對于振動沉管灌注樁幾個問題的探討

曹　昱

目前振動沉管灌注樁在各種建筑中應(yīng)用比較廣泛。黑龍江省各大中城市的建筑,大部分采用這種樁型。特別是安達地區(qū),過去多采用打入式的預(yù)制樁,而現(xiàn)在多數(shù)采用了振動沉管灌注樁?？梢哉f振動沉管灌注樁逐漸地被設(shè)計人員及建筑甲方所認識。

一、振動沉管灌注樁的特點

1.在現(xiàn)場就地成樁,施工簡便,速度快,工期短。

2.對地層穿透力較強,成樁質(zhì)量容易保證。

3.單樁承載力相對其他樁型高。

4.施工環(huán)境好,噪音較低,作業(yè)場地小。

5.經(jīng)濟效益好。

這種樁型應(yīng)用比較早,因此積累了豐富的實踐經(jīng)驗。在市場經(jīng)濟的今天,振動沉管灌注樁更能發(fā)揮其潛在優(yōu)勢。

二、施工工藝過程的幾個問題及其探討

振動沉管灌注樁,是利用錘的振動方法將帶有活瓣尖的鋼管沉入土中成孔,管中灌入混凝土,緩慢上拔,使混凝土從張開的活瓣尖中漏出并充滿所成的孔中,即成樁。為保證成樁質(zhì)量,提出以下問題進行探討。

1.防止地下水充入樁管。在地下水位高的場地成樁時,當樁管第一次下振時,很快就達到地下水位。地下水隨管尖活瓣進入樁管,當混凝土入管時,管內(nèi)的水對混凝土有一個稀釋作用,再加上比較強的下振,使之入管的混凝土配比發(fā)生變化,導(dǎo)致成樁出現(xiàn)離析現(xiàn)象。為了避免離析現(xiàn)象的發(fā)生,必須在樁管入土?xí)r,先在管內(nèi)加入一定高度的混凝土,進行封尖,使地下水無法進入樁管內(nèi)。

2.防止樁尖進土。在沉管過程中,雖然樁管內(nèi)加入了一定高度的混凝土進行封尖,但因以下幾種情況仍有少量土體進入樁管內(nèi):樁管下振時,有時活瓣尖會被震開,土通過活瓣的空間進入管內(nèi);當樁管下沉遇到很硬的地層時,或達到持力層時,樁管會發(fā)生往返向上的跳動,活瓣可能出現(xiàn)時開時合的現(xiàn)象,這樣就會把土體抓進管內(nèi);在反插時,也可能將土體與混凝土拌合在一起。因此,不管是什么原因進入樁管的土都會使樁身或樁頭受到影響,降低樁的承載力。為了防止樁尖進土,筆者認為:首先必須控制初打時的進管速度,避免樁管發(fā)生反跳;其次初打時嚴禁進行反插;最后為了確保成樁質(zhì)量和管內(nèi)混凝土受強震產(chǎn)生離析現(xiàn)象,必須進行一次復(fù)打。

3.成樁直徑的計算。成樁直徑的大小,與沉管直徑、樁周土的性質(zhì)和樁機操作有關(guān),而成樁直徑的大小直接影響樁的摩阻力。

當樁管向上拔時,由于土體收縮,會使管尖的活瓣受擠壓張開很小,管內(nèi)的混凝土不能順利地下落,這會導(dǎo)致樁身縮徑;在土體反壓小的層段,管尖活瓣開大,混凝土順利下落,樁身就變粗,使所成的樁為時粗時細的“糖葫蘆”狀,嚴重地影響了成樁的質(zhì)量。

管尖與管連結(jié)處,是用銷軸連結(jié)的。這部分銷軸比管徑要粗些。一般要粗60~80mm。值得注意的是,粗出來的這部分在設(shè)計時不予考慮。計算時實際應(yīng)用直徑應(yīng)為樁管直徑,復(fù)打時采用2d,所以知道樁管直徑,才能正確計算成樁直徑。

4.單樁承載力的確定。振動沉管灌注樁的單樁承載力主要由側(cè)摩阻力和端摩阻力兩部分組成。多次試樁結(jié)果表明:當樁頂垂直位移量較小時,樁側(cè)摩阻力承擔(dān)全部所加荷載。隨著加荷增大,側(cè)摩阻力也增加,但是它與加荷的比值在逐漸地減少,同時樁端阻力也隨之遞增,這個階段的位移多是樁尖土的塑性變形。當加荷達到一定值時,側(cè)摩阻力達到極限,此后的加荷完全完全由樁端阻力承擔(dān)。一般情況下,側(cè)摩阻力可承擔(dān)變形位移量達15mm左右,即不大于樁徑的3%。其余變形量則由樁端阻力承擔(dān)。從試樁結(jié)果說明了樁側(cè)摩阻力占單樁承載力的比重是較大的,而端承載力并沒有發(fā)揮很大作用。這與設(shè)計時的理論計算是不相符的。經(jīng)多次試樁得知,按經(jīng)驗公式計算樁端阻力可達800kN,而實際測出的數(shù)值只有560kN左右。這表明振動沉管灌注樁設(shè)計持力層為硬塑的黏土層,受樁端質(zhì)量的影響,完全按公式計算是不切合實際的。這樣的設(shè)計數(shù)值,在試樁時往往是壓不住的。因此,確定振動沉管灌注樁的單樁承載力時,既不能低估側(cè)摩阻力的作用而造成樁長的浪費,又不能完全按樁端阻力計算,使得單樁承載力過高而失誤?！?

(編輯/李舶)