靜壓沉管灌注樁在建筑基礎(chǔ)施工中的應(yīng)用探討

出育民 （福建省第五建筑工程公司，福建 泉州 362000）

0 前言

靜壓樁在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的推動(dòng)下不斷優(yōu)化施工工藝，伴隨土木建筑技術(shù)的不斷革新，高層建筑的數(shù)量逐漸增多，靜壓樁作為保證工程質(zhì)量的重要方法，正在被廣泛的運(yùn)用。我國(guó)地質(zhì)條件復(fù)雜，高層建筑的質(zhì)量和安全性要求極高，對(duì)靜壓樁技術(shù)的要求也更高。靜壓樁相比普通沉樁具有施工方便、無(wú)噪音、適宜復(fù)雜地質(zhì)等優(yōu)勢(shì)，對(duì)于樁基的承載和建筑工程的質(zhì)量有重要保障，有利于加強(qiáng)高層建筑的穩(wěn)定性，促進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展，對(duì)我國(guó)建筑工藝和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要意義。

1 靜壓沉管灌注樁的概述

1.1 沉管灌注樁

沉管灌注樁又稱為套管成孔灌注樁，利用錘擊打樁法或振動(dòng)打樁法，將帶有活瓣式樁尖或預(yù)制鋼筋混凝土樁靴的鋼套管沉入地基土中，然后一邊澆筑混凝土，一邊錘擊或振動(dòng)一邊拔管而成的樁。沉管灌注樁目前在建筑施工中應(yīng)用非常廣泛，靜壓沉管灌注樁是沉管灌注樁的一種。沉管樁施工過(guò)程中伴隨著噪音、振動(dòng)、擠壓等影響。

1.2 靜壓沉管灌注樁

靜壓沉管灌注樁簡(jiǎn)稱靜壓樁，是樁基礎(chǔ)的一種，其采用靜力壓樁機(jī)壓樁，與普通沉管樁相比基本沒(méi)有噪音。同截面樁施工過(guò)程中，靜壓樁的擠土效應(yīng)小于錘擊法施工的樁。通常采用靜壓樁的地基土含水量較高，孔隙較大，容易軟化從而將靜壓樁扎入地基土層中。如果遇砂層土質(zhì)，摩阻力會(huì)增加，壓樁比較困難。

1.3 靜壓沉管灌注樁的特點(diǎn)

①無(wú)噪音，施工操作場(chǎng)地小，能定量監(jiān)測(cè)單樁承載力。

②減少地基隆起和水平擠壓，適宜對(duì)具有復(fù)雜施工要求的地區(qū)施工。

③減少鋼筋水泥用量，降低工程成本。

④自動(dòng)記錄和顯示壓樁力，避免過(guò)度錘擊造成樁身破裂。

⑤單樁垂直承載力比錘擊樁小，壓樁力較低。

⑥施工速度更快，工期更短。

⑦適用于軟土地基，不適用于砂土層。

2 工程案例

錦繡碧湖B區(qū)B-4工程（樁基）工程位于漳州市龍文區(qū)。本工程7#、8#樓采用靜壓振動(dòng)沉管灌注樁工藝施工。

2.1 地質(zhì)概況

本工程的土層分布①-1雜填土；①-2素填土；②粉質(zhì)粘土；③-1淤泥；③-2中砂；③-3淤泥；③-4中砂；④-1粉質(zhì)粘土；④-2中砂；④-3礫砂；⑤殘積粘性土；⑥-1全風(fēng)化花崗巖；⑥-2砂礫狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖；⑥-3碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖。

2.2 樁基選擇

本工程涵蓋范圍錦繡碧湖B區(qū)B-4工程（7#～13#、39#樓及地下室）（樁基），工程采用大直徑沉管混凝土灌注樁基礎(chǔ)，沉樁工藝采用靜壓法施工。

靜壓振動(dòng)沉管灌注樁，總樁數(shù)281根，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C35，樁徑Φ700，單樁豎向抗壓承載力特征值2700kN，樁端持力層為⑥-2砂礫狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，樁端全載面進(jìn)入持力層＞2d,有效樁長(zhǎng)約為30～35m，鋼筋 HRB400 級(jí)，fy=360MPa，樁身縱筋保護(hù)層厚度為70mm。

