超長(zhǎng)送樁在錘擊管樁施工中的運(yùn)用

任 冶 吳慶成

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超長(zhǎng)送樁在錘擊管樁施工中的運(yùn)用

任 冶 吳慶成

福建東辰巖土基礎(chǔ)工程公司

介紹某工程的場(chǎng)地巖土層分布，對(duì)錘擊管樁傳統(tǒng)工藝施工存在問題進(jìn)行分析，提出在錘擊管樁施工中運(yùn)用超長(zhǎng)送樁方案，保證工程施工的順利。

場(chǎng)地 錘擊管樁 超長(zhǎng)送樁

1 工程概況

某工程緊鄰江濱，場(chǎng)地巖土層分布為：①雜填土，平均厚度7.50m；②淤泥（夾砂），平均厚度2.8m；③中砂，平均厚度5.07m；④淤泥，平均厚度13.86m；⑤粉質(zhì)粘土，平均厚度4.20m；⑥細(xì)中砂，平均厚度11.30m；⑦粉質(zhì)粘土，平均厚度2.65m；⑧粉砂，平均厚度11.25m；⑨卵石，平均厚度8.91m。

該項(xiàng)目基礎(chǔ)采用PHC高強(qiáng)度管樁，樁徑?500mm，平均樁深38m，設(shè)計(jì)工程樁數(shù)量為4607根。設(shè)計(jì)取第⑨層卵石層為PHC管樁持力層，要求全斷面進(jìn)入持力層≥0.5m，并采用持力層和貫入度雙控成樁。由于場(chǎng)內(nèi)地層存在厚砂層，靜壓沉樁無(wú)法穿透，所以用錘擊法成樁施工。

2 存在問題

本工程設(shè)計(jì)二層地下室，樁頂標(biāo)高為羅零-2.3m~-3.9m，與場(chǎng)地羅零6.3 m之間相差約10m。通常錘擊管樁送樁桿長(zhǎng)度為4m左右，按傳統(tǒng)工藝施工存在以下幾個(gè)問題：

（1）每根樁需砍樁6m左右，本工程共有4600多根樁，共應(yīng)砍樁約2.8萬(wàn)m，每m管樁材料單價(jià)按198元計(jì)算，僅材料費(fèi)500余萬(wàn)元，造成巨大的管樁材料資源浪費(fèi)及工程造價(jià)的增加。

（2）由于樁出露設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高太長(zhǎng)，在基坑開挖過(guò)程中難免會(huì)因土體推移或機(jī)械設(shè)備運(yùn)作過(guò)程失誤造成斷樁或樁體移位等質(zhì)量事故。

（3）土方開挖過(guò)程中因大量超出樁頂標(biāo)高的樁及砍樁處理，機(jī)械作業(yè)空間受到很大限制，嚴(yán)重影響機(jī)械工效且需要大量的人工配合，大大拉長(zhǎng)基坑開挖的時(shí)間，并增加基坑開挖費(fèi)用。

3 解決方案

為解決以上問題，參建各方積極探索,有效溝通，提出兩個(gè)解決方案。

3.1 先行降低場(chǎng)地標(biāo)高或基坑開挖

本方案技術(shù)上可行，但存在以下幾個(gè)的問題：

1)本工程場(chǎng)地①、②層分別為平均7.5m厚的雜填土及2.8m厚的淤泥，降低后場(chǎng)地承載力將大大降低，無(wú)法滿足樁機(jī)施工需要；

2)施工期間正值雨季，場(chǎng)地排水難度極大；

3)管樁施工為本工程施工進(jìn)度關(guān)鍵線路上的關(guān)鍵工作，降低場(chǎng)地標(biāo)高前必須先施工基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)，拉長(zhǎng)了關(guān)鍵線路，無(wú)法滿足合同工期；

4)基坑的內(nèi)支撐將嚴(yán)重阻礙管樁的施工。

由于該方案存在的嚴(yán)重缺陷，先行降低場(chǎng)地標(biāo)高或基坑開挖方案不予考慮。

3.2 采用加長(zhǎng)送樁桿進(jìn)行超長(zhǎng)送樁

從理論上說(shuō)，采用加長(zhǎng)送樁桿進(jìn)行超長(zhǎng)送樁可以解決以上所有問題，但沒有先例，缺少實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在質(zhì)量及安全方面存在一定風(fēng)險(xiǎn)。為克服這方面的不足，項(xiàng)目部組織專家組論證并有針對(duì)性地進(jìn)行試打樁。試打樁過(guò)程中充分積累過(guò)程控制經(jīng)驗(yàn)，參建各方一致同意采用加長(zhǎng)送樁桿進(jìn)行超長(zhǎng)送樁方案，但認(rèn)為應(yīng)處理好以下幾個(gè)問題：

