復(fù)雜地層中如何控制錘擊管樁的施工質(zhì)量

張建強 ZHANG Jian-qiang；袁天晉 YUAN Tian-jin

（中核勘察設(shè)計研究有限公司，鄭州 450002）

1 錘擊預(yù)制管樁的優(yōu)缺點

①預(yù)應(yīng)力管樁樁身強度高，強度高達80MPa，錘擊管樁采用的是沖擊荷載，管樁能穿透較厚的粗砂、圓礫和強風(fēng)化巖層，對入土深度或持力層有要求的施工有更大的保證。

②質(zhì)量的控制點較為明確，對質(zhì)量的主控和監(jiān)控較為有利。

③施工速度快、功效高，對工期有保證。

④噪聲大，容易產(chǎn)生噪聲污染，夜間禁止施工。

⑤有孤石、堅硬隔層、障礙物多的地層中，不適宜用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工。

2 錘擊法施工工藝流程

錘擊樁沉樁工藝流程圖如圖1。

圖1 錘擊樁沉樁工藝流程圖

3 工程概況

3.1 廠房概況

湖南省長沙市某廠房項目采用液壓錘擊施工工藝，采用預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁，十字形鋼樁尖，以入持力層深度和貫入度雙控為主。貫入度控制標(biāo)準(zhǔn)：錘擊3 陣，并按每陣10 擊的貫入度不應(yīng)大于20mm。圖2 為廠房平面布置圖，表1 為管樁布樁數(shù)量參數(shù)。

表1 廠房樁型參數(shù)一覽表

圖2 某項目廠房平面布置圖

3.2 地質(zhì)概況

場區(qū)大部分范圍屬于填方區(qū)域，填方區(qū)域厚度7.8～14.0m，平均厚度10.8m，已經(jīng)過強夯處理。局部為挖方區(qū)，最大挖方厚度約15.0m。表2 為基樁試樁設(shè)計參數(shù)，場地地層情況如下：

表2 基樁試樁設(shè)計參數(shù)

①層回填土：項目開工后進行的回填，并進行了強夯，該回填土層未進行勘察?；靥钔林饕煞譃轲ば酝痢⑷L(fēng)化板巖，含強風(fēng)化板巖碎塊，土質(zhì)不均勻。

②層粉質(zhì)黏土：黃褐色～棕褐色，局部灰褐色，可塑～硬塑狀態(tài)。該層為風(fēng)化殘積土，原巖組織結(jié)構(gòu)全部破壞，土質(zhì)不均勻，含礫石、粗砂等顆粒。切面稍有光澤，干強度及韌性中等，屬中壓縮性土。勘察范圍大部分揭露，分布不均勻，厚度0.60～13.10m，平均厚度3.97m。

③層全風(fēng)化板巖：褐黃色～棕褐色，局部棕紅色，巖芯呈土狀，原巖結(jié)構(gòu)基本破壞，礦物成分大部分已風(fēng)化成黏土礦物，斑狀結(jié)構(gòu)，巖體極破碎，部分呈碎塊狀，手能掰斷、捏碎。屬極軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級?？辈旆秶鷥?nèi)大部分揭露，層厚0.70～19.50m，平均厚度6.81m。

④層強風(fēng)化板巖：原巖結(jié)構(gòu)大部分破壞，風(fēng)化較顯著，節(jié)理裂隙很發(fā)育，巖體破碎，巖芯大部分呈碎塊狀，變余結(jié)構(gòu)，板狀構(gòu)造。屬極軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為V 級。

4 施工情況

4.1 采用直接液壓錘擊施工工藝

該工地A、B 廠房采用液壓錘擊方式共施工1326 根管樁（A 廠房737 根管樁，B 廠房589 根管樁），其中有132根管樁未達到設(shè)計要求，管樁入持力層深度不夠，該132根管樁采用了補樁方式進行處理如圖3。

圖3 廠房A、B、C、D 區(qū)域典型工程地質(zhì)剖面圖（單位：m）

原因分析：

①回填層平均厚度達10m 以上，且經(jīng)過了強夯處理，回填層產(chǎn)生的測阻力較大，致使管樁入持力層深度不夠。

②現(xiàn)場后期補勘及土建開挖揭露，部分區(qū)域回填土土質(zhì)達不到設(shè)計要求，局部存在大塊孤石、磚渣、廢舊基礎(chǔ)等情況，前期勘察未有效揭露，管樁難以穿越障礙物，造成管樁樁長較短。

處理方法：采用長螺旋鉆機引孔，保證管樁入持力層深度滿足設(shè)計要求。長螺旋鉆孔直徑采用350mm，根據(jù)地勘報告情況，引孔至相應(yīng)深度，然后采用液壓錘擊方式施工。

4.2 長螺旋鉆機引孔施工

鑒于直接采用液壓錘擊工藝無法有效滿足預(yù)制管樁入持力層深度要求，采用長螺旋鉆機進行引孔，提前在需要進行預(yù)制樁施工的位置成孔，有效解決原有的地質(zhì)土層難以穿透的難題，削減地層對預(yù)制樁的施工摩擦力，可以使預(yù)制樁在較小的壓力下，順利進入持力層。

4.2.1 施工工藝流程

鉆機組裝調(diào)試→施工放線定位樁位及高程→相關(guān)人員復(fù)核、驗收樁定位→長螺旋鉆機就位→鉆桿對正樁位→調(diào)整鉆桿垂直度→開動電機鉆孔→鉆至設(shè)計要求深度→提鉆→移位→錘擊管樁施工。

