水沖氣舉法輔助靜壓PHC管樁

吳珍喜

（福建省福州市鼓樓區 350000）

水沖氣舉法輔助靜壓PHC管樁

吳珍喜

（福建省福州市鼓樓區 350000）

管樁從無到有，從小到大，中國的管樁經歷過近30年的發展，預應力樁是樁基工程中比較典型的一種樁型，特別是靜壓預應力管樁具有無噪音、無振動、無沖擊力、施工方便、造價低等特點，近年來在城市建設中得到了廣泛的應用，但樁基工程是復雜的工程，其成樁質量影響因素較多，質量控制點多，施工中任意環節出現問題，都有可能對成樁質量造成較大的影響。本文簡單介紹在靜壓PHC管樁的基礎上發展的水沖氣舉法輔助靜壓樁的基本原理，優缺點及經濟性，并通過對現場過程中的一些常見問題進行原因分析、預防對策闡述、希望能夠對靜壓樁施工起到一定的作用。

工程概況：本工程位于福州江濱大道，地上23層地下一層綜合商住樓，框架-剪力墻結構，基礎設計等級為乙級，采用PHC靜壓管樁，主樓樁型為PHC500-125A，單樁豎向承載力特征值未2600kN，裙樓樁型為PHC400-95A，單樁豎向承載力特征值未900kN，PHC500-100A，單樁豎向承載力特征值未1200kN，共226根。

地質土層結構：①雜填土：稍濕-飽和，層厚1.00～2.10m；②粉質粘土：很濕-飽和，層厚0.6～2.3m；③淤泥：軟-流塑，層厚1.5～5.0m；④細砂：飽和，稍-中密狀，細砂含量70～80%，層厚6.4～ 13.9m；⑤細砂夾淤泥質土：飽和，稍密狀，層厚6.8～13.8m；⑥粉砂夾淤泥質土：飽和，稍密狀，以粉砂為主夾薄層細砂及淤泥土，層厚24.6～28.8m；⑦卵石：飽和，稍密狀，卵石含量60～70%，粒徑2～6cm；⑧中風化花崗巖：巖石風化輕微，未揭穿，揭示最大厚度為6.2m。

根據設計要求，樁端持力層主樓選用卵石層⑦，樁端全斷面進入持力層≥0.5m，裙房選用粉砂夾淤泥質土⑥，樁端全斷面進入持力層≥3.0m，要求以壓樁力控制為主，樁長為輔，選用配重6000kN以上壓樁機械沉樁，同時樁基施工前進行試樁，以校核單樁豎向承載力值。由現場試樁的情況來看，當樁進入粉砂夾淤泥層⑥，時，由于接樁焊接等原因的時間停頓后繼續壓樁，壓樁阻力明顯變大，樁壓力急劇大幅度上升，壓力超過設計值較多，導致樁身開裂或樁頭破壞，無法沉樁，所以考慮采用單一的靜壓法施工無法穿透⑥粉砂夾淤泥質土層，故采用水沖氣舉法輔助靜壓機沉樁。

1　水沖氣舉法輔助靜壓樁的施工原理

靜壓沉樁是壓樁機構以壓樁機自重和架上的配重提供反力而將樁壓入土中的沉樁工藝，當樁頂的壓力大于沉樁時的這些抵抗阻力，樁將“刺入”下沉，達到沉樁要求，而水沖氣舉法輔助靜壓樁是在靜壓沉樁的基礎上，利用沖水管的高壓水將阻擋在樁尖的砂或卵石層沖散并混合成砂、石混合物，再利用沖氣管的高壓氣將砂石混合物靜樁身內孔舉升排出，另一部分水經氣壓的排擠而滲入到砂層中使樁身與土層間的摩擦阻力減小而順利沉樁，水沖氣舉法輔助靜壓樁工藝流程見圖1。

