錘擊式沉管灌注樁貫入度控制標準

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錘擊式沉管灌注樁以其諸多優(yōu)點，成為多層住宅、綜合樓的首選樁型。但其自身也存在一些缺陷和在設計施工中難以操作的指標，灌注樁沉管貫入度的控制便是其中之一。本文通過工程實例，介紹錘擊式沉管灌注樁貫入度設計的一般方法，指出存在問題，初步分析問題原因，提出解決問題的實用方法。

　　一、問題的提出

　　一般認為，樁的貫入度與其極限承載力有直接關系。貫入度通常依據現有的打樁動力公式結合當地成功經驗確定。但灌注樁沉管的貫入度與樁承載力的關系是否可以用簡單的經驗公式確定，或者簡單地套用當地成功經驗，以及貫入度是否為一項控制性的設計指標，對于這些問題，筆者認為有必要作進一步的探討。

　　目前，采用灌注樁的一般是9層以下的二級建筑物。由于國家規(guī)范對二級建筑物沒有規(guī)定要進行現場試驗確定單樁承載力，而是“應根據靜力觸探、標準貫入、經驗參數等估算，并參照地質條件相同的試樁資料，綜合確定”，因此這類建筑很少在設計施工前進行樁的現場試驗，設計人員依據現有的打樁動力公式結合當地成功經驗確定貫入度。在施工時，對于以摩擦為主的摩擦樁，大多數情況下沉管達不到設計要求的貫入度，此時通常采用四種方法解決：1）加深樁長；2）復打樁；3）擴大樁徑；4）加樁。每種方法（有時兩種、三種方法同時采用）都會增大工程量，增加成本。當工程驗收時，單樁承載力檢驗合格，證明設定的貫入度沒有問題，又可作為經驗被采用。因此，如何把握貫入度，對于工程的安全性、經濟性都有較大意義。

　　二、單樁豎向承載力的計算

　　1、荷載傳遞機理樁在荷載作用下，樁身上部首先受到壓縮，一部分荷載往下部樁身傳遞，另一部分則在樁與樁周土之間形成摩阻力。當荷載分級逐步加到樁頂時，樁身上部受到壓縮而產生相對于土的向下位移，與此同時，樁周表面受到土的向上摩阻力，樁身荷載通過樁周摩阻力傳遞到樁周土層中去，致使樁身荷載和樁身壓縮變形隨深度遞減。隨著荷載的增加，樁身壓縮量和位移量增加，樁身下部的摩阻力隨之進一步發(fā)揮出來。當樁周摩阻力全部發(fā)揮達到極限狀態(tài)后，若繼續(xù)增加荷載，則荷載量將全部由樁端土承擔。樁的這種傳遞理論，是符合靜壓試樁實際的，且已為許多樁的荷載試驗所證實。

　　2、單樁豎向極限承載力標準值單樁豎向極限承載力標準值按下式計算：

　　Rk=u∑qsikli+qpkAp（1），

　　式中Rk——單樁的豎向承載力標準值；

　　qpk——極限端阻力標準值；

　　Ap——樁身橫截面面積；

　　u——樁身周邊長度；

　　qsik——樁側第i層土的極限側阻力標準值；

　　li——按土層劃分的各段樁長。

　　貫入度的設計一般依據現有的打樁動力公式，主要有格爾謝凡諾夫公式、工程新聞修正公式、海利公式和廣東打沉管灌注樁公式等。上述經驗公式是根據功能原理和實驗推導出來的，適用對象為預制樁（包括鋼管樁）；而灌注樁與預制樁在施工方法上有很大區(qū)別，如果套用上述經驗公式設計灌注樁的貫入度，顯然不恰當。在工程實踐上，這種方法往往過于保守，結果使工程成本增加。

　　三、工程實例

　　本例為廣東東莞某學校的樁基工程。該小區(qū)位于東江形成的三角洲平原，屬于沖積地貌，地形平坦。設計要求采用錘擊沉管灌注樁，樁端以中細砂層上部為持力層，樁長L=22米（從場地地坪算起），樁徑=480毫米，單樁承載力標準值為600kN.通過格氏公式和廣東打沉管灌注樁公式計算結果的比較，可知廣東公式要求更加嚴格。該地成功經驗為：對于樁徑=480毫米、設備錘重為30kN、設定錘落距為1米情況，最后三陣錘擊，每陣10錘，貫入度<6厘米。綜合考慮計算結果和當地成功經驗，設計規(guī)定，最后三陣錘擊，要求貫入度控制在6厘米/10擊以下。

　　但在實際施工中，樁管打至設計標高時，大部分樁貫入度都超過了設計要求，個別樁多達22～50厘米/10錘，距設計要求相差很大。為了減小貫入度，對于部分貫入度較大的樁采用了灌砂復打，擠密砂土的新方法?？紤]到本小區(qū)樁基工程量大，基樁總數約為3000余根，為了工程安全和節(jié)省投資，并為后續(xù)施工提供依據，為此對貫入度較大的以及經灌砂復打的樁，選擇6根樁進行靜載測試。

　　從測試結果看出：

　　1）該地區(qū)的灌注樁沉管貫入度實際值是設計值的2～8倍（至設計標高時），此時即使不加長樁長或復打，樁的承載力也完全能達到設計要求；

　　2）對于貫入度特別大的3號樁，經灌砂復打，測試結果表明，樁的承載力也能達到設計要求，且最大沉降量仍未超過規(guī)范極限值。經過綜合分析試驗結果，認為可以適當加大貫入度的設計值。為了安全起見，后續(xù)樁的貫入度控制在2倍設計值范圍內。個別貫入度較大的樁，采用灌砂復打的方法，將其控制在相同范圍內。該項工程竣工已近6年，運行正常，說明當時貫入度控制原則是安全合理的。

　　四、結論

　　對于砂土地基，采用灌砂復打，充分利用其擠密效應，是一種經濟有效地減小貫入度的方法；簡單套用現有的打樁動力公式設計沉管貫入度，有時與工程實際情況不符，將造成工程浪費；灌注樁貫入度作為一項設計施工指標，要加以控制，但應避免盲目性。在無現場試驗確定單樁承載力的情況下，可以采用這樣的方法：在地質鉆探孔附近，土層分布和各土層的物理力學指標比較準確，宜先在此打樁，仔細做好記錄，在設計標高附近一定范圍內準確測量每10擊的貫入度。綜合分析貫入度的現場施工記錄、設計值，以及當地成功經驗，調整實施的貫入度值，以盡可能地使貫入度控制值趨于合理。