靜鉆根植竹節(jié)樁應(yīng)用實(shí)例分析

摘 要：靜鉆根植竹節(jié)樁是近些年在沿海地區(qū)發(fā)展起來的新型樁基工藝，也是根據(jù)地質(zhì)因素、施工對環(huán)境的影響、方案經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化下發(fā)展起來的的新型樁基技術(shù)。該文主要通過該樁基技術(shù)在紹興濱海新區(qū)某新建數(shù)字工業(yè)園區(qū)的應(yīng)用進(jìn)行分析，對該樁基工藝與其他樁基工藝在選擇上的優(yōu)勢及對施工過程中遇到的問題進(jìn)行展示，進(jìn)而刨析本工法的適用特點(diǎn)和一些注意事項(xiàng)，并對今后的工程實(shí)踐提供借鑒。

關(guān)鍵詞：靜鉆根植竹節(jié)樁；控制；現(xiàn)象；樁基技術(shù)；設(shè)計規(guī)范

中圖分類號：TU473 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2024）24-0193-04

Abstract： The pre-bored grouted planted nodular pile is a new type of pile foundation technology developed in coastal areas in recent years， and it is also a new pile foundation technology developed according to geological factors， the impact of construction on the environment and the economic optimization of the scheme. This paper mainly analyzes the pile foundation technology the application of a newly-built digital industrial park in Binhai New Areaof Shaoxing， shows the advantages of this pile foundation technology and other pile foundation technology in the selection and the problems encountered in the construction process， and then analyzes the applicable characteristics and some matters needing attention of this method， and provides reference for the future engineering practice.

Keywords： pre-bored grouted planted nodular pile; control; phenomenon; pile foundation technology; design specification

傳統(tǒng)預(yù)制樁基礎(chǔ)施工主要采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁或方樁，通過錘擊法、振動法、靜壓等方式植樁，但其對土層力學(xué)性能要求較高，且成樁后的力學(xué)性能存在欠缺，對周邊建筑構(gòu)筑物有不利的擠土效應(yīng)，同時噪聲對周邊環(huán)境會造成一些影響。鉆孔灌注樁技術(shù)，使用機(jī)械鉆孔、人力挖掘等手段在地基土中形成樁孔，并在其內(nèi)放置鋼筋籠，之后灌注混凝土成樁，但其所產(chǎn)生的泥漿量大，施工繁瑣，成樁過程質(zhì)量控制環(huán)節(jié)較多且控制難度較大，為保證承載力，一般進(jìn)入土層較深。近年來在東南沿海地區(qū)興起了一種新的靜鉆根植竹節(jié)樁技術(shù)，采用專用單軸鉆機(jī)（或鉆孔植樁一體機(jī)）進(jìn)行鉆孔和擴(kuò)底，注入樁端水泥凈漿、混合樁周水泥土，植樁機(jī)（鉆孔植樁一體機(jī)）依靠樁身自重（或稍微加靜壓力）將預(yù)制樁埋入樁孔，其兼具埋入式施工方法及工廠化生產(chǎn)預(yù)制樁二者之長，可有效保障樁體質(zhì)量和現(xiàn)場施工的環(huán)境保護(hù)，能有效提高較多復(fù)雜土層的樁端土質(zhì)承載力和樁周水泥土摩擦力，并且綜合優(yōu)化后的成本節(jié)約優(yōu)勢明顯，是一種集多種施工方法優(yōu)點(diǎn)于一身的新工藝，具有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢和環(huán)保優(yōu)勢。

1 工程概況

該工程位于紹興市濱海新區(qū)某新建數(shù)字工業(yè)園區(qū)內(nèi)。項(xiàng)目由4棟4F倉庫及1棟1F變電房組成。總建筑面積為112 165.93 m2。樁基礎(chǔ)采用靜鉆根植竹節(jié)樁工法施工，采用樁型PHDC 650-500（100）AB-500/600-15 C80。

