羅仲亞

（廣州市第二建筑工程有限公司廣州510045）

1 概述

在管樁施工過(guò)程中，當(dāng)遇到深厚黏土層、堅(jiān)硬土層等地質(zhì)情況或出現(xiàn)樁間擠土效應(yīng)等情況時(shí)，壓樁過(guò)程中摩擦阻力大，可能出現(xiàn)壓力值達(dá)到終壓值但樁端未達(dá)持力層或有效樁長(zhǎng)未達(dá)到要求的情況。在這種情況下，多采用取土引孔沉樁法進(jìn)行處理，其原理是先采用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)進(jìn)行取土引孔，再進(jìn)行管樁壓入施工，但是這種方法可能會(huì)出現(xiàn)“超引”（引孔深度大于樁入土深度）的情況，導(dǎo)致樁端形成孔洞、縫隙，出現(xiàn)“吊腳”問(wèn)題，存在質(zhì)量安全隱患。此外，當(dāng)管樁持力層為遇水易軟化崩解巖層時(shí)，地下水容易沿管樁內(nèi)、外下滲到基巖，逐漸軟化持力層，影響樁端承載能力［1，2］，常規(guī)做法僅為在管樁施工時(shí)先在樁端（第1 節(jié)管樁樁芯內(nèi)）填混凝土進(jìn)行內(nèi)封堵處理，但仍然難以解決土層隙水沿管樁外壁下滲到基巖，影響樁基安全。為了解決上述施工問(wèn)題，提高施工質(zhì)量，本文就如何防止及處理“吊腳”問(wèn)題、提高引孔沉樁法施工預(yù)應(yīng)力管樁質(zhì)量等方面進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述。

2 案例背景

位于廣州花都區(qū)的某高層住宅項(xiàng)目，樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)采用C80預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（AB 型），樁徑為500 mm、壁厚100 mm，設(shè)計(jì)有效樁長(zhǎng)為10～20 m，設(shè)計(jì)單樁承載力特征值為1 700 kN，項(xiàng)目地質(zhì)情況較為復(fù)雜，黏土層較厚，地質(zhì)報(bào)告反映基礎(chǔ)巖層具有遇水易軟化崩解的特點(diǎn)。靜壓樁施工時(shí)，局部位置出現(xiàn)壓力達(dá)到終壓值，但實(shí)際樁長(zhǎng)達(dá)不到設(shè)計(jì)深度及有效長(zhǎng)度要求，對(duì)比地質(zhì)報(bào)告發(fā)現(xiàn)樁端未到達(dá)巖層。經(jīng)研究分析認(rèn)為其主要原因是壓樁時(shí)土層摩擦阻力過(guò)大，導(dǎo)致難以壓入［3-5］。如何能使預(yù)應(yīng)力管樁順利施工并達(dá)到設(shè)計(jì)要求，成為該項(xiàng)目急需解決的問(wèn)題。

對(duì)于此類(lèi)情況，目前較多采用取土引孔沉樁法［6，7］進(jìn)行處理，其原理是先采用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)進(jìn)行取土引孔，再進(jìn)行管樁壓入施工，此法可以輔助預(yù)制管樁施工穿透硬層，減小擠土效應(yīng)，但可能會(huì)出現(xiàn)“超引”（引孔深度大于樁入土深度）的情況，導(dǎo)致樁端形成孔洞、縫隙，出現(xiàn)“吊腳”問(wèn)題，存在質(zhì)量安全隱患。經(jīng)研究，決定嘗試采用一種提高引孔沉樁法施工預(yù)應(yīng)力管樁質(zhì)量的施工技術(shù)，一并解決靜壓樁施工難、引孔“超引”、基巖防水等問(wèn)題。

