔圓板測(cè)繩采用鋼絲測(cè)繩，測(cè)繩直接綁扎在檢孔圓板與檢孔鋼筋頂面；做孔底浮土的檢測(cè)時(shí)，把檢測(cè)器放下去，記錄檢測(cè)圓板上測(cè)繩的長(zhǎng)度，記錄檢孔鋼筋加測(cè)繩的長(zhǎng)度，鉆孔深度與檢測(cè)工具總長(zhǎng)度的差值就是浮土厚度(該工程要求孔底浮土厚度宜≤100mm)。

該工程在初期施工過程中發(fā)現(xiàn)有一小部分管樁雖然滿足貫入度收錘標(biāo)準(zhǔn)，但仍打不到底，形成吊腳樁(打入樁長(zhǎng)小于鉆孔深度)。經(jīng)核查，吊腳深度為0.5m～1.8m不等。綜合多方數(shù)據(jù)，分析吊腳樁形成最有可能的原因是：(1)鉆桿反向旋轉(zhuǎn)提土?xí)r，因提升速度及鉆機(jī)機(jī)身穩(wěn)定性沒有控制好，部分提起的土又掉下去，孔底浮土沒有清干凈，且沒有檢測(cè)孔底浮土厚度，從而造成樁打不到鉆孔底部； (2)在插入管樁過程中，孔壁被擾動(dòng)，孔壁土跌落孔底；(3)現(xiàn)場(chǎng)記錄員工作失誤導(dǎo)致鉆孔深度記錄數(shù)據(jù)失真。

隨后，對(duì)這些樁(包括打到底的，吊腳的)進(jìn)行全面復(fù)打(在管樁第一次施打完畢10d之后進(jìn)行)。現(xiàn)場(chǎng)記錄顯示，復(fù)打可繼續(xù)沉樁0.2m～0.6m不等，第一次復(fù)打之后吊腳深度約為0.3m～1.4m，其后又對(duì)部分管樁進(jìn)行第二次復(fù)打。后來這些吊腳樁有的打到底了，有的卻還有0.5m～1m左右才到底。施工方為了穩(wěn)妥起見，經(jīng)業(yè)主及設(shè)計(jì)同意后，在有吊腳樁的承臺(tái)進(jìn)行補(bǔ)樁處理，以降低承臺(tái)內(nèi)平均單樁承載力，讓樁承載力留有富余。

而且，針對(duì)之前出現(xiàn)的鉆孔清底不干凈問題，采取了必要的處理措施：引孔時(shí)進(jìn)行2次或3次清底，即鉆完孔反旋上去之后，鉆桿又旋轉(zhuǎn)下到孔底，然后直接緩慢提起(此時(shí)鉆桿不旋轉(zhuǎn))，速度控制在2.0m/min以內(nèi)，土在鉆桿葉片上被帶了上來(必要時(shí)鉆頭要用水噴濕，增大附著力)，把孔底的浮土盡可能清除。在插樁時(shí)，要求施工單位必須調(diào)整好吊起管樁的垂直度后再緩慢插樁，做到不擾動(dòng)或少擾動(dòng)孔壁，同時(shí)要求施工單位做好施工組織計(jì)劃，保證引孔和打樁在同1臺(tái)班內(nèi)完成。施工單位在嚴(yán)格按上述要求進(jìn)行引孔施工后，管樁都能打到孔底，不存在吊腳樁。該工程絕大部分樁能打到鉆孔深度以下0.5m～1m，甚至是1.8m，但有少量樁只能打到鉆孔深度，即使對(duì)樁進(jìn)行復(fù)打，最后的樁長(zhǎng)大概也是10m～13m，原因可能是部分孔底的土質(zhì)已非常堅(jiān)硬。

3　靜載試驗(yàn)結(jié)果

在完成樁基的施工之后，檢測(cè)單位對(duì)樁進(jìn)行單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)。試驗(yàn)在管樁施打完畢間歇時(shí)間不小于25d后進(jìn)行，這時(shí)樁周土已基本閉合，土對(duì)樁已產(chǎn)生摩擦力，試驗(yàn)數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。該工程抽取了3根樁，其中1根是吊腳樁，吊腳深度為0.5m(引孔深度為13m，最后打入樁長(zhǎng)度為12.5m)。試驗(yàn)結(jié)果顯示均滿足設(shè)計(jì)要求，試驗(yàn)數(shù)據(jù)詳圖4～6。

