沉管擠密樁成孔用擴大頭樁管在某工程中的應用

楊 亞 軍

(陜西建工機械施工集團有限公司,陜西 西安 710032)

0 引言

沉管擠密樁可用于處理地下水位以上的粉土、黏性土、素填土、雜填土、濕陷性黃土、軟弱粉土地基，處理厚度宜為3 m～15 m。消除黃土地基的濕陷性已得到廣泛應用。沉管法成孔是利用柴油錘或振動沉樁機，將帶有通氣樁尖的鋼樁管沉入土中至設計深度，然后緩慢拔出樁管，形成樁孔。樁管由無縫鋼管制成，壁厚10 mm以上，外徑與樁孔直徑相同，樁尖有活瓣式和活動錐尖式兩種，以便拔管時通氣。但在硬黏土層中，因樁管下部鋼環帶土過多，摩阻力較大，造成拔管困難。常規做法是在樁管周圍浸水和轉動樁管進行處理，但效果較差。同時在拔管時鋼環側斜，易使樁孔縮徑。文中結合工程經驗在樁管外側增加擴大裝置，經施工證明此法簡單易行，可操作性強，有效的改善了拔管困難的問題。

1 工程概況

陜西省西安市某項目為深厚濕陷性黃土地層。地基處理采用2∶8灰土擠密樁，樁長7.6 m，樁數46 237根，成孔方法為沉管成孔，成孔直徑為380 mm，二次重錘夯擴成樁直徑為450 mm，樁中心距900 mm，排距780 mm，孔內采用2∶8灰土填料，預計工期14個月，該區主要土質為黏土，本工程所用成孔機械樁尖為活動式錐尖(見圖1)。

2 施工中出現的問題

項目施工初期，正常情況下平均每根樁成孔時間為5 min，但有部分樁因地質原因出現拔管困難，更有樁管2個多小時仍然拔不出來，最終采用挖機開挖部分土體才拔出樁管，這嚴重影響到施工進度和施工成本，為此項目施工過程中我們主要考慮如何減小樁管外側的阻力來縮短拔管時間，提高成孔工效。最終在經過研究討論后提出了一種樁管改進方案。

3 樁管改進

3.1 擴大頭樁管構造

在樁管下部焊接厚鋼板，適當增大局部樁管直徑。擴大頭樁管構造見圖2。

3.2 改進原理

原樁管未經改裝前，除了樁管端頭部位是變截面外，大部分樁管是等截面的。成孔及拔管過程中樁管四周與土體接觸部分均存在阻力，當整個側阻力之和超過錘擊力時，樁管則下沉困難。當側阻大于拔出力時，則樁管拔出困難。

相對深度土層的極限側摩阻力標準值由土的性質決定，因此改變接觸面積是減小摩阻力最有效的方法。改進的樁管采用局部加大樁管截面，與土體接觸的部位將產生阻力，不接觸的部位不產生阻力，土體與管壁接觸面積減小幾十倍，從而大大的減小了阻力值，沉樁或拔樁需要提供的動力就很小，施工中出現的沉樁及拔管難的問題即得到了解決。同時擴大頭部分與樁管連接為整體，保證了沉管成孔的直徑。

3.3 加工參數

擴大頭樁管的加工參數為：上焊縫與樁管軸向之間的坡度為15°，下焊縫與樁管軸向之間的坡度為30°，鋼板厚度為20 mm，擴大頭長度為200 mm，鋼板與樁管焊接連接，上焊縫高度80 mm。

3.4 擴大頭樁管的優點

1)對現有樁管進行局部改造，簡單易行。

2)提高了擠密樁施工時拔管的工效。

3)減少縮孔，有效提高成孔直徑質量。

4)技術可靠，操作簡便，安全性能較高。經實踐，其成效顯著且節約成本。

3.5 擴大頭樁管的應用

通過在沉管外側增加擴大裝置后，樁管成孔施工樁長7.6 m的擠密樁時，平均用時4 min，且不再出現拔樁2 h仍拔不出來的問題。46 237根樁在這個簡單裝置的輔助下順利完工，根據平均成孔時間計算，理論上講整個工期能縮短20%。最重要的是此種裝置大幅降低了樁管四周的摩阻力，解決了拔管困難的問題，具有一定的經濟效益，樁管改進應用見圖3。

3.6 注意事項

1)制作時對擴大頭區域進行測量標記，精確加工，使鋼板與樁管焊接緊密且擴大頭上部焊縫應過渡平緩。

2)使用過程中每班前應檢查擴大頭處的連接質量，確保施工順利進行。

4 結語

通過樁管改進有效提高了沉管擠密樁成孔效率，樁孔直徑容易得到保證，且加快了施工進度，成孔平均時間由原來的5 min縮短至4 min，并且大大降低了拔管困難的頻次，理論上講成孔工期可縮短20%。雖然這只是樁管外徑的略微改進，但卻解決了一個重要的問題，產生了較好的經濟效益，具有推廣應用價值。