靜壓預應力管樁遇較厚粗砂層解決措施的探討

池云輝

(廈門中建東北監理咨詢有限公司,福建 廈門 361000)

1 工程概況

1.1 工程概況

同安新城呂厝二小教學樓工程,結構設計采用框架結構,1#教學樓四層,建筑面積為5413.97m2,2#教學樓五層,建筑面積6372.13m2。設計樁基礎采用靜壓PHC600-130-AB預應力管樁455根和PHC500-125-AB型預應力管樁14根,共計469根,設計有效樁長均為15m,直徑600mm和500mm管樁單樁豎向承載力特征值分別為900KN和600KN,設計樁端持力層為殘積砂質粘性土,設計要求的終壓標準：以有效樁長和終壓力控制為主,持力層為輔。

1.2 地質情況及周邊環境

地勘報告顯示地質特征從上到下大致為：素填土1.3～5.5m,雜填土0.8～3.7m,淤泥質土0.5～2.1m,粉質黏土0.6～9.3m,粗砂2.2～8.9m,殘積砂質粘性土1.2～11.0m,全風化花崗巖0.7～8.3m,大部份施工樁位粗砂層厚度約為3～8.9m,地下水位主要位于粗砂層及殘積砂質粘性土中。

2 工程樁試樁情況匯總

2.1 首次試樁

首次試樁為工程樁252#,壓樁機配重3800KN,試壓樁至9.80m時壓樁力升至3800KN。三次復壓累積沉降0.08m,試樁完畢入土深度為9.88m,有效樁長9.18m。地勘報告顯示本樁位砂層厚度約8.90m,根據地勘報告推斷樁端位于粗砂層中,有效樁長達不到設計要求,各參建單位商定增加壓樁機配重后再進行試樁。

2.2 第二次試樁

靜壓樁機配重增加到5000KN后進行第二次試樁,本次試壓工程樁號為254#樁：該管樁靜壓施工至9.80m時壓樁力4800KN。累計復壓三次累積沉降0.17m,試樁完畢入土深度為9.97m,有效樁長9.27m,根據地勘報告推斷樁端位于粗砂層中,有效樁長達不到設計要求。

2.3 兩次試樁情況分析

254#試壓樁情況與252#的情況類似,這兩根工程樁試壓情況異常,無法為后續壓樁提供參數,如果用砂層做持力層極有風險。經參建各方討論,再移機試壓直徑500mm管樁,看一下樁徑減小是否可以穿透粗砂層。

2.4 樁徑減小試樁情況

第三次試樁選工程樁13#,管樁直徑500mm,樁機配重5000KN。壓樁施工至11.5m時壓樁力升至4900KN,停歇后復壓三次累積沉降0.12m,試樁完畢入土深度為11.62m,有效樁長11.12m,根據地勘報告推斷樁端位于粗砂層中,砂層厚度約3m,有效樁長達不到設計要求。

2.5 綜合試樁結論

兩次試壓樁用直徑500mm和600mm的預應力管樁,在粗砂層厚度為8.9m和3m的地質條件下試壓,均未能穿透粗砂層進入持力層殘積土層,也無法達到設計要求的有效樁長。

3 樁基礎形式比選和施工措施的初定

(1)召開專題會議討論靜壓預應力管樁如何能夠穿透粗砂層以達到設計要求的樁長和終壓力值。由于本工程周邊有村莊如果預應力管樁采用錘擊施工會產生噪音擾民；如果改變樁機形式為沖孔樁工程造價會相對提高,沖孔樁施工進度較慢,而且改變樁基形式屬于重大變更還要重新報施工圖審查,因此排除了采用錘擊預應力管樁和沖孔樁的可能性,最后參建各方在會上達成一致意見,初步同意采用先長螺旋引孔后靜壓樁的施工工藝。

(2)先長螺旋引孔后靜壓樁工藝試驗。選取257#、59#、180#、416#四根工程樁作為先長螺旋引孔后靜壓管樁施工工藝試驗樁,然后選取其中兩根樁檢測單樁豎向極限承載力；直徑600mm管樁長螺旋引孔直徑為500mm；直徑500mm管樁長螺旋引孔直徑為400mm,根據試驗樁豎向抗壓靜載試驗結果,再決定下一步樁基施工。

4 先引孔后靜壓試驗管樁豎向抗壓靜載檢測

59#、180#、257#、416#這四根工程樁,按先長螺旋引孔后靜壓管樁的工藝施工,有效樁長均達到15m,其中257#和416#樁終壓值為1400KN,180#樁終壓值為1200KN,59#樁終壓值為1640KN。選取終壓值低的180#和416#樁作為先引孔后靜壓管樁施工工藝的試驗樁進行豎向抗壓靜載試驗,經檢測180#和416#工程試驗樁豎向抗壓靜載試驗值均達到1800KN,符合設計要求。

