淺談TSC樁在塔吊基礎(chǔ)中的應(yīng)用

陳偉

(福州高新區(qū)投資控股有限公司， 福建 福州 350000）

1 概述

TSC樁全稱預(yù)制高強混凝土薄壁鋼管樁， 又稱薄壁鋼管離心混凝土管樁， 采用Q235B或Q345B的鋼板 （鋼帶） 卷曲成型焊接制成的鋼管內(nèi)澆筑混凝土，離心成型， 混凝土抗壓強度不低于80MPa， 具有豎向抗壓承載力、 水平抗剪能力、 穿透力強以及成樁速度快等特點的新型管樁。 TSC樁是近年由國內(nèi)自主研制開發(fā)的管樁， 這種新型管樁集鋼管樁、 鋼管混凝土樁、 離心混凝土管樁及離心鋼纖維混凝土管樁的優(yōu)點于一身， 正逐漸被建筑界人士認識并使用。

2 TSC樁的產(chǎn)品技術(shù)特點

按照截面外徑 TSC 樁分為 400mm、 500mm、600mm、 800mm等規(guī)格， 按照產(chǎn)品采用的鋼管材質(zhì)牌號， TSC樁分為兩種型號： 采用Q235B的為Ⅰ型， 采用Q345B的為Ⅱ型。

TSC樁與目前廣泛應(yīng)用的PHC樁相比具有以下特點。

單樁豎向承載力和水平抗剪承載力高： 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JG/T 272—2010 給出了預(yù)制高強混凝土薄壁鋼管樁樁身軸向承載力設(shè)計值， 以TSC-Ⅰ-400 -90 -6 -12為例， 其樁身軸向承載力設(shè)計值為3796KN， 而同直徑同混凝土強度等級的PHC樁PHC400 -95 -A為2250KN， 前者比后者高出1.7 倍， 相當(dāng)于直徑700 的C30 灌注樁樁身承載力。 資料顯示TSC樁的樁身抗側(cè)彎能力好， 抗剪強度設(shè)計值大， 是同直徑PHC樁的3 倍。

沉樁速度快、 穿透力強、 抗錘擊能力強： 由于TSC樁外套鋼管， 內(nèi)注高強度混凝土， 其強度、 塑性和韌性遠高于PHC樁， 因此打入容易度遠優(yōu)于PHC樁， 平均錘擊數(shù)1000 -1200 擊能順利穿透地基較厚硬夾層。 無論采用錘擊還是靜壓， TSC樁樁端都可以進入強風(fēng)化巖層， 獲得較高單樁承載力， 能較好地滿足超高層建筑基礎(chǔ)荷載較大的要求。

耐久性能好、 防腐蝕處理方便、 成樁質(zhì)量優(yōu)、應(yīng)用范圍廣、 安全文明施工、 效益、 造價合理。

3 工程應(yīng)用

3.1 工程概況

“福州高新區(qū)數(shù)字經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)園9#地塊建設(shè)工程”位于福州閩侯縣上街鎮(zhèn)馬排村， 屬住宅、 酒店、 辦公及配套用房建筑。 項目總建筑面積為109522m， 其中地下室建筑面積為 30084m， 地上建筑面積為79428m。 總工期 21 個月， 由 2 棟 26 層住宅樓 （5#、6#樓）、 1 棟 7 層辦公樓 （4#樓）、 一棟 25 層住宅及附屬配套用房 （3#樓裝配式建筑）、 1 棟19 層酒店及商業(yè) （1#樓）、 1 棟 4 層商業(yè) （2#樓） 組成， 共用四臺塔式起重機， 地下為兩層地下室。 因地下水位高，距原地面約4m， 工期短、 任務(wù)重， 為了加快施工進度， 設(shè)計塔吊承臺位于地下水上部， 位于地下室負一層處， 為了確保施工安全， 因此塔吊基礎(chǔ)采用 TSC樁基。

3.2 工程地質(zhì)情況

本工程位于福建省福州市高新區(qū)內(nèi)， 施工原始地形屬河流沖積平原地貌。 場地位于烏龍江西側(cè)， 高崎河的東側(cè)和北側(cè)， 場地地形較為平坦， 已基本整平。場地現(xiàn)狀標(biāo)高為羅零高程系統(tǒng)5.54 ～9.18m， 場地整平標(biāo)高約為羅零高程系統(tǒng)8.00m。

