引孔法在預應力管樁錘擊施工中的應用效果

陳楚濤

【摘要】本項目地處廣東省揭陽市，為商業建筑用途。本文主要就該項目JD-1號樓樁基工程預應力管樁在施工過程中出現的因為復雜地層導致樁身破裂的現象進行闡述，淺述預應力管樁在地層阻力過大情況通過下引孔施工能有效減少樁身損壞現象的應用效果。

【關鍵詞】預應力管樁;復雜地層;錘擊施工;樁身破裂;引孔

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.24.

目前，為滿足高層建筑深長樁、高單樁承載力的技術要求，通常采用的樁基施工方法有：錘擊沉管灌注樁、鉆孔灌注樁、錘擊預制樁及靜壓預制樁4種。雖然錘擊預制樁具有造價低、工期短及樁身質量容易控制等優點，但其穿透能力低、土層擠密容易導致樁頭破裂及難以達到設計深度等缺點則限制了其應用。翻閱相關研究，通過引孔可提高預制樁沉樁效率，使樁能進入設計要求的持力層及有效樁長，同時可獲得符合設計要求的單樁承載力。[1]

1、工程概況

本項目總建筑面積為25萬平方米，地上建筑7棟，JD-1棟一層地下室，其余6棟兩層地下室。其中辦公建筑面積9萬平方米，商業建筑面積3萬平方米，酒店商務建筑面積8萬平方米，地下室建筑面積5萬平方米。JD-1棟是總高為78.8米的18層辦公樓，建筑面積約為32400.91平方米。其建筑結構安全等級為二級，結構設計使用年限為50年。辦公樓塔樓結構類型為框架核心筒結構，其余為框架結構。本工程地基基礎設計等級為甲級，建筑場地類別為Ⅳ類，采用樁基礎和筏板基礎。本文主要針對JD-1棟預應力管樁在施工過程中遇到地層阻力過大情況下，通過引孔施工能有效降低樁身破裂現象的應用效果進行闡述。

2、地勘資料

2.1巖土分層及特征

根據地勘資料，勘探孔揭露的土層主要有四個巖土分層，其自上而下分布主要由人工填土層、陸相沖積土層、殘積土層、基巖構成。其巖土分層如下：①層人工雜填土，層厚1.8～2.70m。②-1層淤泥（淤泥質土）流塑，層厚7.80～14.10m。②-2層粉質粘土，工程性質一般。②-3層中粗砂，層厚2.40～15.70m。③-1層淤泥（淤泥質土），層厚7.80～14.10m。③-2層粉質粘土，層厚0.50～28.70m。③-3層沖洪積粉砂層，層厚1.60～2.60m。③-4層沖洪積中粗砂層，層厚0.8～13.30m。第④層砂質黏土，層厚：1.00～29.00m。第⑤層強風化花崗巖，揭露層厚1.20～17.00m。

2.2 水文地質條件

場地地下水主要來源于大氣降水、同層側向補給，每年的5～9月為本區的雨季，大氣降水豐沛，水位抬升，根據現場勘察，場區榕江及其小支流等地表水體補給場地主要含水層②3、③4中粗砂層。

勘探期間，實測鉆孔地下水初見水位0.50～3.56m，穩定水位埋深為0.70～3.70m。穩定地下水位高程一般在0.47～2.69m之間，據本地區經驗，地下水水位年變化幅度一般在0.40～2.0m之間。

3、預應力管樁設計概況

項目樁基礎采用AB型高強預應力混凝土管樁（PHC樁），管樁設計總數量為475根，樁徑為500mm，壁厚為125mm，樁靴類型為十字樁尖，為端承摩擦樁，樁端支承于粗砂層，單樁承載力特征值為1800KN。樁端進入持力層深度不小于2m，樁端持力層端阻力特征值為4000kpa。管樁采用D62柴油錘施打，落錘高度為2.0米，且總錘擊數不宜超過2500錘，最后1.0米錘擊數不宜超過300錘;送樁長度需滿足樁頂標高要求且不超過4米。根據試樁結果及設計要求，管樁以中粗砂層作為樁端持力層，層面埋深21.10～63.00m，要求樁端進入持力層2米以上。

