静压预应力管桩遇较厚粗砂层解决措施的探讨

池云辉

(厦门中建东北监理咨询有限公司,福建 厦门 361000)

1 工程概况

1.1 工程概况

同安新城吕厝二小教学楼工程,结构设计采用框架结构,1#教学楼四层,建筑面积为5413.97m2,2#教学楼五层,建筑面积6372.13m2。设计桩基础采用静压PHC600-130-AB预应力管桩455根和PHC500-125-AB型预应力管桩14根,共计469根,设计有效桩长均为15m,直径600mm和500mm管桩单桩竖向承载力特征值分别为900KN和600KN,设计桩端持力层为残积砂质粘性土,设计要求的终压标准：以有效桩长和终压力控制为主,持力层为辅。

1.2 地质情况及周边环境

地勘报告显示地质特征从上到下大致为：素填土1.3～5.5m,杂填土0.8～3.7m,淤泥质土0.5～2.1m,粉质黏土0.6～9.3m,粗砂2.2～8.9m,残积砂质粘性土1.2～11.0m,全风化花岗岩0.7～8.3m,大部份施工桩位粗砂层厚度约为3～8.9m,地下水位主要位于粗砂层及残积砂质粘性土中。

2 工程桩试桩情况汇总

2.1 首次试桩

首次试桩为工程桩252#,压桩机配重3800KN,试压桩至9.80m时压桩力升至3800KN。三次复压累积沉降0.08m,试桩完毕入土深度为9.88m,有效桩长9.18m。地勘报告显示本桩位砂层厚度约8.90m,根据地勘报告推断桩端位于粗砂层中,有效桩长达不到设计要求,各参建单位商定增加压桩机配重后再进行试桩。

2.2 第二次试桩

静压桩机配重增加到5000KN后进行第二次试桩,本次试压工程桩号为254#桩：该管桩静压施工至9.80m时压桩力4800KN。累计复压三次累积沉降0.17m,试桩完毕入土深度为9.97m,有效桩长9.27m,根据地勘报告推断桩端位于粗砂层中,有效桩长达不到设计要求。

2.3 两次试桩情况分析

254#试压桩情况与252#的情况类似,这两根工程桩试压情况异常,无法为后续压桩提供参数,如果用砂层做持力层极有风险。经参建各方讨论,再移机试压直径500mm管桩,看一下桩径减小是否可以穿透粗砂层。

2.4 桩径减小试桩情况

第三次试桩选工程桩13#,管桩直径500mm,桩机配重5000KN。压桩施工至11.5m时压桩力升至4900KN,停歇后复压三次累积沉降0.12m,试桩完毕入土深度为11.62m,有效桩长11.12m,根据地勘报告推断桩端位于粗砂层中,砂层厚度约3m,有效桩长达不到设计要求。

2.5 综合试桩结论

两次试压桩用直径500mm和600mm的预应力管桩,在粗砂层厚度为8.9m和3m的地质条件下试压,均未能穿透粗砂层进入持力层残积土层,也无法达到设计要求的有效桩长。

3 桩基础形式比选和施工措施的初定

(1)召开专题会议讨论静压预应力管桩如何能够穿透粗砂层以达到设计要求的桩长和终压力值。由于本工程周边有村庄如果预应力管桩采用锤击施工会产生噪音扰民；如果改变桩机形式为冲孔桩工程造价会相对提高,冲孔桩施工进度较慢,而且改变桩基形式属于重大变更还要重新报施工图审查,因此排除了采用锤击预应力管桩和冲孔桩的可能性,最后参建各方在会上达成一致意见,初步同意采用先长螺旋引孔后静压桩的施工工艺。

(2)先长螺旋引孔后静压桩工艺试验。选取257#、59#、180#、416#四根工程桩作为先长螺旋引孔后静压管桩施工工艺试验桩,然后选取其中两根桩检测单桩竖向极限承载力；直径600mm管桩长螺旋引孔直径为500mm；直径500mm管桩长螺旋引孔直径为400mm,根据试验桩竖向抗压静载试验结果,再决定下一步桩基施工。

4 先引孔后静压试验管桩竖向抗压静载检测

59#、180#、257#、416#这四根工程桩,按先长螺旋引孔后静压管桩的工艺施工,有效桩长均达到15m,其中257#和416#桩终压值为1400KN,180#桩终压值为1200KN,59#桩终压值为1640KN。选取终压值低的180#和416#桩作为先引孔后静压管桩施工工艺的试验桩进行竖向抗压静载试验,经检测180#和416#工程试验桩竖向抗压静载试验值均达到1800KN,符合设计要求。

