錘擊式沉管灌注樁貫入度控制標(biāo)準(zhǔn)

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錘擊式沉管灌注樁以其諸多優(yōu)點(diǎn)，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(shè)計(jì)施工中難以操作的指標(biāo)，灌注樁沉管貫入度的控制便是其中之一。本文通過(guò)工程實(shí)例，介紹錘擊式沉管灌注樁貫入度設(shè)計(jì)的一般方法，指出存在問(wèn)題，初步分析問(wèn)題原因，提出解決問(wèn)題的實(shí)用方法。

　　一、問(wèn)題的提出

　　一般認(rèn)為，樁的貫入度與其極限承載力有直接關(guān)系。貫入度通常依據(jù)現(xiàn)有的打樁動(dòng)力公式結(jié)合當(dāng)?shù)爻晒?jīng)驗(yàn)確定。但灌注樁沉管的貫入度與樁承載力的關(guān)系是否可以用簡(jiǎn)單的經(jīng)驗(yàn)公式確定，或者簡(jiǎn)單地套用當(dāng)?shù)爻晒?jīng)驗(yàn)，以及貫入度是否為一項(xiàng)控制性的設(shè)計(jì)指標(biāo)，對(duì)于這些問(wèn)題，筆者認(rèn)為有必要作進(jìn)一步的探討。

　　目前，采用灌注樁的一般是9層以下的二級(jí)建筑物。由于國(guó)家規(guī)范對(duì)二級(jí)建筑物沒(méi)有規(guī)定要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定單樁承載力，而是“應(yīng)根據(jù)靜力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入、經(jīng)驗(yàn)參數(shù)等估算，并參照地質(zhì)條件相同的試樁資料，綜合確定”，因此這類建筑很少在設(shè)計(jì)施工前進(jìn)行樁的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，設(shè)計(jì)人員依據(jù)現(xiàn)有的打樁動(dòng)力公式結(jié)合當(dāng)?shù)爻晒?jīng)驗(yàn)確定貫入度。在施工時(shí)，對(duì)于以摩擦為主的摩擦樁，大多數(shù)情況下沉管達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的貫入度，此時(shí)通常采用四種方法解決：1）加深樁長(zhǎng)；2）復(fù)打樁；3）擴(kuò)大樁徑；4）加樁。每種方法（有時(shí)兩種、三種方法同時(shí)采用）都會(huì)增大工程量，增加成本。當(dāng)工程驗(yàn)收時(shí)，單樁承載力檢驗(yàn)合格，證明設(shè)定的貫入度沒(méi)有問(wèn)題，又可作為經(jīng)驗(yàn)被采用。因此，如何把握貫入度，對(duì)于工程的安全性、經(jīng)濟(jì)性都有較大意義。

　　二、單樁豎向承載力的計(jì)算

　　1、荷載傳遞機(jī)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(dāng)荷載分級(jí)逐步加到樁頂時(shí)，樁身上部受到壓縮而產(chǎn)生相對(duì)于土的向下位移，與此同時(shí)，樁周表面受到土的向上摩阻力，樁身荷載通過(guò)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(jìn)一步發(fā)揮出來(lái)。當(dāng)樁周摩阻力全部發(fā)揮達(dá)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(dān)。樁的這種傳遞理論，是符合靜壓試樁實(shí)際的，且已為許多樁的荷載試驗(yàn)所證實(shí)。

　　2、單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算：

　　Rk=u∑qsikli+qpkAp（1），

　　式中Rk——單樁的豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值；

　　qpk——極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值；

　　Ap——樁身橫截面面積；

　　u——樁身周邊長(zhǎng)度；

　　qsik——樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值；

　　li——按土層劃分的各段樁長(zhǎng)。

　　貫入度的設(shè)計(jì)一般依據(jù)現(xiàn)有的打樁動(dòng)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(jīng)驗(yàn)公式是根據(jù)功能原理和實(shí)驗(yàn)推導(dǎo)出來(lái)的，適用對(duì)象為預(yù)制樁（包括鋼管樁）；而灌注樁與預(yù)制樁在施工方法上有很大區(qū)別，如果套用上述經(jīng)驗(yàn)公式設(shè)計(jì)灌注樁的貫入度，顯然不恰當(dāng)。在工程實(shí)踐上，這種方法往往過(guò)于保守，結(jié)果使工程成本增加。