5 先長螺旋引孔后靜壓管樁的施工工藝的確定

5.1 試樁結果

根據180#和416#樁的豎向抗壓靜載試驗報告,參建各方一致同意樁基礎采用先長螺旋引后靜壓的施工工藝。

5.2 長螺旋引孔標準和要求

先長螺旋引孔后靜壓預應力管樁終壓標準：以控制有效樁長15米為主,終壓力為輔,壓樁深度達到設計要求時應以終壓力復壓3次,當壓力低于1200KN時應送樁1m。送樁后復壓力仍不足1200KN時及壓樁過程中如遇其他異常情況應及時報告業主聯系設計和地勘處理；長螺旋引孔深度應控制在14m以內。

6 施工質量控制

6.1 施工順序

樁基礎施工流程如下：樁位放樣→引孔/成孔→樁→吊樁就位→對中調直→靜壓沉樁→終壓。

6.2 施工質量保證措施

(1)施工前消化施工圖紙,嚴格按要求進行樁位測量放線并做好標識和坐標點的保護工作。

(2)引孔前在樁位處引兩個固定點監測其是否偏位,同時架設經緯儀監測其垂直度,引孔前先結合地勘報告和自然地面標高準確控制好引孔深度并做好標識,同時不得超引孔而破壞或穿透樁端持力層,造成樁端承載力無法滿足設計要求。

(3)引孔至設計要求的14m深度時應立即停止引孔,并做好書面記錄,如果引孔深度已到14m,但還未穿透粗砂層,應立即報告業主方聯系設計和地勘單位協調處理。泥漿及時清理至場外,并用800×800木板蓋住孔口防塌孔。

(4)預應力管樁進場后必須按照逐根驗收并檢查產品合格證書、產品說明書、及外觀質量。嚴禁使用質量不合格、樁身砼強度和齡期未到設計要求及在吊運過程中產生裂縫的管樁。

(5)樁機就位后先對準樁孔位置將樁機調平,樁段大致垂直并檢查驗收樁尖,樁尖入地面后調直,當樁入土50cm時再直樁及調節器平樁機操作平臺,預應力管樁下壓前,必須用經緯儀在兩向嚴格調直保證樁的垂直度。靜壓樁過程中應及時監測樁是否有偏移,若偏移超過規范允許值,必須糾偏重新對中。

(6)壓樁過程中,應及時觀察是否有浮樁。如有浮樁應及時記錄標識并進行復壓。

(7)管樁達到設計要求的有效樁長15米時,監理旁站人員應及時上操作室看壓力表的壓樁力是否穩定,壓樁力是否大于等于1200KN,若果有出現壓樁力達不到要求的情況,按要求再往下送樁1m,若壓樁力還達不到1200KN,及時報告業主聯系設計處理,并保留施工影像做好書面記錄。

7 工程樁試驗選樁及檢測情況

本工程施工總樁數469根,共選取5根工程樁作豎向抗壓靜載試驗。選取167根工程樁作低應變檢測。經檢測：工程樁豎向抗壓靜載試驗和低應變檢測結果均均符合設計和施工規范要求。

8 體會

8.1 長螺旋引孔后壓樁時間

長螺旋引孔后3小時內應該及時跟進進行靜壓管樁施工。本工程樁基施工過程中有出現個別樁位引孔后超3小時未及時壓樁,出現管樁無法下壓和塌孔現象。

8.2 長螺旋引孔深度

長螺旋引孔過程中,控制引孔深度是關鍵一環,引孔深度淺了管樁無法穿透粗砂層,孔深度過深又破壞持力層,對此要求在現場的施工單位和監理單位人員必須認真控制和復核每個樁位的引孔深度,并留存好每根樁引孔和壓樁的影像資料并做好詳細的記錄,為后續的工程試驗選樁提供參考資料。

9 總結

9.1 施工質量和工期的保證

采用先長螺旋引孔后靜壓工藝進行預應力管樁施工,解決了靜壓預應力管樁施工無法穿透較厚粗砂層的難題,本工程引孔和壓樁質量控制措施到位,保證了靜壓預應力管樁的有效樁長,從而達到設計要求的持力層；并按計劃工期要求完成了工程樁基施工。

9.2 確保了社會和諧

采用長螺旋引孔穿透粗砂層,避免錘擊預應力管樁產生噪音擾民等問題,從而確保了社會和諧。

[1]GB50202-2002 建筑地基基礎工程施工質量驗收規范[S]．

[2]JGJ106-2014 建筑樁基檢測技術規范[S]．

[3]JGJ94-2008 建筑樁基技術規范[S]．

[4]GB51004-2015 建筑地基基礎工程施工規范[S]．

[5]GB/T50319-2013 建設工程監理規范[S]．