3 施工工藝原理

本技術(shù)在目前取土引孔沉樁法的基礎(chǔ)上進(jìn)行工藝改良，通過(guò)劃分施工區(qū)域并進(jìn)行引孔、試樁（參考樁），對(duì)試樁的實(shí)際樁長(zhǎng)與引孔深度的關(guān)系進(jìn)行預(yù)判，從而確定采取相應(yīng)的處理措施，區(qū)域內(nèi)的其他工程樁參考試樁結(jié)果進(jìn)行取土引孔沉樁法施工，其主要方法是：根據(jù)區(qū)域內(nèi)參考樁的試樁數(shù)據(jù)判斷其他工程樁需要預(yù)填筑混凝土的高度，采用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)進(jìn)行引孔并在孔內(nèi)預(yù)填灌一定高度的混凝土，并在混凝土初凝前進(jìn)行壓樁施工。管樁樁頭采用錐形樁頭，有利于壓樁時(shí)提高貫入能力［8-10］?？锥磧?nèi)預(yù)填的混凝土受到樁體擠壓，有一定的“擴(kuò)大頭”效果，并與樁靴形成一個(gè)整體，有利于提高樁端承載力，且在一定程度上改善樁端防水效果，管樁樁芯在施工第一節(jié)管樁時(shí)填充少量樁芯混凝土，樁靴內(nèi)外均有混凝土包裹，防止水從管樁內(nèi)外漏入風(fēng)化巖中軟化基礎(chǔ)［11］。

4 施工工藝流程及實(shí)施步驟

4.1 施工工藝流程（見(jiàn)圖1）

圖1 施工工藝流程Fig.1 Flow Chart of Construction Process

4.2 實(shí)施步驟

⑴ 根據(jù)地質(zhì)勘探情況及樁基分布情況，將待施工場(chǎng)地劃分為若干施工區(qū)域；

⑵ 從每個(gè)施工區(qū)域內(nèi)分散試樁3 根，研究其采用取土引孔沉樁法施工可能出現(xiàn)的吊腳情況，并對(duì)試樁數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄分析；

⑶ 為保證樁側(cè)摩擦力，建議所采用的長(zhǎng)螺旋鉆孔直徑應(yīng)比管樁樁徑小50～100 mm，根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況確定；樁靴采用錐形樁靴（見(jiàn)圖2）施工。

⑷ 試樁（參考樁）施工：采用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)引孔，引孔深度按分區(qū)內(nèi)工程樁的設(shè)計(jì)最大樁長(zhǎng)（見(jiàn)圖3）。然后試樁壓樁，獲得該區(qū)域壓樁入土深度的參考數(shù)據(jù)。

圖2 預(yù)應(yīng)力管樁圓錐型樁尖實(shí)物Fig.2 Taper Pile Tip

圖3 試樁（參考樁）引孔示意圖Fig.3 Pilot Hole during Pile Test

⑸ 對(duì)試樁數(shù)據(jù)分析并確定區(qū)域內(nèi)工程樁的施工參數(shù)：根據(jù)參考樁的引孔深度與實(shí)際入土深度的值對(duì)比，分以下幾種情況進(jìn)行處理：

a.情況①：多根試樁均無(wú)出現(xiàn)“吊腳”情況（無(wú)空洞）

情況①實(shí)施流程：區(qū)域內(nèi)多根試樁均無(wú)出現(xiàn)吊腳情況→區(qū)域內(nèi)工程樁進(jìn)行長(zhǎng)螺旋引孔→孔內(nèi)預(yù)填1 m高度的細(xì)石混凝土→管樁首節(jié)樁施工前向樁芯灌注混凝土→細(xì)石混凝土初凝前壓入預(yù)應(yīng)力管樁→復(fù)打復(fù)壓→樁基檢測(cè)。

若分區(qū)內(nèi)試樁的實(shí)際入土深度均大于引孔深度（無(wú)空洞），則對(duì)區(qū)域內(nèi)的工程樁全面進(jìn)行取土引孔沉樁法施工，引孔后向孔內(nèi)預(yù)填一段1 m 混凝土（見(jiàn)圖4a），同時(shí)向待施工管樁第1 節(jié)樁的樁芯內(nèi)填充1 m微膨脹混凝土以增強(qiáng)防水效果（樁內(nèi)封堵），待預(yù)填混凝土初凝前進(jìn)行壓樁（見(jiàn)圖4b）。

圖4 情況①實(shí)施步驟示意圖Fig.4 Situation ①Schematic Diagram of Implementation Steps

b.情況②：試樁出現(xiàn)空洞的情況，范圍可控

這種情況是指在分區(qū)內(nèi)試樁中有一根或多根樁出現(xiàn)管樁實(shí)際入土深度小于引孔深度的情況（存在空洞），經(jīng)計(jì)算的空洞最大高度經(jīng)設(shè)計(jì)單位認(rèn)為通過(guò)預(yù)填充混凝土方法，能滿(mǎn)足基礎(chǔ)使用要求的情況（見(jiàn)圖5）。此區(qū)域內(nèi)的工程樁全面進(jìn)行取土引孔沉樁法施工，引孔后向孔內(nèi)預(yù)填一段混凝土，混凝土的填筑高度按“（最大吊腳高度+1m）×系數(shù)1.2”計(jì)算（見(jiàn)圖6a），同時(shí)向待施工管樁第一節(jié)樁的樁芯內(nèi)填充1 m微膨脹混凝土以增強(qiáng)防水效果（樁內(nèi)封堵），待預(yù)填混凝土初凝前進(jìn)行壓樁（見(jiàn)圖6b）。