　　三、工程實(shí)例

　　本例為廣東東莞某學(xué)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(shè)計(jì)要求采用錘擊沉管灌注樁，樁端以中細(xì)砂層上部為持力層，樁長(zhǎng)L=22米（從場(chǎng)地地坪算起），樁徑=480毫米，單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值為600kN.通過(guò)格氏公式和廣東打沉管灌注樁公式計(jì)算結(jié)果的比較，可知廣東公式要求更加嚴(yán)格。該地成功經(jīng)驗(yàn)為：對(duì)于樁徑=480毫米、設(shè)備錘重為30kN、設(shè)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(jì)算結(jié)果和當(dāng)?shù)爻晒?jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)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(shí)際施工中，樁管打至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，大部分樁貫入度都超過(guò)了設(shè)計(jì)要求，個(gè)別樁多達(dá)22～50厘米/10錘，距設(shè)計(jì)要求相差很大。為了減小貫入度，對(duì)于部分貫入度較大的樁采用了灌砂復(fù)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(shù)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(jù)，為此對(duì)貫入度較大的以及經(jīng)灌砂復(fù)打的樁，選擇6根樁進(jìn)行靜載測(cè)試。

　　從測(cè)試結(jié)果看出：

　　1）該地區(qū)的灌注樁沉管貫入度實(shí)際值是設(shè)計(jì)值的2～8倍（至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)），此時(shí)即使不加長(zhǎng)樁長(zhǎng)或復(fù)打，樁的承載力也完全能達(dá)到設(shè)計(jì)要求；

　　2）對(duì)于貫入度特別大的3號(hào)樁，經(jīng)灌砂復(fù)打，測(cè)試結(jié)果表明，樁的承載力也能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，且最大沉降量仍未超過(guò)規(guī)范極限值。經(jīng)過(guò)綜合分析試驗(yàn)結(jié)果，認(rèn)為可以適當(dāng)加大貫入度的設(shè)計(jì)值。為了安全起見(jiàn)，后續(xù)樁的貫入度控制在2倍設(shè)計(jì)值范圍內(nèi)。個(gè)別貫入度較大的樁，采用灌砂復(fù)打的方法，將其控制在相同范圍內(nèi)。該項(xiàng)工程竣工已近6年，運(yùn)行正常，說(shuō)明當(dāng)時(shí)貫入度控制原則是安全合理的。

　　四、結(jié)論

　　對(duì)于砂土地基，采用灌砂復(fù)打，充分利用其擠密效應(yīng)，是一種經(jīng)濟(jì)有效地減小貫入度的方法；簡(jiǎn)單套用現(xiàn)有的打樁動(dòng)力公式設(shè)計(jì)沉管貫入度，有時(shí)與工程實(shí)際情況不符，將造成工程浪費(fèi)；灌注樁貫入度作為一項(xiàng)設(shè)計(jì)施工指標(biāo)，要加以控制，但應(yīng)避免盲目性。在無(wú)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定單樁承載力的情況下，可以采用這樣的方法：在地質(zhì)鉆探孔附近，土層分布和各土層的物理力學(xué)指標(biāo)比較準(zhǔn)確，宜先在此打樁，仔細(xì)做好記錄，在設(shè)計(jì)標(biāo)高附近一定范圍內(nèi)準(zhǔn)確測(cè)量每10擊的貫入度。綜合分析貫入度的現(xiàn)場(chǎng)施工記錄、設(shè)計(jì)值，以及當(dāng)?shù)爻晒?jīng)驗(yàn)，調(diào)整實(shí)施的貫入度值，以盡可能地使貫入度控制值趨于合理。