3.2.1確保工程樁的垂直度

底樁（第一節(jié)樁）就位后對(duì)中調(diào)直，這道工序?qū)Τ蓸顿|(zhì)量起到關(guān)鍵作用。“調(diào)直”：一要使樁身垂直；二要使樁身、樁帽、樁錘的中心線重合。測(cè)量管樁樁身包括打樁導(dǎo)桿的垂直度，用2臺(tái)經(jīng)緯儀在離打樁機(jī)15m以外成正交方向進(jìn)行觀察，當(dāng)垂直度偏差不大于0.4%（規(guī)范要求0.5%）時(shí)方可開錘施打。樁打入過(guò)程中修正樁的角度較困難，因此就位時(shí)應(yīng)正確安放，開始應(yīng)輕輕打下，必要時(shí)要拔出重打。

重視送樁器制作、使用和維護(hù)。送樁器身做成圓筒型，并應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐打性；上下兩端面應(yīng)平整，且與送樁器軸線垂直，器身彎曲度不得超過(guò)0.1%；送樁器下端應(yīng)設(shè)置套筒，套筒深度應(yīng)為300～500mm，內(nèi)徑應(yīng)比管樁外徑大20～30mm。送樁作業(yè)時(shí)，送樁器套筒內(nèi)設(shè)置硬紙板或膠合板襯墊，襯墊經(jīng)錘擊壓實(shí)后的厚度不小于50mm。

送樁器的下端面設(shè)置排氣孔，排氣孔不小于管樁內(nèi)徑的1/10，使管樁內(nèi)腔的空氣與大氣相通。送樁作業(yè)時(shí)，便于管樁內(nèi)腔中的水分和空氣外溢，否則管樁容易產(chǎn)生豎向劈裂裂縫。

由于送樁器過(guò)長(zhǎng)，在施工過(guò)程中不斷錘擊，可能會(huì)造成送樁器變形。因此需定期對(duì)送樁器的外觀形狀、順直度和送樁器的樁帽進(jìn)行檢查，確保無(wú)恙?，F(xiàn)場(chǎng)確保每臺(tái)機(jī)有2根以上的合格送樁器，對(duì)變形的送樁器，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修復(fù)，以保證工程質(zhì)量。

3.2.2柴油錘油門控制

采用錘擊法沉樁時(shí)，當(dāng)樁錘錘擊樁頭時(shí)就產(chǎn)生一個(gè)沿樁身向下傳播的壓縮應(yīng)力波。應(yīng)力波的最大強(qiáng)度主要取決于樁錘的錘擊速度，而錘擊速度與錘的落距的平方根成正比，特別是超長(zhǎng)送樁器在施工過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生一定程度的彎曲及管樁垂直度的偏差，因此更容易發(fā)生送樁器與樁之間非面接觸狀態(tài)。為防止樁受錘擊時(shí)過(guò)大的沖擊應(yīng)力而使樁頭打爛擊碎，本項(xiàng)目遵循“重錘低擊原則”，選用62型柴油錘，柴油錘運(yùn)作時(shí)，油門一般只開二檔，最多開三檔（當(dāng)?shù)貙訜o(wú)法穿透時(shí)），這樣樁不易被打碎，錘也不易損壞。

3.2.3收錘控制

因?yàn)樗蜆镀髋c樁頭的連接不是剛性的，錘擊能量在這里的傳遞不順暢。所以同一大小的沖擊能量，直接作用在樁頭上，測(cè)出的貫入度要大一些，裝上送樁器施打測(cè)出的貫入度小一些。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，貫入度的大小還跟送樁器的長(zhǎng)短有關(guān)系，因此試打樁標(biāo)準(zhǔn)中，給予貫入度一定的調(diào)整空間以保證每根樁的成樁質(zhì)量。本工程在打樁過(guò)程中對(duì)照地質(zhì)報(bào)告，在樁長(zhǎng)輔助控制的前提下，以貫入度控制為主，收錘最后三陣貫入度控制3～5cm/10擊。

4 結(jié)語(yǔ)

本工程根據(jù)設(shè)計(jì)及規(guī)范要求分別進(jìn)行低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)、抗壓靜載檢測(cè)、抗拔樁檢測(cè)，顯示結(jié)果為：Ⅰ類樁1391根，占91.33%，Ⅱ類樁132根，占8.67%，均無(wú)Ⅲ、Ⅳ類樁；受檢測(cè)各樁的單樁豎向抗壓極限承載力均≥5000kN，滿足設(shè)計(jì)要求；受檢測(cè)各樁的單樁豎向抗拔極限承載力均≥1400kN，滿足設(shè)計(jì)要求。

通過(guò)超長(zhǎng)送樁器的施工實(shí)踐，項(xiàng)目部不但按期保質(zhì)保量完成施工任務(wù)，為業(yè)主節(jié)約了大量成本，避免了資源浪費(fèi)，更重要的是加深了在特殊情況下樁基施工的認(rèn)識(shí)，錘擊管樁施工質(zhì)量控制、工程技術(shù)、裝備能力及工程技術(shù)人員解決問題的水平等方面的綜合素質(zhì)都得到了提升，為探索管樁施工超越現(xiàn)有水平提供了有益的嘗試。