莊俊華

福建漳州（363000）

大直徑沉管灌注樁在工程中的應用

莊俊華

福建漳州（363000）

以工程實踐為例，介紹了大直徑沉管灌注樁施工工藝及施工過程中應注意的技術措施。

大直徑沉管灌注樁；施工工藝；技術措施

1 工程概況

本工程為商業(yè)用途占地面積4 979.2 m2，總建筑面積36 205 m2，地下室為一層，面積5 496 m2。

其中主樓12層，裙房5層。結構為框架-剪力墻結構。該工程2010年進行基礎施工。

下圖為主樓樁基承臺布置圖（見圖1）。

2 基礎選用與設計

該工程主樓為12層，柱網較大為8.1 m。該工程場地地質狀況復雜，含有殘積砂質黏性土，該土層具有侵水后易崩解、軟化、降低承載力特點，設計時應考慮該土層盡量不受水的侵蝕，從而保證樁身摩擦力得到最大發(fā)揮?？紤]到該土層局部夾有孤石，錘擊沉管灌注樁較鉆孔灌注樁和人工挖孔樁更方便，且有處理孤石的優(yōu)勢。錘擊沉管灌注樁的最大優(yōu)點是，施工時不取土，樁管下沉時對樁周、樁端土有擠密作用，能提高樁側摩阻力及單樁承載力。最終確定主樓基礎采用Φ700 mm樁徑的大直徑沉管灌注樁，樁靴D=800 mm，單樁豎向承載力設計值為3 500 kN。群樓基礎采用Φ600 mm樁徑的大直徑沉管灌注樁，樁靴D=700 mm，單樁豎向承載力設計值為2 300 kN。樁身混凝土強度C30，鋼筋配置為10Φ16，通長布置，箍筋Φ8@100/200。

樁端持力層選在標貫擊數N＞50擊的強風化巖層，有效樁長26～32 m，樁間距≥3.5 d，收錘標準為最后三陣，每陣10擊，貫入度＜30 mm。

根據廣東省標準DBJ/T 15-17-96《大直徑錘擊沉管混凝土灌注樁技術規(guī)程》,基樁的豎向承載力設計值R為:

式中，βp——樁端阻力修正系數，按《大直徑錘擊沉管混凝土灌注樁技術規(guī)程》表4.2.3-3取值；qp——樁端阻力設計值,由樁端平面處的標準貫入度擊數值按4.2.3-1取值；Αb——樁靴平面面積；βb——樁側阻力修正系數，一般取1.0，在摩擦力不能充分發(fā)揮的情況,應酌情降低；u——樁身周長；qai——第i層土樁阻力設計值,表4.2.3-2取值；li——第i層土中的樁長。

圖1 主樓樁基承臺布置圖

當樁端持力層落在強風化巖層時，按最短有效樁長25 m計，單樁豎向承載力R=1.1×5 300×（0.785×0.82）+1.0×(3.14×0.7)×32×26=2 929+1 758= 4 687 kN＞3 500 kN(設計要求)。

從上述計算和分析可見，采用這種樁型能夠滿足設計技術指標的要求。

3 施工過程遇到的問題及解決措施

樁基施工初期較順利，兩臺打樁機分別在塔樓和群樓位置同時施工，一天可打樁8～12根。但施工初期缺乏遇到孤石的判斷經驗，打壞了若干個樁靴，導致施工被迫中斷。施工單位會同設計、勘探、監(jiān)理各部門總結經驗，調整施工方法。技術人員認為，當施工樁長未達到設計樁長要求而貫入度已經達到收錘條件,或樁身開始發(fā)生傾斜，或樁管發(fā)生反彈，均表明樁靴已觸到孤石。遇孤石時，當有效樁長大于7 m且樁管未變形時，可先成樁。當有效樁長小于7 m或樁管已變形時，可不成樁，拔空孔回填砂。將現有樁位施工完畢后,根據各樁的深度及遇孤石樁管的變形方位、埋深等綜合分析，確定擬補樁的位置，必要時并在此位置補勘，獲取孤石的大小及孤石底殘積砂質黏性土的標貫值擊數。按廣東省標準DBJ/T 15-17-96《大直徑錘擊沉管混凝土灌注樁技術規(guī)程》計算其單樁豎向承載力及變形值，調整補樁的數量并加以驗算。

4 樁遇孤石補樁后承載力驗算

11軸與E軸處原承臺下設計三根樁，如圖2所示，其中兩根樁都是正常成樁，右下角樁遇孤石，有效樁長18 m，設計要求補樁2根，成樁后有效樁長分別為18.64 m和18.12 m?，F對該基樁進行豎向承載力設計驗算。根據地質勘探報告及補勘報告，孤石底部處的殘積砂質黏性土的標準貫入修正擊數為17，樁側阻力設計值為32 kPa。

當樁端下臥層（距樁端以下6倍樁靴直徑范圍內）有低于樁端持力層標準貫入度擊數的土層時，也即樁端下遇到孤石時,基樁豎向承載力設計值為:

式中，c——軟弱下臥層效應系數，取1.4；βp——樁端阻力修正系數，取0.7；qp——樁端阻力設計值，取1 800 kPa；βb——樁側修正系數，取0.9；qa——平均樁側阻力設計值，根據地勘報告取32 kPa。

