吳珍喜

（福建省福州市鼓樓區(qū) 350000）

水沖氣舉法輔助靜壓PHC管樁

吳珍喜

（福建省福州市鼓樓區(qū) 350000）

管樁從無到有，從小到大，中國(guó)的管樁經(jīng)歷過近30年的發(fā)展，預(yù)應(yīng)力樁是樁基工程中比較典型的一種樁型，特別是靜壓預(yù)應(yīng)力管樁具有無噪音、無振動(dòng)、無沖擊力、施工方便、造價(jià)低等特點(diǎn)，近年來在城市建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用，但樁基工程是復(fù)雜的工程，其成樁質(zhì)量影響因素較多，質(zhì)量控制點(diǎn)多，施工中任意環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都有可能對(duì)成樁質(zhì)量造成較大的影響。本文簡(jiǎn)單介紹在靜壓PHC管樁的基礎(chǔ)上發(fā)展的水沖氣舉法輔助靜壓樁的基本原理，優(yōu)缺點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)性，并通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)過程中的一些常見問題進(jìn)行原因分析、預(yù)防對(duì)策闡述、希望能夠?qū)o壓樁施工起到一定的作用。

工程概況：本工程位于福州江濱大道，地上23層地下一層綜合商住樓，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為乙級(jí)，采用PHC靜壓管樁，主樓樁型為PHC500-125A，單樁豎向承載力特征值未2600kN，裙樓樁型為PHC400-95A，單樁豎向承載力特征值未900kN，PHC500-100A，單樁豎向承載力特征值未1200kN，共226根。

地質(zhì)土層結(jié)構(gòu)：①雜填土：稍濕-飽和，層厚1.00～2.10m；②粉質(zhì)粘土：很濕-飽和，層厚0.6～2.3m；③淤泥：軟-流塑，層厚1.5～5.0m；④細(xì)砂：飽和，稍-中密狀，細(xì)砂含量70～80%，層厚6.4～ 13.9m；⑤細(xì)砂夾淤泥質(zhì)土：飽和，稍密狀，層厚6.8～13.8m；⑥粉砂夾淤泥質(zhì)土：飽和，稍密狀，以粉砂為主夾薄層細(xì)砂及淤泥土，層厚24.6～28.8m；⑦卵石：飽和，稍密狀，卵石含量60～70%，粒徑2～6cm；⑧中風(fēng)化花崗巖：巖石風(fēng)化輕微，未揭穿，揭示最大厚度為6.2m。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，樁端持力層主樓選用卵石層⑦，樁端全斷面進(jìn)入持力層≥0.5m，裙房選用粉砂夾淤泥質(zhì)土⑥，樁端全斷面進(jìn)入持力層≥3.0m，要求以壓樁力控制為主，樁長(zhǎng)為輔，選用配重6000kN以上壓樁機(jī)械沉樁，同時(shí)樁基施工前進(jìn)行試樁，以校核單樁豎向承載力值。由現(xiàn)場(chǎng)試樁的情況來看，當(dāng)樁進(jìn)入粉砂夾淤泥層⑥，時(shí)，由于接樁焊接等原因的時(shí)間停頓后繼續(xù)壓樁，壓樁阻力明顯變大，樁壓力急劇大幅度上升，壓力超過設(shè)計(jì)值較多，導(dǎo)致樁身開裂或樁頭破壞，無法沉樁，所以考慮采用單一的靜壓法施工無法穿透⑥粉砂夾淤泥質(zhì)土層，故采用水沖氣舉法輔助靜壓機(jī)沉樁。

1　水沖氣舉法輔助靜壓樁的施工原理

靜壓沉樁是壓樁機(jī)構(gòu)以壓樁機(jī)自重和架上的配重提供反力而將樁壓入土中的沉樁工藝，當(dāng)樁頂?shù)膲毫Υ笥诔翗稌r(shí)的這些抵抗阻力，樁將“刺入”下沉，達(dá)到沉樁要求，而水沖氣舉法輔助靜壓樁是在靜壓沉樁的基礎(chǔ)上，利用沖水管的高壓水將阻擋在樁尖的砂或卵石層沖散并混合成砂、石混合物，再利用沖氣管的高壓氣將砂石混合物靜樁身內(nèi)孔舉升排出，另一部分水經(jīng)氣壓的排擠而滲入到砂層中使樁身與土層間的摩擦阻力減小而順利沉樁，水沖氣舉法輔助靜壓樁工藝流程見圖1。

圖1　

本工程樁尖持力層為卵石層，當(dāng)樁尖進(jìn)入⑥層粉砂夾淤泥質(zhì)土層時(shí)，采用水沖氣舉法配合沉樁，將沖水（氣）管調(diào)入PHC管樁的樁芯，沖水管間采用法蘭盤連接，邊沖水邊壓樁，到最后一節(jié)樁時(shí)，應(yīng)將最后一節(jié)沖水（氣）管預(yù)先裝入上節(jié)樁的樁芯中，并與樁一起吊入樁機(jī)夾具，先將沖水（氣）管連接后，在進(jìn)行接樁焊接，由于受到各種條件的限制，最后一節(jié)樁壓到無法施壓時(shí)，如未穿透⑥粉砂夾淤泥質(zhì)土層，應(yīng)停止沖水，將最后一節(jié)沖水（氣）管拆除并放入中間空芯的送樁管，穿透后應(yīng)停止沖水，繼續(xù)進(jìn)行壓樁，直到達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在沖水過程中。每2m為一個(gè)行程，現(xiàn)場(chǎng)由樁機(jī)司機(jī)做好每壓入2m行程的樁力記錄，為保證沉樁質(zhì)量，水沖氣舉輔助壓樁過程中，當(dāng)樁進(jìn)入持力層時(shí)每0.5m記錄一次，并控制壓樁速度，直到符合實(shí)際要求的終壓標(biāo)準(zhǔn)。