情況②實(shí)施流程如下：區(qū)域內(nèi)試樁出現(xiàn)吊腳情況→區(qū)域內(nèi)工程樁進(jìn)行長(zhǎng)螺旋引孔→孔內(nèi)預(yù)填細(xì)石混凝土，填混凝土高度=（吊腳最大高度+1 m）×1.2系數(shù)→管樁首節(jié)樁施工前向樁芯灌注混凝土→孔內(nèi)細(xì)石混凝土初凝前壓入預(yù)應(yīng)力管樁→復(fù)打復(fù)壓→樁基檢測(cè)。

圖5 情況②試樁情況示意圖Fig.5 Situation ② Schematic Diagram of Test Piles

圖6 情況②實(shí)施步驟示意圖Fig.6 Situation ②Schematic Diagram of Implementation Steps

c.情況③：試樁出現(xiàn)空洞的情況，超出設(shè)計(jì)允許范圍

這種情況是指在分區(qū)內(nèi)試樁中有一根或多根樁出現(xiàn)管樁實(shí)際入土深度小于引孔深度情況（存在空洞），“吊腳”情況比較嚴(yán)重，經(jīng)計(jì)算的空洞最大高度經(jīng)設(shè)計(jì)單位認(rèn)為若按當(dāng)前設(shè)計(jì)圖紙施工，即使通過(guò)預(yù)填混凝土方法仍然無(wú)法滿(mǎn)足基礎(chǔ)使用要求的情況。在這種情況下，一般的處理方式有改變基礎(chǔ)形式、改變樁型、調(diào)整樁長(zhǎng)并增加管樁數(shù)量等。若采用調(diào)整樁長(zhǎng)并增加管樁數(shù)量的方法（即仍采用管樁施工），可重復(fù)所述試樁、引孔填混凝土沉樁的施工方法。

⑹ 管樁壓樁完成后進(jìn)行復(fù)壓。

⑺ 樁基檢測(cè)。

5 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

本施工技術(shù)對(duì)取土引孔沉樁法進(jìn)行改良，根據(jù)地質(zhì)勘探情況及樁基分布情況，將待施工場(chǎng)地劃分為若干施工區(qū)域，先通過(guò)分區(qū)域試樁（參考樁）獲得區(qū)域施工參考數(shù)據(jù)，再對(duì)區(qū)域內(nèi)工程樁進(jìn)行鉆孔、預(yù)填混凝土、壓樁等施工，通過(guò)試樁數(shù)據(jù)確定預(yù)填充混凝土的高度，有針對(duì)性地、較好地防止管樁出現(xiàn)“吊腳”情況。預(yù)應(yīng)力管樁采用錐形樁靴，能顯著提高引孔后壓樁的貫入能力。孔洞預(yù)填充的混凝土經(jīng)過(guò)擠壓，會(huì)形成一定的“擴(kuò)頭效應(yīng)”，混凝土固結(jié)后與錐形樁頭形成整體，能利于提高樁端承載能力。通過(guò)在樁端樁芯填充混凝土，提高封堵效果，防止水從管樁內(nèi)外滲漏進(jìn)入巖層軟化地基。

6 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)幅員遼闊，存在較多地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜的地區(qū)，隨著城市化的發(fā)展，預(yù)應(yīng)力管樁在施工過(guò)程中遇到的施工問(wèn)題也越來(lái)越多、越來(lái)越復(fù)雜。上述提高引孔沉樁法施工預(yù)應(yīng)力管樁質(zhì)量的施工技術(shù)，通過(guò)研究一系列的技術(shù)措施，較好地解決壓樁難壓入、引孔“超引”、樁端防水等系列問(wèn)題，具有一定的研究意義。但是，由于施工項(xiàng)目的自身場(chǎng)地地質(zhì)條件、設(shè)計(jì)需求均不盡相同，且相關(guān)技術(shù)措施也涉及項(xiàng)目成本控制等問(wèn)題，部分具體參數(shù)仍需作進(jìn)一步研究。