5 先长螺旋引孔后静压管桩的施工工艺的确定

5.1 试桩结果

根据180#和416#桩的竖向抗压静载试验报告,参建各方一致同意桩基础采用先长螺旋引后静压的施工工艺。

5.2 长螺旋引孔标准和要求

先长螺旋引孔后静压预应力管桩终压标准：以控制有效桩长15米为主,终压力为辅,压桩深度达到设计要求时应以终压力复压3次,当压力低于1200KN时应送桩1m。送桩后复压力仍不足1200KN时及压桩过程中如遇其他异常情况应及时报告业主联系设计和地勘处理；长螺旋引孔深度应控制在14m以内。

6 施工质量控制

6.1 施工顺序

桩基础施工流程如下：桩位放样→引孔/成孔→桩→吊桩就位→对中调直→静压沉桩→终压。

6.2 施工质量保证措施

(1)施工前消化施工图纸,严格按要求进行桩位测量放线并做好标识和坐标点的保护工作。

(2)引孔前在桩位处引两个固定点监测其是否偏位,同时架设经纬仪监测其垂直度,引孔前先结合地勘报告和自然地面标高准确控制好引孔深度并做好标识,同时不得超引孔而破坏或穿透桩端持力层,造成桩端承载力无法满足设计要求。

(3)引孔至设计要求的14m深度时应立即停止引孔,并做好书面记录,如果引孔深度已到14m,但还未穿透粗砂层,应立即报告业主方联系设计和地勘单位协调处理。泥浆及时清理至场外,并用800×800木板盖住孔口防塌孔。

(4)预应力管桩进场后必须按照逐根验收并检查产品合格证书、产品说明书、及外观质量。严禁使用质量不合格、桩身砼强度和龄期未到设计要求及在吊运过程中产生裂缝的管桩。

(5)桩机就位后先对准桩孔位置将桩机调平,桩段大致垂直并检查验收桩尖,桩尖入地面后调直,当桩入土50cm时再直桩及调节器平桩机操作平台,预应力管桩下压前,必须用经纬仪在两向严格调直保证桩的垂直度。静压桩过程中应及时监测桩是否有偏移,若偏移超过规范允许值,必须纠偏重新对中。

(6)压桩过程中,应及时观察是否有浮桩。如有浮桩应及时记录标识并进行复压。

(7)管桩达到设计要求的有效桩长15米时,监理旁站人员应及时上操作室看压力表的压桩力是否稳定,压桩力是否大于等于1200KN,若果有出现压桩力达不到要求的情况,按要求再往下送桩1m,若压桩力还达不到1200KN,及时报告业主联系设计处理,并保留施工影像做好书面记录。

7 工程桩试验选桩及检测情况

本工程施工总桩数469根,共选取5根工程桩作竖向抗压静载试验。选取167根工程桩作低应变检测。经检测：工程桩竖向抗压静载试验和低应变检测结果均均符合设计和施工规范要求。

8 体会

8.1 长螺旋引孔后压桩时间

长螺旋引孔后3小时内应该及时跟进进行静压管桩施工。本工程桩基施工过程中有出现个别桩位引孔后超3小时未及时压桩,出现管桩无法下压和塌孔现象。

8.2 长螺旋引孔深度

长螺旋引孔过程中,控制引孔深度是关键一环,引孔深度浅了管桩无法穿透粗砂层,孔深度过深又破坏持力层,对此要求在现场的施工单位和监理单位人员必须认真控制和复核每个桩位的引孔深度,并留存好每根桩引孔和压桩的影像资料并做好详细的记录,为后续的工程试验选桩提供参考资料。

9 总结

9.1 施工质量和工期的保证

采用先长螺旋引孔后静压工艺进行预应力管桩施工,解决了静压预应力管桩施工无法穿透较厚粗砂层的难题,本工程引孔和压桩质量控制措施到位,保证了静压预应力管桩的有效桩长,从而达到设计要求的持力层；并按计划工期要求完成了工程桩基施工。

9.2 确保了社会和谐

采用长螺旋引孔穿透粗砂层,避免锤击预应力管桩产生噪音扰民等问题,从而确保了社会和谐。

[1]GB50202-2002 建筑地基基础工程施工质量验收规范[S]．

[2]JGJ106-2014 建筑桩基检测技术规范[S]．

[3]JGJ94-2008 建筑桩基技术规范[S]．

[4]GB51004-2015 建筑地基基础工程施工规范[S]．

[5]GB/T50319-2013 建设工程监理规范[S]．