2.3 施工流程

樁基就位→安裝樁尖及調(diào)整→沉管入土→雙向校正→初步加壓→復(fù)查樁管垂直度→正式沉管→貫入度做記錄→檢查沉管質(zhì)量→吊放鋼筋籠→澆灌混凝土→振動(dòng)拔管→反插→振動(dòng)拔管→做記錄→成樁。

2.4 主要施工控制要點(diǎn)

①樁基就位。樁機(jī)移至樁位前0.8～1.0m時(shí)由現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量員采用全站儀對(duì)樁位進(jìn)行復(fù)測(cè)。樁機(jī)就位時(shí)要保持平整、穩(wěn)固，不發(fā)生傾斜和移動(dòng)。準(zhǔn)確控制沉管深度，樁尖加工質(zhì)量符合承載力要求。

②沉管入土。調(diào)正樁機(jī)主機(jī)上的水平儀，壓樁同時(shí)可進(jìn)行雙向校正，保證垂直度在0.5H/100以內(nèi)。沉管過(guò)程中做好記錄，檢查沉管質(zhì)量要達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

③鋼筋籠制作。本設(shè)計(jì)為通長(zhǎng)鋼筋籠，擬按12m定尺制作，施工時(shí)若超長(zhǎng)或不夠，進(jìn)行裁除或焊接加長(zhǎng)。

④吊放鋼筋籠。鋼筋籠放入樁管時(shí)，對(duì)準(zhǔn)孔位，吊直扶穩(wěn)，緩慢下沉，避免碰到管壁，鋼筋籠放到設(shè)計(jì)位置時(shí)，應(yīng)立即固定。

⑤防浮筋。混凝土灌注樁速度太快；混凝土塌落度太小，應(yīng)控制在120～160mm之間，籠子底部制作十字鋼。

⑥混凝土施工。混凝土采用C35商品混凝土，塌落度120～160mm。樁管入土施工完成時(shí)，按照樁長(zhǎng)、超灌量等準(zhǔn)確的計(jì)算出本根樁所需灌注的混凝土量。

⑦拔管。樁管內(nèi)灌注1m左右混凝土后，先振動(dòng)5～10s并拔管1m左右，然后將樁管內(nèi)混凝土和碎石灌滿，再開始拔管。應(yīng)邊振邊拔管，如此反復(fù)插拔，直至樁管全部拔出。

3 質(zhì)量問(wèn)題和預(yù)防措施

在靜壓樁的實(shí)施工程中，容易由于各種因素引發(fā)沉樁質(zhì)量問(wèn)題，特別是要對(duì)距離、時(shí)間、高度等數(shù)據(jù)盡量精細(xì)化的控制，每個(gè)環(huán)節(jié)都要符合施工規(guī)范，以達(dá)到靜壓樁的質(zhì)量要求。

3.1 斷樁

一般容易在地面以下1～4m的軟硬層結(jié)合處出現(xiàn)斷樁，其原因是：樁間距離太小，臨樁施打時(shí)土水平擠壓產(chǎn)生橫向推力使土地隆起；軟硬土層對(duì)水平力傳遞的大小不同，對(duì)樁產(chǎn)生剪應(yīng)力；樁身混凝土未徹底凝固，強(qiáng)度較小，無(wú)法承受外部壓力。

預(yù)防措施：樁間距離應(yīng)該大于樁徑的3.5倍；科學(xué)安排打樁順序和樁機(jī)路線，盡量降低對(duì)新樁的影響；采用合理的打樁方法如控制時(shí)間法或跳打法避免影響臨樁。采用引孔減少擠土壓力防止土地隆起。

3.2 縮頸

縮頸的主要成因是：土壤中含有較多水分，土體在受到強(qiáng)烈的擠壓和振動(dòng)時(shí)，容易增加較高的孔隙水壓力，在拔除樁管后，新灌注的混凝土樁會(huì)承受較大的水壓力；拔管太快，混凝土太少或和易性較差，混凝土出管時(shí)的擴(kuò)散性較差。

預(yù)防和處理措施：降低地下水位，減小水壓力，合理控制拔管速度和混凝土的凝結(jié)程度，出現(xiàn)縮頸的情況便可采取復(fù)打法進(jìn)行應(yīng)對(duì)。