2 場地地質(zhì)條件

2.1 水文條件

孔隙潛水主要受大氣降水、地表水、河水的滲入補(bǔ)給，主要賦存在表部①層填土及②-1層黏質(zhì)粉土中，勘察期間測得鉆孔內(nèi)地下水埋深0.80～2.60 m之間，地下水位高程3.83～4.58 m。受季節(jié)性氣候影響較大，水位變化幅度一般為1.5 m左右，水量一般較少，水質(zhì)易污染。地下水補(bǔ)給來源主要為大氣降水及側(cè)向入滲補(bǔ)給，以蒸發(fā)和河流排泄為主。其地下水對混凝土結(jié)構(gòu)有微腐蝕性，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)鋼筋在完全浸水情況下有微腐蝕性。

2.2 土質(zhì)條件

場地地基土層主要由素填土、黏質(zhì)粉土、軟土、粉質(zhì)黏土及砂土組成。根據(jù)地勘報告可將其分為6個工程地質(zhì)層及若干個亞層。

其中②-3、⑦、⑧-3層力學(xué)性質(zhì)相對較好，承載力較高，分布尚穩(wěn)定，且厚度較厚，可作為樁基礎(chǔ)持力層，第②-3層砂質(zhì)粉土為中密狀砂質(zhì)粉土，層頂埋深11.30～14.70 m，層厚7.90～12.10 m，均勻性及土質(zhì)一般，承載力較高；第⑦層為粉質(zhì)黏土，層頂埋深49.00～52.60 m，層厚10.30～15.60 m，強(qiáng)度及韌性高，整體力學(xué)性質(zhì)一般，厚度變化大，土體均勻性一般，可作為樁周摩擦層；第⑧-3層礫砂為沖洪積相沉積砂土層，層頂埋深69.00～77.00 m，揭露層厚3.20～8.10 m，具低壓縮性，局部密實(shí)，厚度較大，承載力較好，為較好的樁端持力層。

3 樁基選型

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁或方樁通常采用靜壓或錘擊的方式施工，樁基施工時產(chǎn)生的擠土效用、振動及噪音會對已建建筑、管線及周邊環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，而且土層埋深要求較高（⑦層主要為粉質(zhì)黏土，層頂埋深49.00～52.60 m）。而采用鉆孔灌注樁施工繁瑣，成樁過程質(zhì)量控制環(huán)節(jié)較多且控制難度較大，其所需泥漿量偏多，多余漿液會對周圍環(huán)境造成一定污染，為保證承載力，一般進(jìn)入土層較深（⑧-3層礫砂為沖洪積相沉積砂土層，層頂埋深69.00～77.00 m）。但是采用靜鉆根植竹節(jié)樁施工，樁端通過擴(kuò)底用水泥漿混合同時置換部分原狀土并攪拌固化，提升樁端承載力，樁周通過水泥漿和原狀土攪拌固化，提升樁周摩擦力。改善了高強(qiáng)度預(yù)制樁的親土性并提高了樁基的側(cè)摩擦阻力，并且噪聲小，基本不會產(chǎn)生擠土效應(yīng)；且該場地土地為微腐蝕性，預(yù)應(yīng)力竹節(jié)樁樁身和接頭有水泥土保護(hù)，提高抗腐能力，對環(huán)境更加友善。同時保證承載力滿足設(shè)計要求的情況下，靜鉆根植竹節(jié)樁的樁長只需要15 m（②-3層的砂質(zhì)粉土為中密狀砂質(zhì)粉土，層頂埋深11.30～14.70 m）。綜合上述，經(jīng)過優(yōu)化后的靜鉆根植竹節(jié)樁造價更低，環(huán)保效益更好，更適合該園區(qū)樁基施工。

4 主要工藝流程及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)控制

4.1 主要工藝流程

樁位放樣→場地平整壓實(shí)→鉆機(jī)就位并復(fù)核樁位→鉆孔→進(jìn)入持力層并達(dá)到設(shè)計深度后進(jìn)行擴(kuò)底→制備并泵送水泥漿進(jìn)行樁端、樁周注漿→鉆機(jī)攪拌并勻速拔出鉆桿→植樁→至設(shè)計標(biāo)高進(jìn)行樁頂固定（圖1）。