4、施工難點

（1）本工程地質相對復雜，②-3層中粗砂埋深較淺，層厚較厚，錘擊管樁穿透較難;③-4中粗砂層層厚較厚，砂礫石含量較高，對沉樁影響較大;

（2）本項目地下水位較高，沉樁區域基本處于富水區，塔樓管樁布置十分密集，錘擊管樁施工時容易引起擠土效應，增加沉樁難度。

5、管樁在施工過程中出現的異常現象及處理辦法

在預應力管樁施工過程中，有24根管樁因砂層過厚、地下水豐富等原因造成沉樁阻力過大，進而出現樁身破裂的現象。經原設計單位對施工現場進行實勘后，與各參建單位召開專題會議討論研究處理方案，會議排除了各種可能導致樁身破裂現象的原因，最終認定導致樁身破裂現象的原因為局部地層阻力過大。同時，設計單位建議采用引孔補樁法對該現象進行處理，補樁數量為26根，管樁設計參數與原設計參數相同，引孔深度為28～30m。

6、引孔補樁做法及目的

（1）引孔補樁做法。在補樁位置上采取螺旋鉆引孔，引孔深度為28～30m。

（2）引孔補樁目的。通過引孔，可降低單位面積土層對管樁的阻力，降低樁身錘擊數量及錘擊能量，避免樁身因疲勞造成損壞;降低沉樁阻力，使樁在錘擊過程中達到受力均衡，以免拉應力對樁身產生破壞，有效降低整個管樁在施工過程中的擠土效應，避免沉樁時橫向、縱向位移。使得管樁的整個施工過程更安全、質量更有保障。[2]

7、引孔及錘擊樁施工注意事項

7.1引孔孔位放線應精確，反復校核各補樁位點，鉆機鉆桿應垂直，垂直度<0.5%，確保引孔的垂直度偏差<0.5%，引孔作業和壓樁作業應連續進行，間歇時間不得超過4小時。

7.2在應用引孔技術后，預應力管樁的沉樁速率應進行嚴格控制，避免因沉樁過快導致樁尖的阻力過高，降低引孔效果。

7.3引孔作業施工時，必須嚴格根據樁頂標高和工程地質資料，精確控制引孔深度，同時不得超鉆穿透樁端持力層。

8、檢測結果及應用效果

8.1檢測結果。本工程樁基共477根（含補樁26根），根據樁基檢測根據規范要求，項目對管樁進行單樁承載力和樁身完整性檢測。單樁豎向承載力采用靜載試驗檢測，抽檢數量為5根;樁身完整性采用反波反射法進行100%檢測;兩項檢測全部合格。

8.2應用效果。

（1）從工程質量上看，在26根預應力管樁引孔施工過程中，全部管樁嚴格按照設計要求進行施工，且在補樁過程中未再發生樁身破裂現象。管樁通過檢測符合設計要求，檢測數據良好，施工質量合格。據樁身完整性檢測結果顯示，本次共有26根通過引孔施工的預應力管樁，其中Ⅰ類樁24根，占比84.6%;Ⅱ類樁4根，占比15.4%。

（2）從經濟效益上看，原錘擊管樁未經引孔時，原設計預應力管樁共475根，其中共24根因地層阻力過大原因導致樁身損壞，其施工合格率為94.95%;通過引孔后，26根預應力管樁并未出現樁身損壞現象，施工合格率為100%。

結語：

針對地質條件復雜的項目，錘擊樁難以穿透砂層時，可以采用先引孔后沉樁的施工方法解決。通過引孔可以有效降低管樁沉樁過程中的阻力，在保證預應力管樁施工有效樁長和單樁承載力要求的前提下，有效減少地層阻力過大導致樁身損壞的現象。

參考文獻：

[1]冀建民，程斌漢，王愛勛.引孔錘擊預制樁施工技術[J].建筑技術，1996（23）：176-178.

[2]姚偉林.淺析引孔錘擊樁法施工技術[J].福建建材，2016（9）.