補2根樁后，孤石上三根樁的總豎向承載力R=3×2 022=6 067 kN＞3 500 kN（設計要求），考慮到樁端在孤石上穩(wěn)定性的不確定及考慮群樁效應，作折減計算后仍然能滿足要求。

圖2 軸處的補樁示意圖

單樁承載力除按上述公式計算外，還應驗算樁身強度。

式中，fc——混凝土軸心抗壓強度設計值，C30取15×103 kPa。

R≤0.8fcAp=0.8×15×103×(0.785×0.72)=4 620 kN＞3 500 kN，樁身承載力也能滿足規(guī)范和設計要求。

5 靜載及動測檢測結果

該工程大直徑沉管灌注樁施工結束后，塔樓Φ700 mm樁含補樁共計262根。群樓Φ600樁含補樁共303根。

Φ700錘擊沉管灌注樁能否達到設計的承載力，檢測方法是通過現場靜載荷試驗確定單樁豎向極限承載力標準值。本工程取3根Φ700 mm樁做現場靜載荷試驗，3根樁加載至單樁承載力設計值的1.7倍時,樁的最終沉降量分別為:19.75 mm、6.42 mm、5.23 mm，從Q-s及s-Lgt曲線看出，3根樁在5 950 kN荷載下尚未達到極限狀態(tài)。取Φ600 mm樁3根加載至單樁承載力設計值1.7倍時，樁的最終沉降量分別為:20.13 mm、10.50 mm、17.02 mm，從Q-s及s-Lgt曲線看出，3根樁在3 910 kN荷載下尚未達到極限狀態(tài),均能滿足設計要求。抽查Φ700樁總數的20%,共計52根樁作小應變檢測，其中，Ⅰ類樁45根，Ⅱ類樁7根，分別占委托檢測的87%和13%。抽查Φ600樁總數的24%,共計73根樁作小應變檢測，其中，Ⅰ類樁60根，Ⅱ類樁13根，分別占委托檢測的82%和18%。

6 大直徑沉管灌注樁的工藝流程及施工方法

6.1 工藝流程

樁機就位→錘擊沉管→探照燈檢查孔底→終孔→安裝鋼筋籠→澆搗樁身混凝土→振動拔管→成樁及完成全部記錄→移機到下一樁位。

6.2 樁基施工時應注意的問題

1）精確軸線坐標放樣，埋置牢固控制點，每樁校核，是確保樁基工程質量的必要前提。

2）樁基施工采用高承載力打樁機，沉管柴油錘重應大于6.2 t，施工工序應按照廣東省標準DBJ/T 15-17-96《大直徑錘擊沉管混凝土灌注樁技術規(guī)程》執(zhí)行。

3）本工程設計選擇強風化巖作為樁持力層。施工時應以貫入度控制為主，有效樁長為輔，確保收錘標準。本工程最后三陣錘（十擊）貫入度標準定為不大于30 mm。

4）合理安排密布群的打樁順序，原則上由中間往外退打，當相鄰樁中心距小于4.5 d的樁，采取跳打方式，且間隔超過24 h，以保證鄰樁樁身混凝土質量。

5）當施工樁長未達到設計樁長要求而貫入度已經達到收錘條件，或樁身開始發(fā)生傾斜，或樁管發(fā)生反彈，均表明樁靴已觸到孤石。當孤石較小、較薄時，樁管樁靴有一定的剛度，加上沖力能將其擠開，對樁靴不造成太大影響。當孤石較大較厚，沉管無法將其擠開，強行沉管，將造成樁靴甚至樁管破損。

6）拔管時采用鉗式60 kW振動錘，頻率900～1 200 Hz，震擾力300～400 kN，以利于樁的成型，并保證混凝土密實度。

7）鋼筋籠制作時,鋼筋搭接必須滿足規(guī)范要求，同一截面接頭不得超過50%。鋼筋籠在運輸和吊裝時不得發(fā)生碰撞變形。確保鋼筋籠居于樁中，保證鋼筋籠的設計保護層。

8）鋼筋籠放入樁管內后，即進行混凝土灌注，根據樁長計算混凝土量，控制好每段樁身有足夠的充盈系數，確保樁身質量，并有效保證樁頂標高處的混凝土強度。超灌量一般控制在設計樁頂標高以上1/15有效樁長。

9）本樁型采用鉗式振動錘拔管，邊振動邊拔管來保證樁身混凝土的密實度。樁管拔至承臺底標高0.5 m以上方可停止振動。

7 結語

從該建筑物施工到主體工程完工后的沉降來看，最大沉降量為14 mm。該工程建成6年多，使用情況正常良好，未發(fā)現下沉過大及沉降不均勻引起開裂現象。如果說大直徑錘擊沉管灌注樁的缺點，就是在施工期間錘擊所產生的噪聲，對周邊的居民造成了不便和影響。

[1]DBJ/T 15-17-96,大直徑錘擊沉管混凝土灌注樁技術規(guī)程[S].廣東省標準.

[2]JGJ 94-94,建筑樁基技術規(guī)范[S].