論沖錘成孔施工在拋石區(qū)塊樁基施工中的應(yīng)用

葛維培 孫毅

1. 浙江經(jīng)緯工程項目管理有限公司 浙江 杭州 310003；

2. 杭州意法置業(yè)有限公司 浙江 杭州 311100

前言

高層建筑的樁基礎(chǔ)經(jīng)常選用灌注樁或預(yù)應(yīng)力管樁、方樁作為地基，在施工中經(jīng)常會遇到各種地下障礙物，給地下結(jié)構(gòu)施工帶來很大的困難。以往處理地下障礙物一般采用人工清除或大開挖方法整體清除，然后回填后夯實再進(jìn)行施工作業(yè)。但對大型地下障礙物且埋深較深的障礙物，不僅整體清除工程量大，耗時長，費用高，還會影響施工質(zhì)量。根據(jù)多年的實踐，在地下結(jié)構(gòu)施工中摸索出處理地下障礙物的一些行之有效的方法，如沖擊錘鉆機(jī)處理方法。

1 沖擊錘鉆機(jī)原理

沖擊錘打樁機(jī)又稱沖擊鉆機(jī)或沖擊式造孔機(jī)，是灌注樁基礎(chǔ)施工的一種重要鉆孔機(jī)械，沖錘打樁機(jī)用于鉆孔灌注樁施工，尤其在卵石、漂石地層條件下它具有明顯的優(yōu)點，沖擊錘鉆機(jī)原理是用沖擊式裝置或卷揚機(jī)提升沖擊錘到一定高度后松開離合器和剎車，上下反復(fù)沖擊，靠沖錐的重量和沖擊功能直接沖擊，將土石劈裂、劈碎，部分?jǐn)D入井壁之內(nèi)，由泥漿懸浮鉆渣，使鉆錐每次都能沖擊到孔底新的土層，沖擊一定時間后，放入掏渣筒掏渣，提出外倒掉，泥漿，一方面起懸浮鉆渣作用，另一方面起護(hù)壁作用。

2 工程實例中的應(yīng)用

2.1 工程概況

項目位于杭州國際商貿(mào)城單元（JG18）杭州市余杭區(qū)杭海路與規(guī)劃稼南路交叉口南側(cè)，北側(cè)為在建住宅小區(qū)。擬建建筑為大底盤式地下室（開挖深度約10.0m），建筑擬采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)擬采用樁基礎(chǔ)。高層建筑物最大柱下荷載約12500kN。擬建建筑場地地理位置隸屬于杭嘉湖平原，地質(zhì)成因為錢塘江沖海積平原，場地較平坦、開闊。根據(jù)勘察所測勘探孔的孔口高程，場地地面高程在85國家高程（復(fù)測）的6.84～7.61m之間。地層結(jié)構(gòu)根據(jù)野外勘探結(jié)果，結(jié)合室內(nèi)土工試驗，地基土依其沉積年代、成因類別和強(qiáng)度特征可分為9個工程地質(zhì)層。

根據(jù)勘察報告本場地存在地下障礙物主要為：Z11號孔13.60～17.70m，Z22號孔7.90～10.50m，Z23號孔17.20～18.40m，Z34號孔12.90～15.50m及Z45號孔8.70～12.30m處揭示有拋石填土，雜色，主要成分為青石塊，混有少量碎塊石，勘察揭示塊徑大者大于40cm，余為粉土充填。揭示埋深7.90～17.20m，揭示層厚1.20～4.10m。因該層拋石填土埋深較深，不宜直接清除，設(shè)計施工時應(yīng)引起注意，選擇合理的施工工藝。

2.2 項目樁基工程施工和方案

（1）項目樁基施工方案

根據(jù)杭州市勘察設(shè)計院2016年1月提供的勘察報告經(jīng)和杭州市建筑設(shè)計研究院有限公司提供的余政儲出[2015]21號地塊開發(fā)項目的設(shè)計圖紙，本工程的基礎(chǔ)形式選用預(yù)應(yīng)力離心混凝土空心方樁基礎(chǔ)，設(shè)計等級為甲級，建筑樁基的安全等級為二級。本工程預(yù)應(yīng)力離心混凝土空心方樁選用浙江省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計結(jié)構(gòu)圖《預(yù)應(yīng)力離心混凝土空心方樁》2013浙G35。

