摘要：隨著我國(guó)建筑業(yè)的發(fā)展以及靜壓預(yù)應(yīng)力管樁的經(jīng)濟(jì)、高效、施工簡(jiǎn)單、低噪聲、低污染等特點(diǎn)，其在工業(yè)、民用建筑基礎(chǔ)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。但由于地質(zhì)狀況復(fù)雜多樣，對(duì)于樁難以穿透土層時(shí)，靜壓沉樁很難滿足設(shè)計(jì)要求，目前國(guó)內(nèi)普遍采用引孔措施來(lái)解決這一問題，本文結(jié)合實(shí)際工程案例，重點(diǎn)闡述引孔措施在靜壓樁施工中應(yīng)用的一些施工經(jīng)驗(yàn)。
1預(yù)應(yīng)力管樁引孔工藝
近年來(lái)，隨著混凝土預(yù)應(yīng)力管樁（PHC）的不斷推廣，城市建設(shè)中采用預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)的工程越來(lái)越多。而在管樁施工中常常會(huì)碰到沉樁的壓力超過管樁本身的設(shè)計(jì)極限承載力，但樁尖尚未達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高的現(xiàn)象；或是在有淺層淤泥質(zhì)土層中施工管樁時(shí)，淤泥質(zhì)土層中的水平擠土效應(yīng)對(duì)工地周邊的建筑物、構(gòu)筑物產(chǎn)生水平擠力，造成周圍房屋、道路開裂及下水道等移位等問題。這時(shí)就需要采用樁基引孔技術(shù)措施來(lái)處理。
樁基引孔，即在樁基原位預(yù)鉆孔，是在樁位原位對(duì)淺層土進(jìn)行鉆孔取土，引孔直徑小于樁身直徑，減少施工階段樁身上部對(duì)淺層土的擠密效應(yīng)，降低施工難度，使既定的施工機(jī)械能達(dá)到設(shè)計(jì)對(duì)沉樁標(biāo)高的要求。
2工程概況
佳能珠海高新區(qū)分工場(chǎng)新建工程位于珠海市金鼎高新區(qū)，包括工廠棟、工具棟、動(dòng)力棟、等單體建筑，總建筑面積160913.23㎡，占地面積145214.02㎡，樁基采用PHC400預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，共2663根?？紤]到工地臨近村莊，為響應(yīng)綠色、和諧施工，該項(xiàng)目的預(yù)應(yīng)力管樁需采用靜壓沉樁方式。初步設(shè)計(jì)樁端入強(qiáng)風(fēng)化層0.5m，PHC400AB管樁單樁承載力特征值按1350KN考慮，如樁端不能入強(qiáng)風(fēng)化層，樁承載力按試樁靜載試驗(yàn)確定。
根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，該工程場(chǎng)地自上而下主要由人工填土（Qml）層、沖擊土（Qnl）層、殘積土（Qel）層和燕山期浸入花崗巖[]層構(gòu)成，場(chǎng)地地下水離地表0.2m~1.9m。場(chǎng)地地基土工程特性評(píng)價(jià)如下：
代號(hào)③的地層為殘積土（Qel）層，以砂質(zhì)粘性土為主，局部礫質(zhì)粘性土，場(chǎng)區(qū)內(nèi)遍布，厚度2.40~9.70米，平均厚度4.83米。該土層含水量W=28.3%，空隙比e=0.883，壓縮模量α2=0.452Mpa-1，標(biāo)貫擊數(shù)N’=21.5擊，修正后標(biāo)貫擊數(shù)N=17.6擊，呈飽和~很濕，可~硬塑狀態(tài)，屬中等地基土，不可作基礎(chǔ)持力層。
代號(hào)④1的地層為全風(fēng)化狀的花崗巖，巖芯呈堅(jiān)硬土狀，該層場(chǎng)區(qū)內(nèi)遍布，厚度變化大，層厚2.60~9.00米，平均厚度5.10米。層頂深度變化為7.50~16.50米。該土層含水量W=22%，空隙比e=0.741，壓縮模量α2=0.392Mpa-1，標(biāo)貫擊數(shù)N’=41.7擊，修正后標(biāo)貫擊數(shù)N=31.4擊，呈堅(jiān)硬狀，屬中等偏低壓縮性地基土。
代號(hào)④2的地層為強(qiáng)風(fēng)化狀的花崗巖，巖芯呈半巖半土狀。該層場(chǎng)區(qū)內(nèi)遍布，層厚2.80~7.80米，平均厚度5.24米。層頂深度變化為13.60~22.60米，平均16.17米。標(biāo)貫擊數(shù)N’=72.5擊，修正后標(biāo)貫擊數(shù)N=51.8擊。
地勘報(bào)告顯示該工程場(chǎng)地復(fù)雜、特殊，持力層標(biāo)高變化很大，依據(jù)本場(chǎng)地地質(zhì)狀況，有靜壓樁難以穿透土層，如果采用靜壓沉樁方式施工，則需輔以引孔措施，否則樁端不能進(jìn)入持力層。