4.2 關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)控制

4.2.1 原材質(zhì)量控制

進(jìn)場原材要進(jìn)行外觀質(zhì)量檢查和尺寸偏差復(fù)核，驗(yàn)收入場質(zhì)保相關(guān)資料，確保產(chǎn)品符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

4.2.2 平面位置控制

樁基點(diǎn)位應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制，每日用GPS校正規(guī)劃交樁的基準(zhǔn)點(diǎn)和圖紙樁位，并引測到施工現(xiàn)場，做好樁位標(biāo)識，確保植樁完成后水平位移偏差小于等于30 mm，使其符合規(guī)范要求。同時每日對樁位和植樁機(jī)夾具中心進(jìn)行測量復(fù)核，保證樁位坐標(biāo)的精確一致。

4.2.3 垂直度控制

植入樁允許偏差應(yīng)在0.5%之內(nèi)，偏差過大或造成樁偏斜，對承載力造成影響。吊樁時應(yīng)用2根相同長度的鋼絲繩對稱吊起竹節(jié)樁，保證樁身以自重進(jìn)入孔內(nèi)并保持垂直，當(dāng)需要依靠植樁機(jī)送樁時，近距離以機(jī)架下方鉛錘線控制垂直度，并以遠(yuǎn)距離用2臺經(jīng)緯儀成90°監(jiān)測控制垂直度。

4.2.4 水灰比控制

水灰比采用樁端水灰比0.6，樁周水灰比1，通過流量計對水泥和水入攪拌桶進(jìn)行預(yù)控，在攪拌系統(tǒng)制備完成后泵送至鉆桿進(jìn)行施工。以場地3號樁機(jī)為例，試打樁設(shè)計樁端水泥用量為2 768 kg，樁周778.5 kg，總體積為3 560 L，當(dāng)日過磅稱重數(shù)據(jù)顯示，樁端水泥用量為2 979 kg，水用量為1 672 kg，水灰比0.56，樁周水泥用量為586 kg，水用量為606 kg，水灰比為1.03，與設(shè)計要求大致相同；樁端泥漿比重為1.755 g/cm3，樁周泥漿比重為1.506 g/cm3。樁端水泥漿制作試塊并進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，每100 t水泥制作不少于3件試塊，根據(jù)試驗(yàn)值乘以換算系數(shù)1.15，換算強(qiáng)度不低于20 MPa。

4.2.5 標(biāo)高控制

施工時應(yīng)按照設(shè)計標(biāo)高進(jìn)行施工，防止因標(biāo)高控制不到位導(dǎo)致樁身無法正常植入或需要進(jìn)行截樁。植樁時架設(shè)紅外線水平儀進(jìn)行控制標(biāo)高，通過水平儀對準(zhǔn)鉆桿和送樁管，當(dāng)標(biāo)高到達(dá)標(biāo)示的入底標(biāo)高、擴(kuò)底上下標(biāo)高、植樁后的設(shè)計標(biāo)高記號線時，提醒司機(jī)對應(yīng)操作相關(guān)工序。同時也可通過鉆桿上標(biāo)示的標(biāo)線進(jìn)行標(biāo)高校正，以保證標(biāo)高能符合設(shè)計要求。

4.2.6 擴(kuò)孔控制

樁端擴(kuò)大頭是靜鉆根植竹節(jié)樁區(qū)別于傳統(tǒng)樁型的特殊設(shè)計，擴(kuò)孔操作使樁端面積增大，注入樁端水泥漿后承載力得到提升，進(jìn)而可減少所需樁長，需嚴(yán)格控制。鉆孔達(dá)到設(shè)計深度打開擴(kuò)大翼使擴(kuò)孔直徑由750 mm擴(kuò)大到1 200 mm，并在擴(kuò)底高度2 250 mm內(nèi)上下擴(kuò)孔3次，注入水泥漿混合。鉆孔機(jī)與植樁機(jī)數(shù)據(jù)傳入監(jiān)控室進(jìn)行監(jiān)測，實(shí)時檢測半徑由初始值到設(shè)定預(yù)期值的變化，進(jìn)行相應(yīng)質(zhì)量控制。每日開工前對擴(kuò)大鉆頭狀態(tài)進(jìn)行現(xiàn)場復(fù)核。