圖1　

本工程樁尖持力層為卵石層，當樁尖進入⑥層粉砂夾淤泥質土層時，采用水沖氣舉法配合沉樁，將沖水（氣）管調入PHC管樁的樁芯，沖水管間采用法蘭盤連接，邊沖水邊壓樁，到最后一節樁時，應將最后一節沖水（氣）管預先裝入上節樁的樁芯中，并與樁一起吊入樁機夾具，先將沖水（氣）管連接后，在進行接樁焊接，由于受到各種條件的限制，最后一節樁壓到無法施壓時，如未穿透⑥粉砂夾淤泥質土層，應停止沖水，將最后一節沖水（氣）管拆除并放入中間空芯的送樁管，穿透后應停止沖水，繼續進行壓樁，直到達到設計要求。在沖水過程中。每2m為一個行程，現場由樁機司機做好每壓入2m行程的樁力記錄，為保證沉樁質量，水沖氣舉輔助壓樁過程中，當樁進入持力層時每0.5m記錄一次，并控制壓樁速度，直到符合實際要求的終壓標準。

2　水沖氣舉法輔助靜壓樁的施工要求

水沖氣舉法輔助靜壓樁除了一般靜壓樁的施工要求外，還需要的是抱壓式樁機，才能讓沖水管從樁芯達到樁尖，樁尖必須為開口時鋼樁尖，才能保證水（氣）沖開樁尖前端的物質，由于水沖（氣）舉輔助靜壓樁工藝需要大量的水，所以應配備大流量的水源供應且做好現場排水，在設備機械方面，除了一般的抱壓式樁機外，還需要空氣壓縮機、高壓抽水泵、鋼板蓄水池、帶空管的送樁器等機械設備來滿足水沖氣舉法輔助靜壓樁。

3　水沖氣舉法輔助靜壓樁的優缺點

水沖氣舉法輔助靜壓樁除了具備常規靜壓樁的優點：單樁承載力高、應用范圍廣、適應性好、沉樁質量可靠、施工應力小、對周邊環境影響小、噪聲低、截樁量少、施工速度快、工期短、造價相對低等優點外，水沖氣舉法能夠幫助靜壓樁機在遇到粉砂夾淤泥質土層及類似土層時，利用其水沖氣舉法將阻擋在樁尖及周邊的砂或卵石層沖散并混合成砂、石混凝土物，在利用沖氣管的高壓氣將砂石混合物經樁芯舉升排除，達到繼續壓樁的效果。

水沖氣舉法輔助靜壓樁除了具備常規靜壓樁的缺點：

PHC靜壓樁樁頭防腐要求較高、具有擠土效應對建筑周邊的環境及地下管線有一定的影響、施工場地的地耐力要求較高。

采用水沖氣舉法輔助靜壓樁施工過程較為繁瑣，壓樁持續時間較一般靜壓樁長，以本工程40m左右的樁長加上地下室高度為例，一根樁大約需要3～4h才能施工完成，而且停止沖水時機不易控制，沖水空壓機產生較大的噪音、場地排水比較麻煩，沖水施工要求連續，不然容易引起堵管，處理過程比較復雜。

4　水沖氣舉法輔助靜壓樁的經濟性

4.1直接成本

通過多工程實例的總結和分析，PHC管樁的單位承載力造價在諸多樁型中使最便宜的一種。

表1　不同樁型主要經濟指標比較

4.2間接經濟效益

評價PHC管樁經濟效益，不僅要看造價，還要看工期，“時間就是金錢，工期就是效益”已成為人們的共識。對于貸款投資的人感觸尤深。PHC管樁施工速度快、工效高、工期短，提前功能投產，將產生巨大的社會效益和經濟價值。PHC管樁的機械化施工程度高、現場整潔、施工環境好，容易做到文明施工，安全生產，減少安全施工，也是提高間接經濟效應的而有效措施。

水沖氣舉法輔助靜壓樁由于采用了高壓水氣沖，需要增加設備及水的費用，比一般的樁除材料外費用要高約20～30%，但是相對灌注樁等其他樁型還是比較經濟的。

本工程設計采用靜壓樁，但是現場試樁無法穿過⑥粉砂淤泥質土層，持力層在地下較深位置，考慮到工期緊，而且靠近江邊，地下水位較高及地質等原因可能產生的影響，其他基礎形式可能不太合適，因此采用了水沖氣舉法輔助靜壓樁。