3引孔方式確定
3.1引孔方案
引孔方式有潛孔錘引孔和螺旋鉆引孔兩種，如采用潛孔錘引孔，孔直徑為450mm，引孔深度穿透全風(fēng)化層入強(qiáng)風(fēng)化層0.5m，樁四周縫隙采用注漿處理，單樁承載力特征值1350KN；采用長(zhǎng)螺旋鉆引孔，孔直徑為380mm，引孔深度初步考慮入全風(fēng)層1.5m，引孔深度和單樁承載力特征值現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。
3.2兩種引孔方式樁基施工經(jīng)濟(jì)效益比較
根據(jù)地勘報(bào)告和樁位圖，初步測(cè)算地面至強(qiáng)風(fēng)層0.5m處平均厚度約19.7m，地面至全風(fēng)面層土層平均厚度約13.5m；初步測(cè)算潛孔錘引孔長(zhǎng)度大約19.7m，樁長(zhǎng)大約19.7m；長(zhǎng)螺旋鉆引孔長(zhǎng)度大約14.6m，樁長(zhǎng)大約15.1m。
樁的承載力按1350KN設(shè)計(jì)，樁端持力層為強(qiáng)風(fēng)化層，場(chǎng)地樁總根數(shù)為PHC400管樁共1950根左右；如果樁端持力層為全風(fēng)化層，樁的承載力可能降低，按樁的根數(shù)增加30%考慮，共計(jì)樁根數(shù)為2535根考慮。成本比較如下：
潛孔錘引孔及樁周邊縫隙注漿單價(jià)：220元/m
長(zhǎng)螺旋引孔單價(jià)：65元/m
PHC400AB管樁單價(jià)：205元/m
潛孔錘引孔樁基施工成本：1950×19.7×(220+205)=16，326，375元
長(zhǎng)螺旋引孔樁基施工成本：2535×(15.1×205+14.6×65)=10，252，808元
長(zhǎng)螺旋鉆引孔樁基施工成本比潛孔錘引孔樁基施工成本節(jié)約6，073，567元
通過以上分析比較，本工程沉樁方式選擇長(zhǎng)螺旋鉆引孔靜壓樁沉樁。
4試樁施工
通過召開多次技術(shù)研討會(huì)，試樁位置選擇在殘積土（Qel）層較厚，全風(fēng)化層離地表淺的地勘孔，試樁位置離地勘孔1.0m對(duì)稱布置，單樁承載力特征值初步按1350KN考慮，壓樁終壓值按3200KN復(fù)壓三次施工，場(chǎng)地地下水離地表0.2m~1.9m樁尖采用開口樁尖，引孔孔徑為380mm，引孔深度離全風(fēng)化面層1.5m左右，具體引孔深度和單樁承載力特征值試樁結(jié)果確定。靜壓樁機(jī)選擇YZY600型靜力式壓樁機(jī)，壓樁機(jī)功率132KW，最大壓力6000KN；螺旋鉆機(jī)選用CFG長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)，功率110KW，最大引孔深度24m。
該工程共進(jìn)行了11根試樁施工，試樁完成后，對(duì)其中3根管樁分別進(jìn)行了單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)，分別為地勘孔ZK193試樁1#樁，地勘孔ZK259試樁1#樁，地勘孔ZK283試樁1#樁。
1#、2#樁在最大試驗(yàn)荷載2700kN作用下，壓力均穩(wěn)定，各樁樁頂總沉降量分別為：13.81mm、11.08mm，沉降量在規(guī)范允許范圍，Q-s曲線平緩、無(wú)陡降段，此2根樁的單樁豎向抗壓極限承載力為≮2700kN。
1#檢測(cè)樁2#檢測(cè)樁
3#檢測(cè)樁在試驗(yàn)荷載1620kN作用下，壓力穩(wěn)定，樁頂沉降量累計(jì)為10.83mm，在荷載加至下一級(jí)1890kN過程中，沉降量急劇增大，壓力無(wú)法穩(wěn)定，歷時(shí)45分鐘，樁頂沉降量累積為61.74mm，沉降量超出規(guī)范允許范圍，終止加載。Q-s曲線呈陡降型特征，有明顯陡降段，該樁單樁豎向抗壓極限承載力即=1620kN，不滿足設(shè)計(jì)要求。
5試樁總結(jié)
通過試樁數(shù)據(jù)及靜載試驗(yàn)報(bào)告，總結(jié)如下：
若本場(chǎng)地不引孔，靜壓樁不能穿透殘積土（Qel），所以必須引孔施工。
場(chǎng)地地下水離地表0.2m~1.9m，因此樁尖宜采用開口樁尖。
引孔深度進(jìn)入全風(fēng)化層1.5m，若靜壓樁壓樁深度不能超過引孔深度，則該引孔方式不成功。原因?yàn)槿L(fēng)化巖層土層側(cè)阻力大，壓樁過程中孔壁土體掉落及孔底沉渣、地下水的影響導(dǎo)致靜壓樁深度不能超過引孔深度，樁的設(shè)計(jì)承載力由于孔底水、土的存在而形成土塞效應(yīng)，樁端水土壓力的消散將會(huì)導(dǎo)致樁身受荷后沉降過大而達(dá)不到承載力的設(shè)計(jì)要求。