5 施工過程中出現(xiàn)的問題及解決方案

5.1 樁頂標(biāo)高不符合規(guī)范要求

5.1.1 樁頂標(biāo)高過低需要對樁進(jìn)行接長錨固處理

植樁后的樁頂標(biāo)高低于設(shè)計標(biāo)高較多時，影響樁基礎(chǔ)與承臺基礎(chǔ)的錨固，故需要按照要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)接長處理。并根據(jù)圖集2020浙GT49《端板連接先張法預(yù)應(yīng)力混凝土竹節(jié)管樁》、2018浙G37《靜鉆根植先張法預(yù)應(yīng)力混凝土竹節(jié)樁》進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整（圖2）。

5.1.2 樁頂標(biāo)高高出規(guī)范要求的截樁處理

植樁后樁頂標(biāo)高高出墊層頂面較多，造成承臺底面鋼筋無法有效排布，需進(jìn)行截樁處理，采用鋸樁器等設(shè)備進(jìn)行截樁，并確保樁身質(zhì)量。并根據(jù)2020浙GT49《端板連接先張法預(yù)應(yīng)力混凝土竹節(jié)管樁》進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整（圖3）。

5.2 植樁至樁底時阻力過大，造成標(biāo)高控制困難

原因分析：①水泥漿開始注入至植樁完成中間間隔時間過長，且當(dāng)時氣溫將近40 ℃，造成漿液逐漸稠化、流動性減小，注入樁孔后造成水泥漿初凝而形成淤積現(xiàn)象，增加了植樁阻力。②本場地地下水位埋深小，排水措施不到位，下部主要含粉土、砂土，因工序銜接不到位使得樁孔內(nèi)水泥漿停滯時間較長及砂粒密度比水泥漿大，產(chǎn)生樁孔內(nèi)砂粒逐漸下沉至樁底，增加了樁端的植樁阻力。

改進(jìn)措施：①組織措施。充分做好施工前各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，包含機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)、前后臺信號暢通、配合及時等。避免因人為、機(jī)械故障等造成施工前后脫節(jié)，直至影響施工質(zhì)量。②技術(shù)措施。針對本工程地質(zhì)特性及處于夏季高溫季節(jié)的特殊時段，應(yīng)加強(qiáng)鉆孔、修孔操作工序。完成注漿后，鉆孔機(jī)及時移位使植樁機(jī)能及時跟進(jìn)，避免不必要的時間間隔，保證在水泥漿初凝之前完成植樁，確保成樁滿足要求。

5.3 植樁至樁底速度過快，導(dǎo)致大量漿體噴涌而出

改進(jìn)措施：①施工過程最后階段的送樁時間，要控制壓樁速度，以免過多的水泥漿涌出。水泥漿泵送量應(yīng)與攪拌下沉或提升速度相匹配，根據(jù)提升鉆桿的速度確認(rèn)單位時間的供漿量，每提升單位長度的鉆桿確認(rèn)水泥漿注入量，發(fā)現(xiàn)偏差及時進(jìn)行修正；樁端水泥漿的注入量是100%，控制注漿時提升速度，時間約為8 min，樁周因水泥漿總體積小，應(yīng)適當(dāng)提高鉆桿上升速度，時間約為5 min。②樁體上部預(yù)留插筋灌芯部分水泥土總量要控制好，根據(jù)流量計和監(jiān)測控制注入總量，注漿終止位置應(yīng)保證植樁后含水泥的漿液溢至設(shè)計樁頂標(biāo)高，確保樁端承載力和樁周摩擦力滿足設(shè)計要求。

5.4 鉆孔偏移

主要原因如下：①地耐力不夠。②單節(jié)鉆桿彎曲。③樁機(jī)調(diào)平不及時。

處理措施：①場地?fù)Q填及加固處理，并采取路基箱或鋼板鋪設(shè)等措施。②加強(qiáng)鉆桿彎曲檢查頻次。③施工過程中加強(qiáng)樁位標(biāo)尺校準(zhǔn)、樁機(jī)水平及垂直度過程監(jiān)控，隨時做好調(diào)節(jié)導(dǎo)桿垂直度。

