錢塘江沿岸粉土場地錘擊法沉樁影響分析

蘇武彪 方愛英 丁曉光

1 工程概況

杭州汽輪集團博世廠房位于杭州市錢塘江沿岸的濱江區(qū)，場地淺部15 m～20 m以粉土層為主。最大單柱荷載要求2 000kN/柱，擬采用預(yù)應(yīng)力管樁，錘擊法沉樁，多樁承臺，樁徑 500，設(shè)計單樁承載力要求710 kN，樁長8.0 m，采用樁長控制。

2 場地土層特征及單樁承載力

場地土層特征:①層耕土，松軟，層厚0.50 m，力學(xué)性質(zhì)差;②層粘質(zhì)粉土，稍密，層厚1.00 m，力學(xué)性質(zhì)一般;③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，流塑，層厚 1.50 m，高壓縮性;④層粘質(zhì)粉土，稍密，層厚3.20 m，力學(xué)性質(zhì)一般;⑤層砂質(zhì)粉土，中密～密實，層厚12.0 m，力學(xué)性質(zhì)較好;⑥層淤泥質(zhì)黏土，厚度約15 m，高壓縮性。

根據(jù)鄰近工程經(jīng)驗，采用φ 500預(yù)應(yīng)力管樁，選用⑤層中密～密實狀砂質(zhì)粉土作樁端持力層時，樁長8.0 m，靜壓樁壓力值在750 kN～800 kN，根據(jù)勘察報告，采用單樁極限承載力計算公式Quk=μp∑qsikli+qpkAp計算，單樁承載力在720 kN左右，與工程經(jīng)驗相吻合，可以滿足設(shè)計要求。

3 試樁情況分析

本工程在沉樁過程中出現(xiàn)了明顯的砂土液化現(xiàn)象，由于每個承臺一般都有2根～3根樁，在打樁反復(fù)振動過程中少量樁出現(xiàn)了樁頂冒泥漿等現(xiàn)象，甚至個別樁出現(xiàn)輕微上浮現(xiàn)象。

表1 91號樁單樁豎向抗壓靜載試驗結(jié)果

根據(jù)《建筑樁基檢測技術(shù)規(guī)范》，單樁豎向抗壓靜載試驗檢測前的休止時間:砂土不少于7 d。以91號樁的檢測結(jié)果為例，從表1及圖1可以看出，91號樁荷載增加至第6級沉降量突然增大。根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》符合下列條件之一視為達到承載力極限值可終止加載:1)當荷載—沉降(Q—s)曲線上有可判定極限承載力的陡降段，且樁頂總沉降量超過40 mm;2)ΔSn+1/ΔSn≥2，且經(jīng)24 h尚未達到穩(wěn)定;3)25 m 以上的非嵌巖樁，Q—s曲線呈緩變形時，樁頂總沉降量大于60 mm～80 mm;4)在特殊條件下，可根據(jù)具體要求加載至樁頂，總沉降量大于100 mm。

靜載荷試驗結(jié)果表明91號樁的單樁極限承載力分別為432 kN，遠未達到710 kN設(shè)計要求。

4 復(fù)測檢驗

周邊場地多采用靜壓法施工，均未發(fā)生過類似的情況，經(jīng)多方協(xié)商采用了再次復(fù)測的辦法對樁基礎(chǔ)進行了檢驗，從打樁完畢第45天復(fù)壓結(jié)果見圖2，表2。

表2 91號樁復(fù)測單樁豎向抗壓靜載試驗結(jié)果

5 錘擊法沉樁影響分析

通過鄰近工程及先后試驗的對比分析，不同的沉樁方法對單樁承載力在一定的齡期時間內(nèi)存在較大的影響，工程中單樁承載力在規(guī)范所定的時間內(nèi)未能滿足設(shè)計要求，采用錘擊法施工為直接影響原因。通過分析比較，認為導(dǎo)致承載力偏低的因素有:1)錘擊施工液化影響，樁周土未完成重新固結(jié)，樁周土摩阻力不能充分發(fā)揮;2)錘擊施工過程中，相鄰樁距離近，相互作用、持續(xù)作用的影響;3)擠壓作用孔隙水位抬高、打樁振動，加速了樁身周邊砂土的液化;4)樁長較短，整個長度范圍內(nèi)容易受到錘擊振動的影響。

6 如何避免不利因素

預(yù)應(yīng)力管樁錘擊法沉樁對砂性土場地單樁承載力的影響主要是由擠壓作用、振動作用以及孔隙水壓力之間的相互作用而產(chǎn)生的。當采用靜壓法施工時，則容易出現(xiàn)擠土效應(yīng)、孔隙水壓力增大、沉樁困難等，但可以通過增加壓樁機配重等辦法解決。當樁長較長需要穿透粉砂土層時，則可以采用錘擊法施工，利用振動對土層的影響，加大樁的穿透力。要降低錘擊法沉樁對砂性土場地單樁承載力的影響主要應(yīng)從減少振動、降低孔隙水壓力方面考慮，可以采用以下措施:1)設(shè)置一定數(shù)量的應(yīng)力釋放孔，消散孔隙水壓力;2)合理安排打樁順序及打樁速率，作好孔隙水消散工作，減少相互作用、持續(xù)作用的影響;3)采用有效辦法降低地下水位，減少孔隙水的影響;4)采用靜壓法施工。

7 結(jié)語

錘擊法沉樁對粉土場地單樁承載力的影響，主要為振動作用導(dǎo)致了場地土產(chǎn)生一定程度的液化，使單樁承載力在一定的齡期內(nèi)難以有效發(fā)揮，容易造成對單樁承載力不能滿足設(shè)計要求的判斷。因此，應(yīng)參考已有的工程經(jīng)驗，選用較短的預(yù)應(yīng)力管樁在粉土場地施工時，盡可能采用靜壓法施工。

[1] 李智毅，楊裕云.工程地質(zhì)學(xué)概論[M].北京:中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1994.

[2] 丁曉光.杭州汽輪集團博世廠房巖土工程勘察報告[R].杭州:浙江省浙南綜合工程勘察院，2004.

[3] 中華人民共和國建設(shè)部，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].

[4] 中華人民共和國建設(shè)部，建筑樁基檢測技術(shù)規(guī)范[S].

[5] 趙小龍.杭州汽輪集團博世廠房樁基檢測報告[R].杭州:核工業(yè)西南勘察設(shè)計研究院有限公司，2006.