引孔深度離全風(fēng)化面層1~2m，靜壓樁全部進(jìn)入全風(fēng)化層，壓樁深度超過引孔深度，則該引孔沉樁方式成功，樁基正式施工時(shí)按引孔深度離全風(fēng)化層1~2m控制。
當(dāng)樁靜載試驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)異常，但壓樁過程中監(jiān)理、業(yè)主、設(shè)計(jì)、地勘、施工單位對(duì)壓樁全過程監(jiān)控，不存在施工質(zhì)量問題，壓樁壓力值是特征值的2.37倍，同地勘報(bào)告結(jié)論場(chǎng)地復(fù)雜吻合，則全風(fēng)化層可作為樁的持力層，單樁承載力特征值可按810KN考慮。
單棟建筑物占地面積大，場(chǎng)地復(fù)雜特殊地質(zhì)條件，根據(jù)試樁結(jié)果及業(yè)主意見，確定的單樁承載力特征值按810KN設(shè)計(jì)。
6引孔及靜壓樁施工注意事項(xiàng)
孔位放線應(yīng)精確，反復(fù)校核各樁位點(diǎn)，鉆機(jī)鉆桿應(yīng)垂直，垂直度＜0.5%，確保引孔的垂直度偏差＜0.5%
引孔作業(yè)和壓樁作業(yè)應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，間歇時(shí)間不得超過4小時(shí)。在應(yīng)用樁基引孔技術(shù)后，工程樁沉樁的速率也應(yīng)進(jìn)行控制，以免沉樁過快導(dǎo)致樁尖的阻力超高，降低樁基引孔的效果。
引孔機(jī)施鉆引孔過程中，必須根據(jù)樁頂標(biāo)高和工程地質(zhì)資料，準(zhǔn)確控制好引孔深度，同時(shí)不得超鉆而穿透樁端持力層。觀察取土土壤的狀況和色澤，分辨土質(zhì)、測(cè)量引孔深度是否達(dá)到要求
壓樁施工前，樁的長(zhǎng)度配置必須同時(shí)考慮樁的引孔深度和工程地質(zhì)資料反映的樁端持力層深度，合理的配置樁長(zhǎng)。
終壓成樁時(shí)，當(dāng)油壓值達(dá)到終壓值3200kN后，復(fù)壓3次，每次為5~10s，在復(fù)壓時(shí)設(shè)專人測(cè)量沒降量，當(dāng)累計(jì)沉降量不大于10mm時(shí)，即可成樁，否則，繼續(xù)復(fù)壓，直到滿足沉降量要求為止
施工完成的引孔，應(yīng)用木板遮蓋，防止墜落。
由于靜壓樁機(jī)功率132KW，CFG長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)功率110KW，用電量大，臨時(shí)變壓器及臨時(shí)電纜應(yīng)根據(jù)樁機(jī)及螺旋鉆機(jī)數(shù)量合理設(shè)置，否則無(wú)法滿足施工。
7樁基施工及檢測(cè)結(jié)果
我司按照試樁總結(jié)全面組織施工，YZY600型靜力式壓樁機(jī)配備5臺(tái)，CFG長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)配備5臺(tái)，2012年3月22日開始施工，2012年4月24日結(jié)束，共施工管樁2663根，樁的有效長(zhǎng)度6.0m~24m，樁入土深度為7.7m~24.5m，樁長(zhǎng)變化很大，整個(gè)場(chǎng)地?cái)鄻?2根。
樁身完整性檢測(cè)1246根，其中Ⅰ類樁1094根，Ⅱ類樁152根，Ⅰ類樁占檢測(cè)總數(shù)的87.8%，Ⅱ類樁占檢測(cè)總數(shù)的12.2%。
靜載力試驗(yàn)檢測(cè)31根樁，試驗(yàn)樁入土深度為7.7m~20.4m，最大試驗(yàn)荷載1620KN，樁頂沉降量大部分為2.17mm~10.82mm，僅一根樁入土深度7.7m沉降量為31.6mm，沉降量在規(guī)范允許范圍，Q-S曲線平緩，無(wú)陡降段，S-1gt曲線呈平緩規(guī)則排列，此31根樁的單樁豎向抗壓極限承載力均為Qu≮1620KN。
該項(xiàng)目在實(shí)施引孔技術(shù)后，減小了樁尖穿透地表硬殼層的阻力，提高了施工效率，同時(shí)保證樁身完整和管樁設(shè)計(jì)承載力的要求。
8結(jié)束語(yǔ)
對(duì)于場(chǎng)地復(fù)雜特殊地質(zhì)條件的場(chǎng)地，靜壓樁有難以穿透土層時(shí)，可通過先引孔后壓樁施工措施解決，壓樁深度需超過引孔深度，PHC管樁樁端需進(jìn)入持力層；當(dāng)單棟建筑物占地面積大，靜壓樁入土深度較淺時(shí)，由于樁長(zhǎng)較短，單樁承載力可能會(huì)很較小，建議試樁后靜載試驗(yàn)確定單樁承載力，否則很容易出現(xiàn)單樁承載力不能滿足設(shè)計(jì)要求。
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