場地東側(cè)隔高新大道為在建的融僑馬排02 地塊工程； 西側(cè)為福州清華紫光科技園； 南側(cè)現(xiàn)為荒地；北側(cè)為在建的福建萬山新能源技術(shù)有限公司總部大樓工程。 場地內(nèi)現(xiàn)為荒地， 大部份區(qū)域以粘性土、 砂以及碎石、 水泥等建筑垃圾回填而成， 回填時間大約在5 年以內(nèi)。 經(jīng)勘探揭示， 場地巖土層除表層雜填土外，第四系地層主要為中砂、 淤泥質(zhì)土 （夾砂） 和碎卵石層， 基底為花崗巖及其風(fēng)化產(chǎn)物。 勘察揭示的巖土層自上而下劃分為①雜填土、 ②-1 中砂、 ②-2 中砂、③淤泥質(zhì)土 （夾砂）、 ④中砂、 ⑤碎卵石、 ⑥砂土狀強風(fēng)化花崗巖、 ⑦碎塊狀強風(fēng)化花崗巖。 另局部分布有③-1 中砂、 ⑥-1 碎塊狀強風(fēng)化核、 ⑥-2 中等風(fēng)化核和⑦-1 中等風(fēng)化核等亞層或夾層。

各巖土層現(xiàn)分述如下。

1） ①雜填土 （Q4ml）： 褐黃色、 灰褐色， 松散～稍密， 場地表層局部區(qū)域為30 ～50cm耕植土， 含有豐富的植物根系。 大部分區(qū)域以粘性土、 砂以及碎石、 水泥砌塊等建筑生活垃圾堆積而成， 局部夾有塊石、 磚、 石等， 硬雜質(zhì)含量約 10% ～25%， 堆填時間大約在5 年以內(nèi)。 預(yù)應(yīng)力管樁極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsik=25KPa， 極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值 qpk =0KPa； 2） ② -1中砂 （Q4al）： 灰黃、 飽和、 稍密和中密、 局部松散，沖積成因， 以石英中砂為主， 含細砂、 粗砂、 礫砂等， 分選較差。 預(yù)應(yīng)力管樁極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsik =70KPa， 極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值 qpk =0KPa； 3） ② -2 中砂 （Q4al）： 灰黃、 飽和、 中密、 密實， 沖積形成，以石英中砂為主， 含粗砂、 細砂、 礫砂等， 分選較差。 該層標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗擊數(shù)N實測值16 ～33 擊， 平均值24.27 擊。 預(yù)應(yīng)力管樁極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsik =80KPa， 極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值 qpk =3500KPa； 4） ③淤泥質(zhì)土 （夾砂） （Q4m+al）： 深灰色， 飽和， 流塑，淤積、 沖積形成， 含腐殖質(zhì)、 爛木、 云母片等。 預(yù)應(yīng)力管樁極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsik =25KPa， 極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值 qpk =0KPa； 5） ③ -1 中砂 （Q4al）： 深灰、淺灰色， 飽和， 中密， 沖積成因， 以石英中砂為主，含粉砂、 粗砂等， 分選差。 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗擊數(shù)N實測值25 擊 （1 次）， 厚度為 3.20m。 預(yù)應(yīng)力管樁極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsik =75KPa， 極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值qpk =0KPa； 6） ④中砂 （Q4al）： 深灰、 淺灰色， 飽和， 中密， 沖積成因， 以石英中砂為主， 含粉細砂、 粗礫砂等， 分選差， 預(yù)應(yīng)力管樁極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsik =80KPa， 極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值 qpk =6000KPa； 7） ⑤碎卵石 （Q4al+pl）： 灰黃色， 飽和， 中度密為主， 局部松散或密實， 沖洪積成因， 卵石顆粒約占50.31%～63.99%， 充填物以礫砂、 粗砂及粘性土為主， 其中， 礫砂約占 8.06% ～16.06%， 粗砂約占 6.12% ～12.25%， 中砂約占 4.39% ～9.06%， 細砂約占2.50% ～6.45%， 細粒土約占 6.09% ～19.97%， 充填較密實， 級配較好， 分選差， 一般粒徑在2 ～10cm，少量為10 ～15cm， 個別粒徑大于100cm。 預(yù)應(yīng)力管樁極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsik =140KPa， 極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值qpk=10000KPa； 8） ⑥砂土狀強風(fēng)化花崗巖 （γ53）：淺黃色、 淺綠色， 母巖為花崗巖， 散體狀花崗結(jié)構(gòu)，巖體的結(jié)構(gòu)體已大部分被破壞， 礦物質(zhì)成分已顯著改變， 巖芯風(fēng)化嚴(yán)重， 呈砂土狀， 局部夾有大量的碎屑狀顆粒， 巖芯用手易掰開， 遇水易軟化、 崩解， 巖石基本等級為V級。 未見臨空面、 破碎巖體、 洞穴及軟弱夾層。 該層標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗擊數(shù)N實測值54 ～78 擊，平均值64.54 擊。 部分地帶 （ZK21#） 層中見⑥ -1碎塊狀強風(fēng)化核， 巖體性質(zhì)與⑦碎塊狀強風(fēng)化花崗巖相同， 厚度為0.40m。 部分地帶 （ZK34#） 層中見⑥-2 中等風(fēng)化核， 巖體性質(zhì)與⑦-1 中等風(fēng)化核相同，厚度為0.40m； 9） ⑦碎塊狀強風(fēng)化花崗巖 （γ53）：淺灰色， 母巖為花崗巖， 主要成分為石英、 長石， 含少量黑云母和角閃石， 中細?；◢徑Y(jié)構(gòu)、 塊狀構(gòu)造，巖體結(jié)構(gòu)已大部分破壞， 礦物成分變化明顯， 風(fēng)化裂隙發(fā)育完全， 呈碎塊狀， 巖芯用手易折斷， 遇水易崩解， 巖體為極破碎完整程度， 巖體為軟巖堅硬程度，巖石為V級基本質(zhì)量等級。 未見臨空面、 破碎巖、 體洞穴及軟弱夾層。

