前言：
鋼筋砼預應力管樁以輕質(zhì)、高強、節(jié)能環(huán)保、單樁載力高，施工速度快、工廠化、標準化等顯著優(yōu)點，在建筑工程中得以最廣泛的應用。但打樁過程中經(jīng)常遇較厚的砂隔層需要穿透，樁在高頻錘擊下，極難貫入；貫入度有時可近似認為是零，樁身疲勞發(fā)生破壞。當樁打不到設計標高，工程上常采取截樁或補樁的方法予以補救，這種問題是困繞管樁施工的頑癥。
解決此問題的方法通常都是采用循環(huán)鉆孔，并配泥漿護壁。這種引孔工藝雖然成熟，但引孔速度慢（一天一孔）經(jīng)濟造價高，現(xiàn)場的泥漿不利于打樁機械的開展。而本文介紹用長螺旋鉆機引孔，引孔速度快，造價低，現(xiàn)場清潔文明，是解決錘擊管樁施工中穿透砂層最有效的措施。但這一工藝，適合地下水較低（中西部黃土高原等）土壤內(nèi)摩擦角較大粘土層，沿海區(qū)域地下水位較高情況下特別是砂層中應用成功實例甚少，如何將長螺旋引孔打樁工藝，推廣應用到高地下水位區(qū)域，是本文所要研究的問題，下面作者就以連云港市國貿(mào)雙廈樁基礎施工中，應用長螺旋工藝引打樁并獲得成功的實例和經(jīng)驗，來闡述所要研究的問題。
工程概況及地質(zhì)描述
工程概況
連云港市國貿(mào)雙廈建址于市中心地區(qū)，在通灌路與連海路交界左側(cè)，主樓29層，地下室一層，屬該市體量較大的高層建筑，該項目由連云港市建筑設計院設計，樁基礎工程由連云港市天豪基礎工程有限公司承包。樁基采用高強預應力砼離心管樁，規(guī)格為PHC-600（直徑600MM）有效樁長23M，以自然地面以下送樁6.6米，工程樁總數(shù)量為398根，樁位布置為滿堂布置，包括3根靜載荷試樁，單樁設計承載力為2700KN。
地質(zhì)描述
根據(jù)工程地質(zhì)勘探報告，地表下9.3~20米之間有較厚的砂隔層。鋼筋混凝土管樁要穿透這些砂隔層，樁尖達到第⑩層強風化片麻巖，如圖1-1描述：
1-1地質(zhì)及工程樁剖面描
二、施工中樁打不下去，出現(xiàn)難題
根據(jù)設計要求，樁要穿透⑤-⑧層細砂層疊加厚11.5M（標貫值26〈N〈39），難度較大，為了慎重起見，事先要做三根試打樁，根據(jù)試打情況再做載荷試驗，由靜載得出的結(jié)果最后確定選用樁基方案。2007年10月18日我們按設計要求打三根試樁，選用能量較大的D83柴油打樁錘。穿透第⑧層細砂層，用了1072錘，錘擊數(shù)偏高。但樁穿過砂層后又恢復正常，最后三陣貫入度6MM/擊，試S2穿越第⑧層細砂1740擊，其它情況基本與試S3相同。試S1穿越第⑧層細砂1162擊，其它情況也基本相同。
因試S2位于中間，由地質(zhì)報告提供的情況該區(qū)域⑧層砂層標貫值較高，所以中間較堅硬，從試樁打樁情況看，雖然樁穿越砂層有困難，但仍能將樁打到標高，樁身完好，試打取得成功，接著進行了靜載試驗，均能滿足設計給定的單樁承載力需要，試樁合格，工程樁方案就可以全面實施。然而又碰上新的問題，即打第一根樁比較正常、連續(xù)打近鄰樁就非常難打，打樁總錘擊數(shù)成倍番番。按此順序接打下去就更為困難，如2#樁總錘擊數(shù)為1602錘，而毗鄰的7#樁就用了11726錘（樁與錘受到疲勞傷害）。開始認為有可能是地質(zhì)上遇到漂石，或其它什么障礙物，將樁機移開幾條軸線施打情況又是如此，又移開幾條軸線仍然出現(xiàn)上述情況，難題終于出現(xiàn)了。針對主一棘手的問題，筆者與施工單位進行了認真分析研究，終于從理論上找出了原因，并得出如下結(jié)論：打第一根樁時，錘擊數(shù)較高，高頻錘擊振動波使鄰樁區(qū)的砂層構(gòu)造發(fā)生液化，砂層自由水排出，由原來的中密升高到高密，所以打第二根鄰樁就非常困難。如圖所示：
