論沖錘成孔施工在拋石區塊樁基施工中的應用

葛維培 孫毅

1. 浙江經緯工程項目管理有限公司 浙江 杭州 310003；

2. 杭州意法置業有限公司 浙江 杭州 311100

前言

高層建筑的樁基礎經常選用灌注樁或預應力管樁、方樁作為地基，在施工中經常會遇到各種地下障礙物，給地下結構施工帶來很大的困難。以往處理地下障礙物一般采用人工清除或大開挖方法整體清除，然后回填后夯實再進行施工作業。但對大型地下障礙物且埋深較深的障礙物，不僅整體清除工程量大，耗時長，費用高，還會影響施工質量。根據多年的實踐，在地下結構施工中摸索出處理地下障礙物的一些行之有效的方法，如沖擊錘鉆機處理方法。

1 沖擊錘鉆機原理

沖擊錘打樁機又稱沖擊鉆機或沖擊式造孔機，是灌注樁基礎施工的一種重要鉆孔機械，沖錘打樁機用于鉆孔灌注樁施工，尤其在卵石、漂石地層條件下它具有明顯的優點，沖擊錘鉆機原理是用沖擊式裝置或卷揚機提升沖擊錘到一定高度后松開離合器和剎車，上下反復沖擊，靠沖錐的重量和沖擊功能直接沖擊，將土石劈裂、劈碎，部分擠入井壁之內，由泥漿懸浮鉆渣，使鉆錐每次都能沖擊到孔底新的土層，沖擊一定時間后，放入掏渣筒掏渣，提出外倒掉，泥漿，一方面起懸浮鉆渣作用，另一方面起護壁作用。

2 工程實例中的應用

2.1 工程概況

項目位于杭州國際商貿城單元（JG18）杭州市余杭區杭海路與規劃稼南路交叉口南側，北側為在建住宅小區。擬建建筑為大底盤式地下室（開挖深度約10.0m），建筑擬采用鋼筋混凝土框架結構，基礎擬采用樁基礎。高層建筑物最大柱下荷載約12500kN。擬建建筑場地地理位置隸屬于杭嘉湖平原，地質成因為錢塘江沖海積平原，場地較平坦、開闊。根據勘察所測勘探孔的孔口高程，場地地面高程在85國家高程（復測）的6.84～7.61m之間。地層結構根據野外勘探結果，結合室內土工試驗，地基土依其沉積年代、成因類別和強度特征可分為9個工程地質層。

根據勘察報告本場地存在地下障礙物主要為：Z11號孔13.60～17.70m，Z22號孔7.90～10.50m，Z23號孔17.20～18.40m，Z34號孔12.90～15.50m及Z45號孔8.70～12.30m處揭示有拋石填土，雜色，主要成分為青石塊，混有少量碎塊石，勘察揭示塊徑大者大于40cm，余為粉土充填。揭示埋深7.90～17.20m，揭示層厚1.20～4.10m。因該層拋石填土埋深較深，不宜直接清除，設計施工時應引起注意，選擇合理的施工工藝。

2.2 項目樁基工程施工和方案

（1）項目樁基施工方案

根據杭州市勘察設計院2016年1月提供的勘察報告經和杭州市建筑設計研究院有限公司提供的余政儲出[2015]21號地塊開發項目的設計圖紙，本工程的基礎形式選用預應力離心混凝土空心方樁基礎，設計等級為甲級，建筑樁基的安全等級為二級。本工程預應力離心混凝土空心方樁選用浙江省工程建設標準設計結構圖《預應力離心混凝土空心方樁》2013浙G35。