4.2.2 引孔施工優(yōu)點

①長螺旋鉆機成孔不用泥漿或套管護壁，施工無噪聲、無振動，對環(huán)境無泥漿污染。

②采用長螺旋鉆機預(yù)先引孔，可以探明地下是否有障礙物。當(dāng)有障礙物時，可以調(diào)整位置，保證成樁。

③可以改善擠土效應(yīng)，減少對已沉入樁的擠推和上浮。

④根據(jù)地勘報告情況，引孔深度達到設(shè)計要求的最小有效樁長，給后續(xù)打樁施工做好準(zhǔn)備，保證管樁入持力層深度滿足設(shè)計要求。

4.2.3 引孔施工情況

采用長螺旋鉆機引孔施工后，B（剩余915 根管樁）、C、D 廠房管樁均能正常施工，管樁入持力層深度均能滿足設(shè)計要求，后經(jīng)靜載試驗，承載力能夠滿足設(shè)計要求。

但在E、F 廠房區(qū)域施工時，出現(xiàn)了“吊腳樁”現(xiàn)象，管樁的入土深度小于引孔深度如圖4 所示。

圖4 廠房E、F 區(qū)域典型工程地質(zhì)剖面圖（單位：m）

圖5 復(fù)合管樁立面示意圖

圖6 復(fù)合管樁橫斷面示意圖

原因分析：E、F 區(qū)域全風(fēng)化板巖層厚不一，大部分在2-3m，長螺旋鉆機按照入持力層深度引孔，持力層已進入強分化板巖層內(nèi)2-3m，采用液壓錘擊方式施工時，管樁在強分化板巖層內(nèi)就會錘擊困難，出現(xiàn)“吊腳樁”現(xiàn)象。

處理方法：根據(jù)設(shè)計要求，當(dāng)④層全風(fēng)化板巖層厚度小于5.0m 時，樁端以④層強風(fēng)化板巖為持力層，進入的長度不低于0.5m。施工時，對比勘察報告，長螺旋引孔至④層強風(fēng)化板巖層后，或者是鉆機鉆進出現(xiàn)鉆進困難時，不再繼續(xù)引孔，之后采用液壓錘擊方式施工，保證進入④層強風(fēng)化板巖的長度不低于0.5m。

改進施工方法后，進行了靜載試驗驗證，承載力可以滿足設(shè)計要求。

4.3 “植入法”錘擊管樁施工

“植入法”就是預(yù)制樁施工時，按照設(shè)計要求的樁長，預(yù)先采用旋挖鉆孔設(shè)備鉆孔至設(shè)計標(biāo)高，再植入預(yù)制樁的施工方法。若在鉆孔內(nèi)注入水泥土、混泥土或其他固樁液，再植入預(yù)制樁，可以形成復(fù)合管樁。

4.3.1 施工工藝流程

施工準(zhǔn)備工作→定樁位→鉆機就位→埋設(shè)護桶→成孔→測孔深、清孔→下導(dǎo)管→灌注填充料→導(dǎo)管起卸→鉆機移位→錘擊管樁施工。

4.3.2 “植入法”錘擊管樁施工優(yōu)點

①管樁樁身強度高，一般為C80，也可采用C105、C125。

②與灌注樁相比，孔底沉渣少，成樁質(zhì)量有保障，不存在常見的塌孔、縮頸等質(zhì)量通病，由于管樁是工廠化預(yù)制，施工質(zhì)量可靠、可控。

③施工工期短、不需要28 天齡期。

④施工現(xiàn)場文明整潔。

⑤配合超高強管樁使用，能充分發(fā)揮樁身高承載力特點。

4.3.3 “植入法”錘擊管樁施工情況

G 廠房區(qū)域以及地下車庫區(qū)域為挖方區(qū)，出露地面的為強風(fēng)化板巖層，直接采用液壓錘擊方式施工困難，采用長螺旋引孔方式施工易出現(xiàn)“吊腳樁”現(xiàn)象。經(jīng)與設(shè)計院溝通，采用“植入法”錘擊管樁施工工藝，先用旋挖鉆機成孔至設(shè)計樁長，然后灌入C25 細石混凝土，再用液壓錘擊方式施工。旋挖鉆孔直徑為600mm，管樁采用PHC-500AB-125 預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁。樁端持力層為強風(fēng)化板巖，樁進入持力層不小于6m。針對局部土層特殊情況，限值最小樁長位12m，進入持力層深度不變。

5 結(jié)語

南方的地層情況比較復(fù)雜，地層薄厚不一，持力層深度差別較大，采用錘擊管樁施工時常會遇到錘擊困難，樁長入持力層深度達不到設(shè)計要求等問題。針對施工時遇到的問題，本項目采用了長螺旋鉆機引孔、“植入法”錘擊管樁施工等工藝很好的解決了施工時遇到的難題。并針對長螺旋鉆機引孔施工時產(chǎn)生的“吊腳樁”現(xiàn)象，根據(jù)勘察報告提供的持力層情況，改變長螺旋鉆機引孔深度解決了“吊腳樁”現(xiàn)象。

施工前，針對不同區(qū)域、不同場地的地質(zhì)情況的差異性應(yīng)提高警惕，注重現(xiàn)場踏勘、組織技術(shù)人員熟悉勘察報告及搜集區(qū)域樁基施工經(jīng)驗，提前找出施工中可能遇到的問題及應(yīng)對措施。

施工過程中，及時復(fù)核實際施工情況是否滿足設(shè)計要求，若不滿足，分析原因提出解決辦法。針對復(fù)雜地質(zhì)情況，必須第一時間反饋至監(jiān)理單位、設(shè)計單位、業(yè)主單位等參建方，共同分析原因并制定解決方案，在問題未能妥善解決之前，不可盲目施工，做到及時止損。