庄俊华

福建漳州（363000）

大直径沉管灌注桩在工程中的应用

庄俊华

福建漳州（363000）

以工程实践为例，介绍了大直径沉管灌注桩施工工艺及施工过程中应注意的技术措施。

大直径沉管灌注桩；施工工艺；技术措施

1 工程概况

本工程为商业用途占地面积4 979.2 m2，总建筑面积36 205 m2，地下室为一层，面积5 496 m2。

其中主楼12层，裙房5层。结构为框架-剪力墙结构。该工程2010年进行基础施工。

下图为主楼桩基承台布置图（见图1）。

2 基础选用与设计

该工程主楼为12层，柱网较大为8.1 m。该工程场地地质状况复杂，含有残积砂质黏性土，该土层具有侵水后易崩解、软化、降低承载力特点，设计时应考虑该土层尽量不受水的侵蚀，从而保证桩身摩擦力得到最大发挥。考虑到该土层局部夹有孤石，锤击沉管灌注桩较钻孔灌注桩和人工挖孔桩更方便，且有处理孤石的优势。锤击沉管灌注桩的最大优点是，施工时不取土，桩管下沉时对桩周、桩端土有挤密作用，能提高桩侧摩阻力及单桩承载力。最终确定主楼基础采用Φ700 mm桩径的大直径沉管灌注桩，桩靴D=800 mm，单桩竖向承载力设计值为3 500 kN。群楼基础采用Φ600 mm桩径的大直径沉管灌注桩，桩靴D=700 mm，单桩竖向承载力设计值为2 300 kN。桩身混凝土强度C30，钢筋配置为10Φ16，通长布置，箍筋Φ8@100/200。

桩端持力层选在标贯击数N＞50击的强风化岩层，有效桩长26～32 m，桩间距≥3.5 d，收锤标准为最后三阵，每阵10击，贯入度＜30 mm。

根据广东省标准DBJ/T 15-17-96《大直径锤击沉管混凝土灌注桩技术规程》,基桩的竖向承载力设计值R为:

式中，βp——桩端阻力修正系数，按《大直径锤击沉管混凝土灌注桩技术规程》表4.2.3-3取值；qp——桩端阻力设计值,由桩端平面处的标准贯入度击数值按4.2.3-1取值；Αb——桩靴平面面积；βb——桩侧阻力修正系数，一般取1.0，在摩擦力不能充分发挥的情况,应酌情降低；u——桩身周长；qai——第i层土桩阻力设计值,表4.2.3-2取值；li——第i层土中的桩长。

图1 主楼桩基承台布置图

当桩端持力层落在强风化岩层时，按最短有效桩长25 m计，单桩竖向承载力R=1.1×5 300×（0.785×0.82）+1.0×(3.14×0.7)×32×26=2 929+1 758= 4 687 kN＞3 500 kN(设计要求)。

从上述计算和分析可见，采用这种桩型能够满足设计技术指标的要求。

3 施工过程遇到的问题及解决措施

桩基施工初期较顺利，两台打桩机分别在塔楼和群楼位置同时施工，一天可打桩8～12根。但施工初期缺乏遇到孤石的判断经验，打坏了若干个桩靴，导致施工被迫中断。施工单位会同设计、勘探、监理各部门总结经验，调整施工方法。技术人员认为，当施工桩长未达到设计桩长要求而贯入度已经达到收锤条件,或桩身开始发生倾斜，或桩管发生反弹，均表明桩靴已触到孤石。遇孤石时，当有效桩长大于7 m且桩管未变形时，可先成桩。当有效桩长小于7 m或桩管已变形时，可不成桩，拔空孔回填砂。将现有桩位施工完毕后,根据各桩的深度及遇孤石桩管的变形方位、埋深等综合分析，确定拟补桩的位置，必要时并在此位置补勘，获取孤石的大小及孤石底残积砂质黏性土的标贯值击数。按广东省标准DBJ/T 15-17-96《大直径锤击沉管混凝土灌注桩技术规程》计算其单桩竖向承载力及变形值，调整补桩的数量并加以验算。

4 桩遇孤石补桩后承载力验算

11轴与E轴处原承台下设计三根桩，如图2所示，其中两根桩都是正常成桩，右下角桩遇孤石，有效桩长18 m，设计要求补桩2根，成桩后有效桩长分别为18.64 m和18.12 m。现对该基桩进行竖向承载力设计验算。根据地质勘探报告及补勘报告，孤石底部处的残积砂质黏性土的标准贯入修正击数为17，桩侧阻力设计值为32 kPa。

当桩端下卧层（距桩端以下6倍桩靴直径范围内）有低于桩端持力层标准贯入度击数的土层时，也即桩端下遇到孤石时,基桩竖向承载力设计值为:

式中，c——软弱下卧层效应系数，取1.4；βp——桩端阻力修正系数，取0.7；qp——桩端阻力设计值，取1 800 kPa；βb——桩侧修正系数，取0.9；qa——平均桩侧阻力设计值，根据地勘报告取32 kPa。