打出原因后，根據(jù)錘擊振動波隨距離增加而摔減的規(guī)律制定了跳打方案。跳打距離多少為宜，這又是需要探索的問題，通過反復實踐終于科學地取定，跳打距R>4.5米。按照這一跳打距跳打，每根樁均在總錘擊均在3400左右，均能將樁打到設計標高。
以這一方案進行跳打，只能完成1/3工程量，2/3的樁屬于跳打間隔樁，顯然這些樁不能強行再打，經(jīng)研究只能用引孔打樁工藝來解決。
三、長螺旋鉆機引孔打樁工藝的應用：1、引孔機械選擇：
引孔機械的樁架系統(tǒng)采用JJS80型走管式樁架，螺旋鉆桿部分選用ZKL450型長螺旋鉆桿，動力增大兩級選用90KW的行星變速機構(gòu)。
主要參數(shù)
如圖所示：
2、工作原理：電動機動轉(zhuǎn)，通過行星變速機構(gòu)將動力轉(zhuǎn)輸給長螺旋鉆桿，帶動長螺旋鉆桿轉(zhuǎn)動，螺旋葉片沿鉆桿連連續(xù)嵌固成長螺旋狀：葉片轉(zhuǎn)動時，給土壤一個切向力土壤沿著螺旋葉片向上運動，從而達到取土鉆孔的目的。
3、試鉆孔情況：
2007年十二月二十七日筆者與施工單位進行了長螺旋引鉆試驗，為防止因鉆孔失敗在而產(chǎn)生大面積坍方而對已跳打完成的樁產(chǎn)生側(cè)向推移，選擇了在樁位區(qū)以外較遠的地方進行試驗，按照機械說明書，給定的電流負荷值及鉆進轉(zhuǎn)速引鉆。開始在②、③、④粘土層及淤泥中進鉆較為正常，出土與成孔也較正常，當鉆頭進入⑤、⑥~⑦層的細砂層時，出現(xiàn)了抽砂現(xiàn)象，并造成直徑約10米地面區(qū)域下陷，下沉深度約0.8米左右，按照￠450螺旋直徑15米深計算理論孔體積為2.3m3左右，而出砂量在20m3左右，出于安全起見和對已施工管樁的保護終止鉆孔，按常規(guī)做法宣告失敗，如：
長螺旋鉆孔屬無附壁措施的干取土工藝，為什么在地下水位較低的地區(qū)非常適用，而在地下水位較高（-0.9米）的地區(qū)就不能適用呢？關(guān)鍵就是地水的作用，當土層被松動后，在孔區(qū)周圍形成了動水壓力，砂層就是在動水壓力的作用下產(chǎn)生向孔內(nèi)流動，此時長螺旋的旋轉(zhuǎn)正好起向上抽動的作用，不斷抽，砂層不斷坍方，這就是產(chǎn)生上述現(xiàn)象的真正原因。
總結(jié)經(jīng)驗再試并獲得成功
失敗是成功之母，經(jīng)分析研究，找出了主要矛盾，就是進尺速度太慢，能否突破常規(guī)進尺速度？采用什么樣的進尺速度為適宜？若進尺速度過快扭斷鉆桿，燒壞電機。過慢又形成抽砂與坍孔。探索適合高地下水位情況下適宜的進尺速度是需攻關(guān)的課題，經(jīng)過反復試驗，在計算電機的負荷量，鉆桿的抗扭強度基礎上，將原來正常的鉆進速度V1=0.8~1.00m/min提高到V2=1.5m/min，并采取了以下幾條配合措施。
做好準備工作，不允許中途停鉆，鉆孔就應該連續(xù)進行。
鉆進速度應采用V2=1.5m/min
鉆頭穿透砂層后向下⑧層粘土深入0.8米在鉆頭處形成孔塞.