從3根樁的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，1號(hào)樁在荷載為3 200kN時(shí)，總沉降量為11.82mm，2、3號(hào)樁是14mm，均小于規(guī)范要求的40mm，所以樁承載力取Qt=1 600kN滿足設(shè)計(jì)要求。對(duì)于1號(hào)樁，吊腳深度為0.5m，但試驗(yàn)總沉降量只有11.82mm，分析原因最有可能的是引孔時(shí)鉆桿反向旋轉(zhuǎn)提土過程中，鉆桿提升速度及鉆機(jī)機(jī)身穩(wěn)定性沒有控制好，部分提起的土又掉下去，且插樁時(shí)垂直度沒有調(diào)整好，較多孔壁土受擾動(dòng)滑落加劇孔底浮土的積聚(浮土土質(zhì)較好)，后來打入樁把樁底浮土夯實(shí)(充分壓實(shí)后的厚度為0.5m)，因孔底土體已被充分夯實(shí)，故靜載試驗(yàn)時(shí)總沉降量不大。

4　結(jié)論

(1)雖然規(guī)范建議對(duì)于引孔施打的預(yù)應(yīng)力管樁，可采用孔徑比樁徑小50～100mm，但在一些特殊工程地質(zhì)條件下，如場(chǎng)地坐落在山坡上，持力層土質(zhì)很堅(jiān)硬，N=70～100甚至幾百，樁端承載力比較大的土質(zhì)環(huán)境中，雖然施工時(shí)采取的引孔直徑比樁身直徑稍大，在樁身摩擦力較小的情況下，樁的承載力仍然可以滿足設(shè)計(jì)要求。

(2)對(duì)于孔徑比樁徑大的引孔打樁，樁承載力宜適當(dāng)降低，因?yàn)橥翆?duì)樁的摩擦力較小，取高了偏于不安全。有條件的可先進(jìn)行工程試樁，通過實(shí)測(cè)的靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)來指導(dǎo)設(shè)計(jì)及施工。

(3)引孔施工過程中，鉆桿反向旋轉(zhuǎn)提土?xí)r，要控制好提升速度及鉆機(jī)機(jī)身穩(wěn)定性，避免提起的土又掉下去，必要時(shí)可使用鉆孔機(jī)2次或3次清底；2次或3次清底時(shí)鉆桿旋轉(zhuǎn)下到孔底后直接緩慢提起(速度控制在2m/min以內(nèi))，必要時(shí)可噴濕鉆頭，增大附著力。同時(shí)要以認(rèn)真、負(fù)責(zé)的態(tài)度做好數(shù)據(jù)記錄，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)記錄員人數(shù)不應(yīng)少于2個(gè)，相互校對(duì)，保證數(shù)據(jù)的真實(shí)、可靠；孔底浮土厚度要滿足設(shè)計(jì)要求，宜≤100mm。

(4)在插樁時(shí)，必須調(diào)整好吊起管樁的垂直度后方可緩慢插樁，做到不擾動(dòng)或少擾動(dòng)孔壁。同時(shí)要求引孔和打樁在同1臺(tái)班內(nèi)完成。

(5)引孔打樁沉樁結(jié)束后，宜普遍實(shí)施一次復(fù)打。

[1]DBJ/T15-22-2008 錘擊式預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程(廣東省標(biāo)準(zhǔn)) [S]. 廣州,中國(guó)建筑工業(yè)出版社2008年.

[2]JGJ94-2008 建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S]. 北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2008.

[3]劉金礪，高文生，邱明兵.建筑樁基技術(shù)規(guī)范應(yīng)用手冊(cè)[M]. 北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2010:359-359.

[4]史佩棟，高大釗，桂業(yè)琨.高層建筑基礎(chǔ)工程手冊(cè)[M]. 北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2000:426-426.

董良鳳(1981.11-),女，學(xué)士，工程師，主要從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的工作。

About drilling holes was playing prestressed concrete tube piles in practical engineering application

DONGLiangfeng

(Jiangmen Xinhui architectural design institute Co., LTD,Jiangmen 529100)

In this paper, combined with the practical application of the prestressed concrete tube piles in a project, the method of the driving piles in the holes were discussed.The diameter of these holes is slightly larger than the piles to ensure the piles can be drived in the strong weathered rock with high hammer hitting number.The length of the piles meets the design requirements.The reliability was verified by way of field static load tests.The solutions or measures for the issues encountered in process of construct were proposed which these can be taken for reference by our home colleagues.

Drilling holes; The revised standard penetration number; Drilling stripping; After playing

董良鳳(1981.11-),女,工程師。

E-mail:99369660@qq.com

2015-11-30

TU473.1

A

1004-6135(2016)02-0083-04