預(yù)制樁具有施工速度快、樁身質(zhì)量易保證、場地整潔等優(yōu)點，對于本場地地基土條件和建筑物荷載而言，8層粉砂、10層圓礫及12-2層強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r均可作為預(yù)制樁基礎(chǔ)持力層。拋石填土分布區(qū)，因該層拋石填土埋深較深，不宜直接清除，無法直接采用預(yù)制樁方案，施工時應(yīng)引起注意，該范圍內(nèi)選擇合理的施工工藝，經(jīng)研究選擇沖錘成孔，然后沉樁，并控制沉樁速度。預(yù)制樁施工時由于其持力層頂板標(biāo)高有一定起伏，實際施工時會有大量的接樁或截樁。對樁長控制有一定難度，需要按終壓值和控制高程“雙控”。另外，壓樁至持力層時，壓樁反力“驟增”易出現(xiàn)“暴樁”現(xiàn)象。在實際沉樁施工過程中應(yīng)隨時觀察靜壓沉樁的速度和壓樁設(shè)備的加載反力讀數(shù)。

（2）項目樁基施工的要求

本工程均為預(yù)應(yīng)力離心混凝土空心方樁，根據(jù)本工程地層情況及設(shè)計要求，擬投入3臺DTZ818型靜壓樁機(jī)進(jìn)行空心方樁施工，1臺XY-100型勘察樁機(jī)探樁，2臺8JZD-5型沖錘處理拋石區(qū)障礙物，其中抗壓樁設(shè)計采用PHS-A500（310）型方樁664根（設(shè)計變更另新增10根），樁長45～50米，以進(jìn)入8層粉砂層0.5米為持力層；抗拔樁設(shè)計采用PHS-AB500（310）型方樁1898根，樁長15米；抗壓樁以進(jìn)入持力層深度為主、樁長控制為輔，抗拔樁以有效樁長控制為主，其中拋石區(qū)塊20根，沖擊錘成孔20根。

預(yù)制樁施工時需穿過淺部厚度達(dá)20m左右的粉土、粉砂，阻力較大，因此本項目的施工選用3臺大噸位的靜壓樁機(jī)。在施工時必須注意以下幾點：

①應(yīng)盡量減少接樁，抗壓樁的接頭數(shù)不應(yīng)超過3個，應(yīng)避免樁尖接近硬持力層或樁尖處于硬持力層時接樁，接樁均應(yīng)采用鋼端板焊接法。

②本工程預(yù)應(yīng)力離心混凝土空心方樁數(shù)量較多，存在一定的擠土效應(yīng)，因此在沉樁時合理安排打樁順序及控制打樁速度，做到沉樁的速度不大于2m/min。并在地塊四周挖溝泄壓，確保周邊的安全。

③拋石區(qū)采用沖錘成孔施工（見圖1和圖2），先成孔消除拋石后沉樁。

④承臺之間采用慢速跳壓措施，每個獨立的承臺每天控制壓一根，有利于釋放擠土壓力。

⑤實行間歇沉樁，沉樁時實行白天施工，夜晚停歇，保持夜間靜止?fàn)顟B(tài)，使擠土應(yīng)力有一定的時間釋放。

⑥在樁基施工過程中，如發(fā)現(xiàn)地質(zhì)情況與地質(zhì)報告不符，或者達(dá)不到設(shè)計要求，及時與設(shè)計單位、勘察單位聯(lián)系，共同研究處理辦法。

圖1 泥漿護(hù)壁圖

（3）樁基施工結(jié)束的檢測及驗收

本工程共施工預(yù)應(yīng)力離心混凝土空心方樁2572根，其中拋石區(qū)塊20根，沖擊錘成孔20根。樁基實際施工工期80天，其中沖擊錘成孔施工8天。完全滿足業(yè)主方的工期要求。

本工程空心方樁采用靜荷載試驗確定和檢驗單樁抗壓及抗拔承載力，靜荷載8根抗壓樁，靜荷載值為4700KN；靜荷載20根抗拔樁，靜荷載值為1000KN。詳見浙江科鑒檢測校準(zhǔn)有限公司出具的檢測報告?？招姆綐兜耐暾詸z測采用低應(yīng)變動測法，動測根數(shù)2572根，100%合格。完全滿足設(shè)計要求。

本工程的樁基分部分項驗收在2018年1月30日通過了由監(jiān)理單位組織的竣工驗收。

3 結(jié)束語

鉆機(jī)對泥沙層、黏土層、卵石層、巖層都有很好的鉆進(jìn)效果。它能適應(yīng)各種不同地質(zhì)情況，特別是卵石層和巖層中鉆孔，沖擊式鉆機(jī)較之其他形式鉆機(jī)適應(yīng)性強(qiáng)。同時，用沖擊式鉆機(jī)造孔，成孔后，孔壁四周形成一層密實的土層，對穩(wěn)定孔壁，提高樁基承載能力，均有一定作用。沖錘打樁機(jī)施工中雖然操作簡單，且施工速度稍慢，但與其他施工方法相比，最后綜合計算施工消耗卻是最低的，另外由于其適應(yīng)各種地質(zhì)，所以又有萬能鉆孔機(jī)之稱，這是許多施工企業(yè)選擇它作為鉆孔樁成孔設(shè)備的主要原因。