引孔法在預(yù)應(yīng)力管樁錘擊施工中的應(yīng)用效果

陳楚濤

【摘要】本項(xiàng)目地處廣東省揭陽市，為商業(yè)建筑用途。本文主要就該項(xiàng)目JD-1號樓樁基工程預(yù)應(yīng)力管樁在施工過程中出現(xiàn)的因?yàn)閺?fù)雜地層導(dǎo)致樁身破裂的現(xiàn)象進(jìn)行闡述，淺述預(yù)應(yīng)力管樁在地層阻力過大情況通過下引孔施工能有效減少樁身損壞現(xiàn)象的應(yīng)用效果。

【關(guān)鍵詞】預(yù)應(yīng)力管樁;復(fù)雜地層;錘擊施工;樁身破裂;引孔

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.24.

目前，為滿足高層建筑深長樁、高單樁承載力的技術(shù)要求，通常采用的樁基施工方法有：錘擊沉管灌注樁、鉆孔灌注樁、錘擊預(yù)制樁及靜壓預(yù)制樁4種。雖然錘擊預(yù)制樁具有造價(jià)低、工期短及樁身質(zhì)量容易控制等優(yōu)點(diǎn)，但其穿透能力低、土層擠密容易導(dǎo)致樁頭破裂及難以達(dá)到設(shè)計(jì)深度等缺點(diǎn)則限制了其應(yīng)用。翻閱相關(guān)研究，通過引孔可提高預(yù)制樁沉樁效率，使樁能進(jìn)入設(shè)計(jì)要求的持力層及有效樁長，同時(shí)可獲得符合設(shè)計(jì)要求的單樁承載力。[1]

1、工程概況

本項(xiàng)目總建筑面積為25萬平方米，地上建筑7棟，JD-1棟一層地下室，其余6棟兩層地下室。其中辦公建筑面積9萬平方米，商業(yè)建筑面積3萬平方米，酒店商務(wù)建筑面積8萬平方米，地下室建筑面積5萬平方米。JD-1棟是總高為78.8米的18層辦公樓，建筑面積約為32400.91平方米。其建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為50年。辦公樓塔樓結(jié)構(gòu)類型為框架核心筒結(jié)構(gòu)，其余為框架結(jié)構(gòu)。本工程地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級為甲級，建筑場地類別為Ⅳ類，采用樁基礎(chǔ)和筏板基礎(chǔ)。本文主要針對JD-1棟預(yù)應(yīng)力管樁在施工過程中遇到地層阻力過大情況下，通過引孔施工能有效降低樁身破裂現(xiàn)象的應(yīng)用效果進(jìn)行闡述。

2、地勘資料

2.1巖土分層及特征

根據(jù)地勘資料，勘探孔揭露的土層主要有四個(gè)巖土分層，其自上而下分布主要由人工填土層、陸相沖積土層、殘積土層、基巖構(gòu)成。其巖土分層如下：①層人工雜填土，層厚1.8～2.70m。②-1層淤泥（淤泥質(zhì)土）流塑，層厚7.80～14.10m。②-2層粉質(zhì)粘土，工程性質(zhì)一般。②-3層中粗砂，層厚2.40～15.70m。③-1層淤泥（淤泥質(zhì)土），層厚7.80～14.10m。③-2層粉質(zhì)粘土，層厚0.50～28.70m。③-3層沖洪積粉砂層，層厚1.60～2.60m。③-4層沖洪積中粗砂層，層厚0.8～13.30m。第④層砂質(zhì)黏土，層厚：1.00～29.00m。第⑤層強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，揭露層厚1.20～17.00m。

2.2 水文地質(zhì)條件

場地地下水主要來源于大氣降水、同層側(cè)向補(bǔ)給，每年的5～9月為本區(qū)的雨季，大氣降水豐沛，水位抬升，根據(jù)現(xiàn)場勘察，場區(qū)榕江及其小支流等地表水體補(bǔ)給場地主要含水層②3、③4中粗砂層。

勘探期間，實(shí)測鉆孔地下水初見水位0.50～3.56m，穩(wěn)定水位埋深為0.70～3.70m。穩(wěn)定地下水位高程一般在0.47～2.69m之間，據(jù)本地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，地下水水位年變化幅度一般在0.40～2.0m之間。

3、預(yù)應(yīng)力管樁設(shè)計(jì)概況

項(xiàng)目樁基礎(chǔ)采用AB型高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PHC樁），管樁設(shè)計(jì)總數(shù)量為475根，樁徑為500mm，壁厚為125mm，樁靴類型為十字樁尖，為端承摩擦樁，樁端支承于粗砂層，單樁承載力特征值為1800KN。樁端進(jìn)入持力層深度不小于2m，樁端持力層端阻力特征值為4000kpa。管樁采用D62柴油錘施打，落錘高度為2.0米，且總錘擊數(shù)不宜超過2500錘，最后1.0米錘擊數(shù)不宜超過300錘;送樁長度需滿足樁頂標(biāo)高要求且不超過4米。根據(jù)試樁結(jié)果及設(shè)計(jì)要求，管樁以中粗砂層作為樁端持力層，層面埋深21.10～63.00m，要求樁端進(jìn)入持力層2米以上。