預制樁具有施工速度快、樁身質量易保證、場地整潔等優點，對于本場地地基土條件和建筑物荷載而言，8層粉砂、10層圓礫及12-2層強風化凝灰巖均可作為預制樁基礎持力層。拋石填土分布區，因該層拋石填土埋深較深，不宜直接清除，無法直接采用預制樁方案，施工時應引起注意，該范圍內選擇合理的施工工藝，經研究選擇沖錘成孔，然后沉樁，并控制沉樁速度。預制樁施工時由于其持力層頂板標高有一定起伏，實際施工時會有大量的接樁或截樁。對樁長控制有一定難度，需要按終壓值和控制高程“雙控”。另外，壓樁至持力層時，壓樁反力“驟增”易出現“暴樁”現象。在實際沉樁施工過程中應隨時觀察靜壓沉樁的速度和壓樁設備的加載反力讀數。

（2）項目樁基施工的要求

本工程均為預應力離心混凝土空心方樁，根據本工程地層情況及設計要求，擬投入3臺DTZ818型靜壓樁機進行空心方樁施工，1臺XY-100型勘察樁機探樁，2臺8JZD-5型沖錘處理拋石區障礙物，其中抗壓樁設計采用PHS-A500（310）型方樁664根（設計變更另新增10根），樁長45～50米，以進入8層粉砂層0.5米為持力層；抗拔樁設計采用PHS-AB500（310）型方樁1898根，樁長15米；抗壓樁以進入持力層深度為主、樁長控制為輔，抗拔樁以有效樁長控制為主，其中拋石區塊20根，沖擊錘成孔20根。

預制樁施工時需穿過淺部厚度達20m左右的粉土、粉砂，阻力較大，因此本項目的施工選用3臺大噸位的靜壓樁機。在施工時必須注意以下幾點：

①應盡量減少接樁，抗壓樁的接頭數不應超過3個，應避免樁尖接近硬持力層或樁尖處于硬持力層時接樁，接樁均應采用鋼端板焊接法。

②本工程預應力離心混凝土空心方樁數量較多，存在一定的擠土效應，因此在沉樁時合理安排打樁順序及控制打樁速度，做到沉樁的速度不大于2m/min。并在地塊四周挖溝泄壓，確保周邊的安全。

③拋石區采用沖錘成孔施工（見圖1和圖2），先成孔消除拋石后沉樁。

④承臺之間采用慢速跳壓措施，每個獨立的承臺每天控制壓一根，有利于釋放擠土壓力。

⑤實行間歇沉樁，沉樁時實行白天施工，夜晚停歇，保持夜間靜止狀態，使擠土應力有一定的時間釋放。

⑥在樁基施工過程中，如發現地質情況與地質報告不符，或者達不到設計要求，及時與設計單位、勘察單位聯系，共同研究處理辦法。

圖1 泥漿護壁圖

（3）樁基施工結束的檢測及驗收

本工程共施工預應力離心混凝土空心方樁2572根，其中拋石區塊20根，沖擊錘成孔20根。樁基實際施工工期80天，其中沖擊錘成孔施工8天。完全滿足業主方的工期要求。

本工程空心方樁采用靜荷載試驗確定和檢驗單樁抗壓及抗拔承載力，靜荷載8根抗壓樁，靜荷載值為4700KN；靜荷載20根抗拔樁，靜荷載值為1000KN。詳見浙江科鑒檢測校準有限公司出具的檢測報告。空心方樁的完整性檢測采用低應變動測法，動測根數2572根，100%合格。完全滿足設計要求。

本工程的樁基分部分項驗收在2018年1月30日通過了由監理單位組織的竣工驗收。

3 結束語

鉆機對泥沙層、黏土層、卵石層、巖層都有很好的鉆進效果。它能適應各種不同地質情況，特別是卵石層和巖層中鉆孔，沖擊式鉆機較之其他形式鉆機適應性強。同時，用沖擊式鉆機造孔，成孔后，孔壁四周形成一層密實的土層，對穩定孔壁，提高樁基承載能力，均有一定作用。沖錘打樁機施工中雖然操作簡單，且施工速度稍慢，但與其他施工方法相比，最后綜合計算施工消耗卻是最低的，另外由于其適應各種地質，所以又有萬能鉆孔機之稱，這是許多施工企業選擇它作為鉆孔樁成孔設備的主要原因。