柔剛復合樁在某工程中的應用

謝鴻文

（廣東省建筑設計研究院有限公司，廣東廣州 510010）

0 引言

各城市地質地貌復雜多樣，建筑工程在基礎設計過程中，須根據實際地勘資料進行分析去選擇怎樣的樁基形式才更加適用，在滿足結構設計規范要求的前提下，盡量滿足簡單快捷、經濟性、環保節能等施工建設要求。鉆孔灌注樁和預制樁兩種樁型在工程中使用的已經非常廣泛，鉆孔灌注樁有承載力高、適應能力強、受力相對較穩等優點，同時施工中也易出現坍孔、頸縮、樁底沉渣清理困難等問題；預應力管樁單方混凝土的承載力大、工效高、經濟環保等優點，同時施工中存在擠土效應、穿透能力差等限制問題，針對不同的地質條件，兩種樁型基本可以滿足選用。而實際工程中存在兩種樁型都較為尷尬的情況，例如持力層較淺、鉆孔灌注樁持力層承載力特征值較低、高壓彈性軟土的情況下，選擇鉆孔灌注樁時，樁長有可能要求過長或直徑過大，對經濟性不利，選擇預應力管樁時，樁長太短，承載力過低。對于此類相似情況下的地質條件，可以嘗試采用柔剛復合樁作為工程樁使用。柔剛復合樁即采用外芯柔性樁，內芯采用剛性樁復合而成的樁。

1 工程概況

擬建項目位于廣東省佛山市，總建筑面積約9.8萬平方米，共5棟高層住宅塔樓，住宅建筑面積約4.08萬平方米，地下室1層。場地地震基本烈度為VII度，設計基本地震加速度值為0.10g，設計地震分組為第一組，特征周期值為0.35s，場地類別為Ⅱ類，50年一遇基本風壓0.50kN/m2，塔樓基礎面絕對標高3.4m，塔樓筏板厚度1.4～1.6m。

2 地質概況

根據本項目的巖土工程勘察資料場地地層條件，勘察揭露范圍主要有雜填土①、淤泥質土②-1、細砂②-2、粉質粘土②-3、殘積粉質粘土③-1和③-2、全風化巖④-1、強風化巖④-2、中等風化巖④-3、微風化巖④-4，如表1所示。

3 承載力計算

由于場地部分地段全風化巖、強風化巖埋藏淺，預制樁需要穿透較堅硬地層或保證一定入巖深度時，現有錘擊及靜壓方法都很難實現，且錘擊成樁產生的噪聲問題和靜壓成樁的擠土效應問題一直是管樁施工過程中的難題。采用鉆（沖）孔、旋挖孔灌注樁時，以中等風化或微風化巖做樁端持力層，預估樁長20～40m，造價高，對成本控制不利。因此，可考慮采用旋挖引孔鉆孔，鉆孔孔徑大于樁徑，在鉆孔內注入混凝土（外芯長螺旋?800mm鉆孔樁），再植入預制樁（內芯PHC600（130）/AB），可以形成柔剛復合樁；樁周混凝土漿的擠密作用，能有效提高樁側摩阻力，最終使單樁變形減小，承載力提高。根據施工的控制情況將出現三種情況的構造，如圖1所示。

初步設計時，柔剛復合樁豎向抗壓承載力特征值可按以下公式估算（取小值3000kN）：

表1各層地基土（巖）承載力特征值及樁基礎設計參數

表2各層地基土（巖）承載力特征值及樁基礎設計參數

圖1柔剛復合樁的三種構造

其中：α為勁性復合樁樁端承載力折減系數，對柔剛復合樁可取0.7～0.9[1]；本工程 α 取值 0.8。

ξsi、ξp分別為勁性復合樁樁段外芯各層的側阻力、端阻力調整系數，可按下表參考取值。內芯為預制管樁，可取高值[1]。本工程ξsi粉質黏土取值1.6，ξsi強風化粉質砂巖取值1.8，ξp取值2.0。

取典塔樓下型孔ZK9，暫取有效樁長12m計算結果如下：

（1）長芯樁時簡化計算：

4 試樁施工

因此根據初步計算柔剛復合樁承載力特征值Ra可暫定為3000kN。根據設計計算布置樁位后選取4根不利孔位附近樁位進行現場試樁，以便驗證柔剛復合樁樁在本工程中的可行性。試樁的施工基本順序為：定位放線——樁位復核——鉆孔機就位——長螺旋樁施工——PHC管樁樁機就位——PHC管樁施工——復合樁完成。

試樁施工過程中需要特別注意的事項有：

（1）外芯鉆孔樁身混凝土材料骨料直徑不宜大于30mm，混凝土坍落度宜為180～220mm，樁身混凝土應澆筑連續，考慮壓樁時混凝土漿擠壓滲入土層中，壓灌樁的充盈系數宜為1.5～2倍，因此灌注混凝土量不宜小于4～5.2m3，需根據完成復合樁時樁頂混凝土上反情況進行合理調整混凝土的使用量。同時注意長螺旋鉆孔樁的樁身強度檢驗，采用室內相同配比混凝土試塊在標準條件下90d齡期的立方體（邊長70.7mm）無側限抗壓強度。

（2）內芯預制管樁應在混凝土初凝前植入外圍灌注樁中，且越快完成壓樁越有利，因此對施工的技術能力和時間把控有較為嚴格的要求。終止沉樁以終壓力值為主，樁長為輔。施工中應對照勘察報告，確保進入持力層的深度和樁長滿足設計要求。樁端持力層為強風化、全風化泥巖或其他遇水易軟化或崩解的風化巖（土）層時，在第一節樁施打（壓）完畢后立即往管內填灌C30細石混凝土，灌注高度不小于2m，此措施對樁承載力保證也十分重要。

5 樁承載力檢測試驗

對試樁采用單樁豎向抗壓承載力靜載荷試驗，以確定單樁豎向極限承載力，并在靜載試驗前采用高應變動測法進行單樁承載力的檢測，以便收集動靜對比資料。采用快速維持荷載法，每級加載為預定最大試驗荷載的1/10，第一級按2倍分級荷載加載，在每一級荷載作用下，當樁頂沉降速率達到相對穩定標準時，再施加下一級荷載。靜載試驗樁結果均可滿足設計承載力特征值3000kN的要求。樁身質量檢測應采用低應變動測法檢測，所有試樁都需要做檢測。

6 結論

柔剛復合樁于某些特殊地質情況中，通過內芯剛性樁施工過程中對外芯柔性樁的擠壓滲入土層，可一定程度上改善樁周土層的側阻效應，較大地提高樁端、樁側阻力特征值，從而提高復合樁的承載力。因此對于持力層埋深較淺、端阻力不大的高層建筑工程，可以借鑒此類樁型。