3.3 塔吊地基基礎(chǔ)設(shè)計方案分析與確定

根據(jù)湖北江漢建筑機械工程有限公司的QTZ80（變頻） （TC5613A-6） 型塔式起重機廠家提供的基礎(chǔ)受力情況， 其最大傾覆彎距M=2285KN.m， 塔機自重標(biāo)準(zhǔn)值： Fk=550kN

塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)為1.6m×1.6m×2.5m。 塔吊基礎(chǔ)采用4 根 TSC-I-500 -100 -10 管樁， 樁間距為4.00m， 上 設(shè) 承 臺， 承 臺 平 面 尺 寸 為 5000mm ×5000mm×1400mm（承臺混凝土強度C30P6、 基礎(chǔ)墊層混凝土強度C20）， 承臺面筋底筋為C20@200， 拉筋為 φ10@400。

TSC管樁是預(yù)制高強混凝土薄壁鋼管樁， 采用牌號為Q235B的鋼板經(jīng)卷曲成型焊接制成的鋼管內(nèi)澆筑混凝土， 經(jīng)離心成型， 混凝土抗壓強度不低于80MPa， 具有承受較大豎向荷載和水平荷載的新型基樁制品。 TSC-I-500 -100 -10 管樁直徑 500mm、 樁壁厚度 100mm、 鋼管厚度 10mm， 樁身極限彎矩為725。

靜壓管樁的施工要點及操作工藝。

1） 場地平整后放線定位， 并會同技術(shù)人員對現(xiàn)場的軸線及樁位點進行核驗； 2） 使用管樁的品種規(guī)格必須符合設(shè)計的要求， 樁機的夾持部位應(yīng)滿足管樁截面形狀要求且樁身不發(fā)生夾裂破壞等現(xiàn)象； 3） 送樁器端面與管樁頂面接觸應(yīng)平整， 中心軸線與送樁器垂直， 喂樁時， 管樁合縫位置兩側(cè)樁身或樁身鋼模對接位置應(yīng)避開直接接觸夾持機構(gòu)， 第一節(jié)帶有樁尖插入地面0.5 ～1.0m時應(yīng)嚴(yán)格調(diào)整樁的垂直度， 偏差不得在于規(guī)范的要求的0.5%， 驗收合格后繼續(xù)施工；4） 當(dāng)進入較硬土層后， 禁止通過挪動設(shè)備等方法強行糾偏， 每根樁連續(xù)一次施工底， 接樁、 送樁需連續(xù)進行。

基坑土方開挖后， 應(yīng)及時施工管樁水平支撐桁架， 支撐采用焊接連接 （應(yīng)符合構(gòu)造要求， 按規(guī)范施工）， 另外在底板下設(shè)置5.3m×5.3m×0.3m的C30砼板， 在管樁兩邊設(shè)300 ×400 的暗梁， 具體詳見附圖。 鋼桁架施工后及300 厚混凝土板強度達到75%以上方可開始使用塔吊。

4 結(jié)語

通過建設(shè)、 施工等各方的努力， 目前數(shù)字經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)園9 地塊項目工程進展順利， 主體結(jié)構(gòu)施工中， 塔吊使用正常， 塔吊基礎(chǔ)沉降及傾斜等均在允許規(guī)范范圍內(nèi)。 TSC樁在該項目中的成功運用， 為在沿海地質(zhì)結(jié)構(gòu)區(qū)推廣使用TSC復(fù)合型樁基礎(chǔ)打下良好的基礎(chǔ)，也為工程進度、 質(zhì)量、 安全等方面提升工程效益。