5.5 植樁未滿足設(shè)計要求

主要原因如下：①孔位傾斜。②鉆孔直徑不達(dá)標(biāo)。③送樁垂直度不夠。④孔內(nèi)泥塊較大和縮孔，泥漿未達(dá)到流塑狀態(tài)。⑤水泥漿初凝時間超出未植樁完成。

處理措施：①加強(qiáng)鉆孔過程樁機(jī)導(dǎo)桿垂直度控制和樁位校準(zhǔn)頻次。②定期加強(qiáng)鉆頭直徑和擴(kuò)大翼檢查，對不合格鉆頭及時維修。③加強(qiáng)樁材接樁垂直度控制。④加強(qiáng)鉆孔時鉆進(jìn)速度和修孔次數(shù)，經(jīng)過載荷儀噸位判斷孔內(nèi)阻力大小確保植樁工序暢通無阻。⑤加強(qiáng)注漿完成后連續(xù)植樁工序，確保注漿后水泥漿初凝前開始植樁。

5.6 環(huán)境影響

當(dāng)采用靜鉆根植竹節(jié)樁工法時，鉆孔注漿植樁時產(chǎn)生一些多余的漿液可能會對環(huán)境造成一定影響。

解決方法：建立三級沉淀池，泥漿先沉淀，后過濾，避免直接排入河道對河流造成污染；同時將部分稠化水泥漿混合土樣進(jìn)行翻曬固化處理，以后便于回填基礎(chǔ)利用，盡量減少環(huán)境污染。

6 結(jié)束語

本項(xiàng)目采用靜鉆根植竹節(jié)樁工法施工，并根據(jù)JGJ 106—2014《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》要求進(jìn)行了樁身完整性和承載力檢測試驗(yàn)，檢測結(jié)果均符合規(guī)范要求。

結(jié)合本項(xiàng)目實(shí)踐案例對靜鉆根植竹節(jié)樁工法總結(jié)如下。

1）靜鉆根植竹節(jié)樁融合傳統(tǒng)預(yù)制樁及鉆孔灌注樁的優(yōu)點(diǎn)，減少對環(huán)境破壞的同時降低造價，經(jīng)濟(jì)與環(huán)保優(yōu)勢顯著。同時采用樁端擴(kuò)大頭設(shè)計，分別注入樁端水泥和樁周水泥，大大提升了樁基承載力，節(jié)省更多原材料，是一種較為先進(jìn)的新型樁型。

2）工廠加工生產(chǎn)樁體，易保障產(chǎn)品質(zhì)量；因樁周樁端有水泥混合土保障，有一定對抗地下水腐蝕性的作用，易確保工程質(zhì)量合格。

3）在實(shí)際過程中也遇到了若干問題，諸如植樁的標(biāo)高控制、速度控制、水泥漿控制等措施不到位，對施工進(jìn)度及質(zhì)量造成了一些影響，屬于施工中較為常見的問題，希望可以為類似工程項(xiàng)目管理提供借鑒。

4）靜鉆根植竹節(jié)樁屬于新興樁基類型，本工程效果展現(xiàn)較好，但還未進(jìn)行普及，具體在施工過程中能否適用于大多數(shù)環(huán)境和地區(qū)還有待結(jié)合地質(zhì)條件綜合考證。

參考文獻(xiàn)：

[1] 浙江省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳.靜鉆根植樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程：DB 33/T 1134—2017[S].北京：中國計劃出版社，2017.

[2] 浙江省標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計站.靜鉆根植先張法預(yù)應(yīng)力混凝土竹節(jié)樁：2018浙G37[S].北京：中國計劃出版社，2018.

[3] 浙江省建筑設(shè)計研究院.端板連接先張法預(yù)應(yīng)力混凝土竹節(jié)管樁：2020浙GT49[S].2020.

[4] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范：JGJ 106—2014[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014.