4、施工難點(diǎn)

（1）本工程地質(zhì)相對復(fù)雜，②-3層中粗砂埋深較淺，層厚較厚，錘擊管樁穿透較難;③-4中粗砂層層厚較厚，砂礫石含量較高，對沉樁影響較大;

（2）本項(xiàng)目地下水位較高，沉樁區(qū)域基本處于富水區(qū)，塔樓管樁布置十分密集，錘擊管樁施工時(shí)容易引起擠土效應(yīng)，增加沉樁難度。

5、管樁在施工過程中出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象及處理辦法

在預(yù)應(yīng)力管樁施工過程中，有24根管樁因砂層過厚、地下水豐富等原因造成沉樁阻力過大，進(jìn)而出現(xiàn)樁身破裂的現(xiàn)象。經(jīng)原設(shè)計(jì)單位對施工現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)勘后，與各參建單位召開專題會(huì)議討論研究處理方案，會(huì)議排除了各種可能導(dǎo)致樁身破裂現(xiàn)象的原因，最終認(rèn)定導(dǎo)致樁身破裂現(xiàn)象的原因?yàn)榫植康貙幼枇^大。同時(shí)，設(shè)計(jì)單位建議采用引孔補(bǔ)樁法對該現(xiàn)象進(jìn)行處理，補(bǔ)樁數(shù)量為26根，管樁設(shè)計(jì)參數(shù)與原設(shè)計(jì)參數(shù)相同，引孔深度為28～30m。

6、引孔補(bǔ)樁做法及目的

（1）引孔補(bǔ)樁做法。在補(bǔ)樁位置上采取螺旋鉆引孔，引孔深度為28～30m。

（2）引孔補(bǔ)樁目的。通過引孔，可降低單位面積土層對管樁的阻力，降低樁身錘擊數(shù)量及錘擊能量，避免樁身因疲勞造成損壞;降低沉樁阻力，使樁在錘擊過程中達(dá)到受力均衡，以免拉應(yīng)力對樁身產(chǎn)生破壞，有效降低整個(gè)管樁在施工過程中的擠土效應(yīng)，避免沉樁時(shí)橫向、縱向位移。使得管樁的整個(gè)施工過程更安全、質(zhì)量更有保障。[2]

7、引孔及錘擊樁施工注意事項(xiàng)

7.1引孔孔位放線應(yīng)精確，反復(fù)校核各補(bǔ)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)。

7.2在應(yīng)用引孔技術(shù)后，預(yù)應(yīng)力管樁的沉樁速率應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格控制，避免因沉樁過快導(dǎo)致樁尖的阻力過高，降低引孔效果。

7.3引孔作業(yè)施工時(shí)，必須嚴(yán)格根據(jù)樁頂標(biāo)高和工程地質(zhì)資料，精確控制引孔深度，同時(shí)不得超鉆穿透樁端持力層。

8、檢測結(jié)果及應(yīng)用效果

8.1檢測結(jié)果。本工程樁基共477根（含補(bǔ)樁26根），根據(jù)樁基檢測根據(jù)規(guī)范要求，項(xiàng)目對管樁進(jìn)行單樁承載力和樁身完整性檢測。單樁豎向承載力采用靜載試驗(yàn)檢測，抽檢數(shù)量為5根;樁身完整性采用反波反射法進(jìn)行100%檢測;兩項(xiàng)檢測全部合格。

8.2應(yīng)用效果。

（1）從工程質(zhì)量上看，在26根預(yù)應(yīng)力管樁引孔施工過程中，全部管樁嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工，且在補(bǔ)樁過程中未再發(fā)生樁身破裂現(xiàn)象。管樁通過檢測符合設(shè)計(jì)要求，檢測數(shù)據(jù)良好，施工質(zhì)量合格。據(jù)樁身完整性檢測結(jié)果顯示，本次共有26根通過引孔施工的預(yù)應(yīng)力管樁，其中Ⅰ類樁24根，占比84.6%;Ⅱ類樁4根，占比15.4%。

（2）從經(jīng)濟(jì)效益上看，原錘擊管樁未經(jīng)引孔時(shí)，原設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力管樁共475根，其中共24根因地層阻力過大原因?qū)е聵渡頁p壞，其施工合格率為94.95%;通過引孔后，26根預(yù)應(yīng)力管樁并未出現(xiàn)樁身損壞現(xiàn)象，施工合格率為100%。

結(jié)語：

針對地質(zhì)條件復(fù)雜的項(xiàng)目，錘擊樁難以穿透砂層時(shí)，可以采用先引孔后沉樁的施工方法解決。通過引孔可以有效降低管樁沉樁過程中的阻力，在保證預(yù)應(yīng)力管樁施工有效樁長和單樁承載力要求的前提下，有效減少地層阻力過大導(dǎo)致樁身損壞的現(xiàn)象。

參考文獻(xiàn)：

[1]冀建民，程斌漢，王愛勛.引孔錘擊預(yù)制樁施工技術(shù)[J].建筑技術(shù)，1996（23）：176-178.

[2]姚偉林.淺析引孔錘擊樁法施工技術(shù)[J].福建建材，2016（9）.