5　水沖氣舉輔助靜壓樁的堵管原因及防治對策

靜壓樁沉樁時遇到淺層障礙物無法繼續沉樁、斜樁、樁身破壞、擠土效應或震動影響、樁身太高、接樁處開裂、樁頂移位等施工過程遇到的常見問題在水沖氣舉法輔助靜壓樁也是存在，這里重點介紹水沖氣舉法輔助靜壓樁施工過程的出現的其他施工問題。

水沖氣舉法輔助靜壓樁利用沖水管的高壓水將阻擋在樁尖的砂或卵石層沖散并混合成砂、石混合物，再用沖氣管的高壓氣將砂石混合物靜樁身內孔舉升排出，另一部分水經氣壓的排擠而滲入到砂層中使樁身與土層間的摩擦阻力減小而順利沉樁，在施工過程中應盡量持續施工，避免發生堵管等現象。

本工程106#樁在施工時，由于防漏墊圈的多次使用，造成墊圈邊緣缺塊、磨損，在第二與第三節接管的時候工人不夠重視，螺栓擰的不夠到位，導致在沖水的時候，管樁內的砂石混合物無力沖出或沖不出管樁，在吊車將沖水管進行多次上下移動并加水壓的情況下，仍然無法解決，將沖水管吊出進行沖水檢查時發現兩節管之間的連接出現漏水（氣），導致水壓不足，無法進行高壓沖水，無法將管內的混合物沖出，影響順利沉樁，在對操作人員進行重新交底后，對防漏墊圈進行更換并擰緊螺栓，并檢查后吊入管樁進行沉樁，才解決了106#樁的施工問題。

5.1原因分析

（1）施工過程中由于沖水管為每節連接需要比較長的時間，沖氣管內及樁內均有粉砂等物質，當停止沖水時間太長，管內粉砂等沉積導致堵管現象；

（2）施工過程中，沖水（氣）管各節之間連接時未放防漏墊圈或螺栓未擰緊等原因導致漏水（氣）及水壓不足；沖水過程中大量的粉砂等物質為及時沖出二沉積管樁內使沖水（氣）管無法上下起落移動而停留在管樁內；

（3）沖水施工時，沖水（氣）管沒按要求進行起落移動，可能導致沖水（氣）管下端被泥沙堵塞。

5.2處理方法與措施

（1）在施工過程中，應當盡可能連續施工，接樁、接管盡量不要耽擱過多的時間，以免產生管內沉積堵管情況發生。

（2）在施工現場必修保證施工電壓的穩定，高壓水泵的正常工作，以確保足夠的水壓，如有條件應有備用的高壓水泵等設備，沖水（氣）管的各節之間連接時必須注意安裝防漏墊圈及螺栓擰緊的檢查工作。

（3）在沖水施工時，應當讓吊沖水（氣）管的吊車司機密切注意，沖水管必須按照要求進行上下起落移動，才能盡量避免沖水（氣）管下端被泥沙堵塞。

當發生沖水（氣）管下端被泥沙堵塞時，可以加大水壓進行沖擊，如無法解決，應當將沖水（氣）管吊起進行拆除清理后重新安裝，才能繼續施工。

在施工過程中出現的沉樁時遇到的施工問題，通過我們現場人員的協作努力，對出現的問題進行原因分析，共同探討，針對出現的一些問題提出相應可行的預防措施和處理意見，且準確的實施，是樁基施工過程能夠順利進行，保證了工程的施工質量。

[1]《建筑樁基技術規范》（JGJ94-2008）.

[2]《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》（GB202-2002，2008版）.

[3]《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2002）.

[4]《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2002，J220-2002）.

[5]《建筑樁基檢測技術規范》（106-2003）.

TU753.3

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2015-3-20