补2根桩后，孤石上三根桩的总竖向承载力R=3×2 022=6 067 kN＞3 500 kN（设计要求），考虑到桩端在孤石上稳定性的不确定及考虑群桩效应，作折减计算后仍然能满足要求。

图2 轴处的补桩示意图

单桩承载力除按上述公式计算外，还应验算桩身强度。

式中，fc——混凝土轴心抗压强度设计值，C30取15×103 kPa。

R≤0.8fcAp=0.8×15×103×(0.785×0.72)=4 620 kN＞3 500 kN，桩身承载力也能满足规范和设计要求。

5 静载及动测检测结果

该工程大直径沉管灌注桩施工结束后，塔楼Φ700 mm桩含补桩共计262根。群楼Φ600桩含补桩共303根。

Φ700锤击沉管灌注桩能否达到设计的承载力，检测方法是通过现场静载荷试验确定单桩竖向极限承载力标准值。本工程取3根Φ700 mm桩做现场静载荷试验，3根桩加载至单桩承载力设计值的1.7倍时,桩的最终沉降量分别为:19.75 mm、6.42 mm、5.23 mm，从Q-s及s-Lgt曲线看出，3根桩在5 950 kN荷载下尚未达到极限状态。取Φ600 mm桩3根加载至单桩承载力设计值1.7倍时，桩的最终沉降量分别为:20.13 mm、10.50 mm、17.02 mm，从Q-s及s-Lgt曲线看出，3根桩在3 910 kN荷载下尚未达到极限状态,均能满足设计要求。抽查Φ700桩总数的20%,共计52根桩作小应变检测，其中，Ⅰ类桩45根，Ⅱ类桩7根，分别占委托检测的87%和13%。抽查Φ600桩总数的24%,共计73根桩作小应变检测，其中，Ⅰ类桩60根，Ⅱ类桩13根，分别占委托检测的82%和18%。

6 大直径沉管灌注桩的工艺流程及施工方法

6.1 工艺流程

桩机就位→锤击沉管→探照灯检查孔底→终孔→安装钢筋笼→浇捣桩身混凝土→振动拔管→成桩及完成全部记录→移机到下一桩位。

6.2 桩基施工时应注意的问题

1）精确轴线坐标放样，埋置牢固控制点，每桩校核，是确保桩基工程质量的必要前提。

2）桩基施工采用高承载力打桩机，沉管柴油锤重应大于6.2 t，施工工序应按照广东省标准DBJ/T 15-17-96《大直径锤击沉管混凝土灌注桩技术规程》执行。

3）本工程设计选择强风化岩作为桩持力层。施工时应以贯入度控制为主，有效桩长为辅，确保收锤标准。本工程最后三阵锤（十击）贯入度标准定为不大于30 mm。

4）合理安排密布群的打桩顺序，原则上由中间往外退打，当相邻桩中心距小于4.5 d的桩，采取跳打方式，且间隔超过24 h，以保证邻桩桩身混凝土质量。

5）当施工桩长未达到设计桩长要求而贯入度已经达到收锤条件，或桩身开始发生倾斜，或桩管发生反弹，均表明桩靴已触到孤石。当孤石较小、较薄时，桩管桩靴有一定的刚度，加上冲力能将其挤开，对桩靴不造成太大影响。当孤石较大较厚，沉管无法将其挤开，强行沉管，将造成桩靴甚至桩管破损。

6）拔管时采用钳式60 kW振动锤，频率900～1 200 Hz，震扰力300～400 kN，以利于桩的成型，并保证混凝土密实度。

7）钢筋笼制作时,钢筋搭接必须满足规范要求，同一截面接头不得超过50%。钢筋笼在运输和吊装时不得发生碰撞变形。确保钢筋笼居于桩中，保证钢筋笼的设计保护层。

8）钢筋笼放入桩管内后，即进行混凝土灌注，根据桩长计算混凝土量，控制好每段桩身有足够的充盈系数，确保桩身质量，并有效保证桩顶标高处的混凝土强度。超灌量一般控制在设计桩顶标高以上1/15有效桩长。

9）本桩型采用钳式振动锤拔管，边振动边拔管来保证桩身混凝土的密实度。桩管拔至承台底标高0.5 m以上方可停止振动。

7 结语

从该建筑物施工到主体工程完工后的沉降来看，最大沉降量为14 mm。该工程建成6年多，使用情况正常良好，未发现下沉过大及沉降不均匀引起开裂现象。如果说大直径锤击沉管灌注桩的缺点，就是在施工期间锤击所产生的噪声，对周边的居民造成了不便和影响。

[1]DBJ/T 15-17-96,大直径锤击沉管混凝土灌注桩技术规程[S].广东省标准.

[2]JGJ 94-94,建筑桩基技术规范[S].