在拔鉆過程中不用反鉆、停旋靜拔，用鉆頭處的孔塞在向上運動過程中沿孔壁光孔。
按照擬訂的幾條措施，施工單位對54#與53#樁又進行的試鉆，非常令人滿意，其引孔深度為20米。從準備、就位、開鉆、拔桿、退位等全過程只用了25分鐘。引孔取土量為1.5m3左右，沒有發(fā)生抽砂坍孔現(xiàn)象。用另一臺打樁機在引孔上進行打樁，沒有出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，樁穿砂層較為順利，貫入度均在3cm/擊左右，這與未引孔樁在同樣深度粘土層質(zhì)中情況吻合，53#樁總錘擊數(shù)為1162擊，54#樁總錘擊數(shù)為1615擊（未引孔跳打樁均在3500擊左右）。
工程中普遍應用：
第二次引孔打樁取得成功后施工單位又做了第三組，換位做了第四組結(jié)果都很成功。然后，施工單位根據(jù)科學試驗得出的數(shù)據(jù)，修改了原打樁施工方案，將原打樁方案更改為1/3打樁，2/3引孔松砂打樁，引孔用長螺旋鉆機。如圖所示：
根據(jù)圖紙布樁規(guī)律，施工單位分為五個施工段，便于采取一臺引孔機引孔一臺打樁機作業(yè)的工藝流程需要。
整個場區(qū)分五個施工段，每天能引打12根樁，效率提高400%。
值得一提的是：采取此工藝必須引一孔就打一孔，隨引隨打，多引連打方案是不成功的，基主要原因為1、動水壓力作用，回縮時間較短；2、打樁振動對引好孔又產(chǎn)生回密現(xiàn)象，使鉆好孔坍落密實，起不到引孔松砂的作用。
四、樁身質(zhì)量與單樁承載力
打樁結(jié)束后，由連云港市樁基檢測中心對工程樁進行了高應變檢測，凡引孔打樁的樁身質(zhì)量全部完好，高應變測得結(jié)果，引孔打樁承載力不但不降低，反而略高一些，其原因有3條：
?。?）引孔只是半引孔，（有效樁長的60%是引孔，40%是未引孔）未引孔的粘土層、摩擦力與樁端阻力應該是一致的。
?。?）引孔部分出砂量只占空體積1/2左右，所謂引孔一定含義可認為是松動砂層，留在孔內(nèi)的松散砂層，在樁沿孔貫入時，沿樁周圍擠密分布，這樣就可以增加樁的側(cè)阻力。
?。?）打樁時振動使已打好的樁側(cè)面砂層更加密實，防止了在不引孔打樁情況下，由于土壤隆起而使樁上浮而降低樁側(cè)摩阻力的現(xiàn)象。
五、經(jīng)濟分析與比較
用長螺旋引孔與循環(huán)鉆孔相比如下；
?。?）引孔速度快，一樁一孔0.5小時/24小時=1(長螺旋鉆機)/48(循環(huán)鉆機)
?。?）場地清潔文明，引孔后便于打樁機就位
?。?）長螺旋引孔市場價20元/米，循環(huán)鉆市場價160元/米左右。
六、結(jié)論
筆者與施工單位在連云港市國貿(mào)雙廈樁施工過程中應用長螺旋引孔打樁的實踐，為高地下水位情況下打樁穿透較厚的砂層（N63.5>30擊），闖出了一條新路子，拓展了長螺旋引孔工藝的使用范圍和適應條件，解決了一直困擾施工打樁中穿砂層的難題，我們相信由于這一工藝在應用方面取得了突破，為提高樁基工程質(zhì)量、減少因補樁截樁而產(chǎn)生的浪費都起到積極的作用，意義非常重大。
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