超長送樁在錘擊管樁施工中的運用

任 冶 吳慶成

?

超長送樁在錘擊管樁施工中的運用

任 冶 吳慶成

福建東辰巖土基礎工程公司

介紹某工程的場地巖土層分布，對錘擊管樁傳統工藝施工存在問題進行分析，提出在錘擊管樁施工中運用超長送樁方案，保證工程施工的順利。

場地 錘擊管樁 超長送樁

1 工程概況

某工程緊鄰江濱，場地巖土層分布為：①雜填土，平均厚度7.50m；②淤泥（夾砂），平均厚度2.8m；③中砂，平均厚度5.07m；④淤泥，平均厚度13.86m；⑤粉質粘土，平均厚度4.20m；⑥細中砂，平均厚度11.30m；⑦粉質粘土，平均厚度2.65m；⑧粉砂，平均厚度11.25m；⑨卵石，平均厚度8.91m。

該項目基礎采用PHC高強度管樁，樁徑?500mm，平均樁深38m，設計工程樁數量為4607根。設計取第⑨層卵石層為PHC管樁持力層，要求全斷面進入持力層≥0.5m，并采用持力層和貫入度雙控成樁。由于場內地層存在厚砂層，靜壓沉樁無法穿透，所以用錘擊法成樁施工。

2 存在問題

本工程設計二層地下室，樁頂標高為羅零-2.3m~-3.9m，與場地羅零6.3 m之間相差約10m。通常錘擊管樁送樁桿長度為4m左右，按傳統工藝施工存在以下幾個問題：

（1）每根樁需砍樁6m左右，本工程共有4600多根樁，共應砍樁約2.8萬m，每m管樁材料單價按198元計算，僅材料費500余萬元，造成巨大的管樁材料資源浪費及工程造價的增加。

（2）由于樁出露設計樁頂標高太長，在基坑開挖過程中難免會因土體推移或機械設備運作過程失誤造成斷樁或樁體移位等質量事故。

（3）土方開挖過程中因大量超出樁頂標高的樁及砍樁處理，機械作業空間受到很大限制，嚴重影響機械工效且需要大量的人工配合，大大拉長基坑開挖的時間，并增加基坑開挖費用。

3 解決方案

為解決以上問題，參建各方積極探索,有效溝通，提出兩個解決方案。

3.1 先行降低場地標高或基坑開挖

本方案技術上可行，但存在以下幾個的問題：

1)本工程場地①、②層分別為平均7.5m厚的雜填土及2.8m厚的淤泥，降低后場地承載力將大大降低，無法滿足樁機施工需要；

2)施工期間正值雨季，場地排水難度極大；

3)管樁施工為本工程施工進度關鍵線路上的關鍵工作，降低場地標高前必須先施工基坑的支護結構，拉長了關鍵線路，無法滿足合同工期；

4)基坑的內支撐將嚴重阻礙管樁的施工。

由于該方案存在的嚴重缺陷，先行降低場地標高或基坑開挖方案不予考慮。

3.2 采用加長送樁桿進行超長送樁

從理論上說，采用加長送樁桿進行超長送樁可以解決以上所有問題，但沒有先例，缺少實踐經驗，在質量及安全方面存在一定風險。為克服這方面的不足，項目部組織專家組論證并有針對性地進行試打樁。試打樁過程中充分積累過程控制經驗，參建各方一致同意采用加長送樁桿進行超長送樁方案，但認為應處理好以下幾個問題：

3.2.1確保工程樁的垂直度

底樁（第一節樁）就位后對中調直，這道工序對成樁質量起到關鍵作用。“調直”：一要使樁身垂直；二要使樁身、樁帽、樁錘的中心線重合。測量管樁樁身包括打樁導桿的垂直度，用2臺經緯儀在離打樁機15m以外成正交方向進行觀察，當垂直度偏差不大于0.4%（規范要求0.5%）時方可開錘施打。樁打入過程中修正樁的角度較困難，因此就位時應正確安放，開始應輕輕打下，必要時要拔出重打。

重視送樁器制作、使用和維護。送樁器身做成圓筒型，并應有足夠的強度、剛度和耐打性；上下兩端面應平整，且與送樁器軸線垂直，器身彎曲度不得超過0.1%；送樁器下端應設置套筒，套筒深度應為300～500mm，內徑應比管樁外徑大20～30mm。送樁作業時，送樁器套筒內設置硬紙板或膠合板襯墊，襯墊經錘擊壓實后的厚度不小于50mm。

送樁器的下端面設置排氣孔，排氣孔不小于管樁內徑的1/10，使管樁內腔的空氣與大氣相通。送樁作業時，便于管樁內腔中的水分和空氣外溢，否則管樁容易產生豎向劈裂裂縫。

由于送樁器過長，在施工過程中不斷錘擊，可能會造成送樁器變形。因此需定期對送樁器的外觀形狀、順直度和送樁器的樁帽進行檢查，確保無恙。現場確保每臺機有2根以上的合格送樁器，對變形的送樁器，應及時進行修復，以保證工程質量。

3.2.2柴油錘油門控制

采用錘擊法沉樁時，當樁錘錘擊樁頭時就產生一個沿樁身向下傳播的壓縮應力波。應力波的最大強度主要取決于樁錘的錘擊速度，而錘擊速度與錘的落距的平方根成正比，特別是超長送樁器在施工過程中可能會產生一定程度的彎曲及管樁垂直度的偏差，因此更容易發生送樁器與樁之間非面接觸狀態。為防止樁受錘擊時過大的沖擊應力而使樁頭打爛擊碎，本項目遵循“重錘低擊原則”，選用62型柴油錘，柴油錘運作時，油門一般只開二檔，最多開三檔（當地層無法穿透時），這樣樁不易被打碎，錘也不易損壞。

3.2.3收錘控制

因為送樁器與樁頭的連接不是剛性的，錘擊能量在這里的傳遞不順暢。所以同一大小的沖擊能量，直接作用在樁頭上，測出的貫入度要大一些，裝上送樁器施打測出的貫入度小一些。根據現場試驗，貫入度的大小還跟送樁器的長短有關系，因此試打樁標準中，給予貫入度一定的調整空間以保證每根樁的成樁質量。本工程在打樁過程中對照地質報告，在樁長輔助控制的前提下，以貫入度控制為主，收錘最后三陣貫入度控制3～5cm/10擊。

4 結語

本工程根據設計及規范要求分別進行低應變動力檢測、抗壓靜載檢測、抗拔樁檢測，顯示結果為：Ⅰ類樁1391根，占91.33%，Ⅱ類樁132根，占8.67%，均無Ⅲ、Ⅳ類樁；受檢測各樁的單樁豎向抗壓極限承載力均≥5000kN，滿足設計要求；受檢測各樁的單樁豎向抗拔極限承載力均≥1400kN，滿足設計要求。

通過超長送樁器的施工實踐，項目部不但按期保質保量完成施工任務，為業主節約了大量成本，避免了資源浪費，更重要的是加深了在特殊情況下樁基施工的認識，錘擊管樁施工質量控制、工程技術、裝備能力及工程技術人員解決問題的水平等方面的綜合素質都得到了提升，為探索管樁施工超越現有水平提供了有益的嘗試。