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,過去多采用打入式的預制樁,而現在多數采用了振動沉管灌注樁。可以說振動沉管灌注樁逐漸地被設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,成樁質量容易保證。

3.單樁承載力相對其他樁型高。

4.施工環境好,噪音較低,作業場地小。

5.經濟效益好。

這種樁型應用比較早,因此積累了豐富的實踐經驗。在市場經濟的今天,振動沉管灌注樁更能發揮其潛在優勢。

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生變化,導致成樁出現離析現象。為了避免離析現象的發生,必須在樁管入土時,先在管內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。

2.防止樁尖進土。在沉管過程中,雖然樁管內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: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;當樁管下沉遇到很硬的地層時,或達到持力層時,樁管會發生往返向上的跳動,活瓣可能出現時開時合的現象,這樣就會把土體抓進管內;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,避免樁管發生反跳;其次初打時嚴禁進行反插;最后為了確保成樁質量和管內混凝土受強震產生離析現象,必須進行一次復打。

3.成樁直徑的計算。成樁直徑的大小,與沉管直徑、樁周土的性質和樁機操作有關,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,管內的混凝土不能順利地下落,這會導致樁身縮徑;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量。

管尖與管連結處,是用銷軸連結的。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計時不予考慮。計算時實際應用直徑應為樁管直徑,復打時采用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摩阻力和端摩阻力兩部分組成。多次試樁結果表明:當樁頂垂直位移量較小時,樁側摩阻力承擔全部所加荷載。隨著加荷增大,側摩阻力也增加,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,側摩阻力達到極限,此后的加荷完全完全由樁端阻力承擔。一般情況下,側摩阻力可承擔變形位移量達15mm左右,即不大于樁徑的3%。其余變形量則由樁端阻力承擔。從試樁結果說明了樁側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揮很大作用。這與設計時的理論計算是不相符的。經多次試樁得知,按經驗公式計算樁端阻力可達800kN,而實際測出的數值只有560kN左右。這表明振動沉管灌注樁設計持力層為硬塑的黏土層,受樁端質量的影響,完全按公式計算是不切合實際的。這樣的設計數值,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)