3.3 樁身上抬

由于靜壓樁是擠土成樁，如果土中樁的數(shù)量較多，樁間距較小，后壓的樁會(huì)容易引起已壓的樁受擠壓而上抬，特別是短樁，容易形成吊腳樁。

預(yù)防措施：合理安排壓樁順序，一般對(duì)同一單體建筑物先壓中心的樁，后壓周圍的樁；先壓深持力層的樁，后壓淺持力層的樁。如果出現(xiàn)樁身上抬就可以采用復(fù)壓法恢復(fù)樁基。

3.4 樁尖達(dá)不到設(shè)計(jì)深度

樁尖達(dá)不到深度主要有以下幾個(gè)方面的原因：①土層中的孤石和障礙物較多，或者巖層太堅(jiān)硬，會(huì)導(dǎo)致部分樁難以下壓;②壓樁間隔時(shí)間太長(zhǎng)，由于設(shè)備故障等原因，使沉樁過(guò)程中斷，間隔時(shí)間較長(zhǎng)，會(huì)增加沉樁的阻力，使樁無(wú)法沉到設(shè)計(jì)深度;③接樁時(shí)，樁尖在硬土中停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致沉樁過(guò)程受阻。

預(yù)防措施：全面考察地質(zhì)結(jié)構(gòu)，提前做好技術(shù)及材料準(zhǔn)備，制定應(yīng)急方案，避免停留的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

3.5 樁端封口不實(shí)

如果樁尖有縫隙，樁外的水容易進(jìn)入樁管內(nèi)，如果樁尖周圍的土質(zhì)是泥質(zhì)，容易遇水軟化，會(huì)降低樁的實(shí)際承載力。

預(yù)防措施：樁靴焊接要與端板間沒(méi)有間隙和錯(cuò)位，保證焊接的飽滿度，沒(méi)有氣孔。合理控制焊拉時(shí)間，完成焊接后待冷卻9～10min即可施打。由于高溫焊縫遇水會(huì)變脆，容易出現(xiàn)裂縫?，F(xiàn)在有一種“填芯混凝土”法可對(duì)此進(jìn)行有效的補(bǔ)救，在完成管樁施打后立刻灌入高1.3m左右的C20細(xì)石混凝土封底，如果樁端不漏水，附近水壓平衡，就能夠保持樁的承載力。

3.6 地質(zhì)構(gòu)造問(wèn)題

對(duì)于有軟硬夾層的地質(zhì)，特別是硬夾層不厚時(shí)，在施工時(shí)樁尖觸及硬夾層，超孔壓的反向作用會(huì)使樁的終壓力達(dá)到要求，但完成施工后隨著孔壓的消失，土抗剪強(qiáng)度未恢復(fù)，樁尖土承受更大壓力，壓力傳遞到軟弱下臥層造成土壓縮增加，從而促使樁頂下沉，發(fā)生位移，質(zhì)量達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。

所以在采取靜壓樁之前要全面考察地質(zhì)結(jié)構(gòu)，尤其是斷裂帶，存在軟硬土層結(jié)構(gòu)不利于靜壓樁的情況，要重視土質(zhì)為靜壓樁帶來(lái)的質(zhì)量方面的影響。

3.7 基坑開挖

由于高層建筑經(jīng)常伴隨有地下室工程，施工中，基坑開挖是不可避免的工序。應(yīng)該根據(jù)開挖的深度考慮是否需要先圍護(hù)開挖再沉樁的方案。避免邊打樁邊開挖，先打樁后開挖應(yīng)該考慮對(duì)稱均勻，如在中間開挖把土堆在樁的周圍，就會(huì)造成四周和中心的土體有懸殊的差距，并且超孔隙水壓和震動(dòng)會(huì)導(dǎo)致管樁傾斜或折斷，因此合理制定基坑開挖方案是十分必要的。

4 結(jié)語(yǔ)

靜壓樁作為工程施工中重要的工藝，應(yīng)該重視施工質(zhì)量。靜壓樁的質(zhì)量受多種因素的影響，其中存在的問(wèn)題成因復(fù)雜。因此，根據(jù)施工地質(zhì)結(jié)構(gòu)選擇合理的施工方案，在施工過(guò)程中嚴(yán)格按照施工規(guī)范和要求進(jìn)行施工，保證每一個(gè)環(huán)節(jié)都能夠得到有效保障，并做好安全防范措施，減少施工中的風(fēng)險(xiǎn)和避免事故發(fā)生。提高靜壓樁施工的質(zhì)量，保證建筑的安全性和穩(wěn)定性，促進(jìn)建筑行業(yè)健康穩(wěn)定的發(fā)展。