2　水沖氣舉法輔助靜壓樁的施工要求

水沖氣舉法輔助靜壓樁除了一般靜壓樁的施工要求外，還需要的是抱壓式樁機(jī)，才能讓沖水管從樁芯達(dá)到樁尖，樁尖必須為開口時(shí)鋼樁尖，才能保證水（氣）沖開樁尖前端的物質(zhì)，由于水沖（氣）舉輔助靜壓樁工藝需要大量的水，所以應(yīng)配備大流量的水源供應(yīng)且做好現(xiàn)場(chǎng)排水，在設(shè)備機(jī)械方面，除了一般的抱壓式樁機(jī)外，還需要空氣壓縮機(jī)、高壓抽水泵、鋼板蓄水池、帶空管的送樁器等機(jī)械設(shè)備來滿足水沖氣舉法輔助靜壓樁。

3　水沖氣舉法輔助靜壓樁的優(yōu)缺點(diǎn)

水沖氣舉法輔助靜壓樁除了具備常規(guī)靜壓樁的優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)螛冻休d力高、應(yīng)用范圍廣、適應(yīng)性好、沉樁質(zhì)量可靠、施工應(yīng)力小、對(duì)周邊環(huán)境影響小、噪聲低、截樁量少、施工速度快、工期短、造價(jià)相對(duì)低等優(yōu)點(diǎn)外，水沖氣舉法能夠幫助靜壓樁機(jī)在遇到粉砂夾淤泥質(zhì)土層及類似土層時(shí)，利用其水沖氣舉法將阻擋在樁尖及周邊的砂或卵石層沖散并混合成砂、石混凝土物，在利用沖氣管的高壓氣將砂石混合物經(jīng)樁芯舉升排除，達(dá)到繼續(xù)壓樁的效果。

水沖氣舉法輔助靜壓樁除了具備常規(guī)靜壓樁的缺點(diǎn)：

PHC靜壓樁樁頭防腐要求較高、具有擠土效應(yīng)對(duì)建筑周邊的環(huán)境及地下管線有一定的影響、施工場(chǎng)地的地耐力要求較高。

采用水沖氣舉法輔助靜壓樁施工過程較為繁瑣，壓樁持續(xù)時(shí)間較一般靜壓樁長(zhǎng)，以本工程40m左右的樁長(zhǎng)加上地下室高度為例，一根樁大約需要3～4h才能施工完成，而且停止沖水時(shí)機(jī)不易控制，沖水空壓機(jī)產(chǎn)生較大的噪音、場(chǎng)地排水比較麻煩，沖水施工要求連續(xù)，不然容易引起堵管，處理過程比較復(fù)雜。

4　水沖氣舉法輔助靜壓樁的經(jīng)濟(jì)性

4.1直接成本

通過多工程實(shí)例的總結(jié)和分析，PHC管樁的單位承載力造價(jià)在諸多樁型中使最便宜的一種。

表1　不同樁型主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較

4.2間接經(jīng)濟(jì)效益

評(píng)價(jià)PHC管樁經(jīng)濟(jì)效益，不僅要看造價(jià)，還要看工期，“時(shí)間就是金錢，工期就是效益”已成為人們的共識(shí)。對(duì)于貸款投資的人感觸尤深。PHC管樁施工速度快、工效高、工期短，提前功能投產(chǎn)，將產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。PHC管樁的機(jī)械化施工程度高、現(xiàn)場(chǎng)整潔、施工環(huán)境好，容易做到文明施工，安全生產(chǎn)，減少安全施工，也是提高間接經(jīng)濟(jì)效應(yīng)的而有效措施。

水沖氣舉法輔助靜壓樁由于采用了高壓水氣沖，需要增加設(shè)備及水的費(fèi)用，比一般的樁除材料外費(fèi)用要高約20～30%，但是相對(duì)灌注樁等其他樁型還是比較經(jīng)濟(jì)的。

本工程設(shè)計(jì)采用靜壓樁，但是現(xiàn)場(chǎng)試樁無法穿過⑥粉砂淤泥質(zhì)土層，持力層在地下較深位置，考慮到工期緊，而且靠近江邊，地下水位較高及地質(zhì)等原因可能產(chǎn)生的影響，其他基礎(chǔ)形式可能不太合適，因此采用了水沖氣舉法輔助靜壓樁。

5　水沖氣舉輔助靜壓樁的堵管原因及防治對(duì)策

靜壓樁沉樁時(shí)遇到淺層障礙物無法繼續(xù)沉樁、斜樁、樁身破壞、擠土效應(yīng)或震動(dòng)影響、樁身太高、接樁處開裂、樁頂移位等施工過程遇到的常見問題在水沖氣舉法輔助靜壓樁也是存在，這里重點(diǎn)介紹水沖氣舉法輔助靜壓樁施工過程的出現(xiàn)的其他施工問題。

水沖氣舉法輔助靜壓樁利用沖水管的高壓水將阻擋在樁尖的砂或卵石層沖散并混合成砂、石混合物，再用沖氣管的高壓氣將砂石混合物靜樁身內(nèi)孔舉升排出，另一部分水經(jīng)氣壓的排擠而滲入到砂層中使樁身與土層間的摩擦阻力減小而順利沉樁，在施工過程中應(yīng)盡量持續(xù)施工，避免發(fā)生堵管等現(xiàn)象。

本工程106#樁在施工時(shí)，由于防漏墊圈的多次使用，造成墊圈邊緣缺塊、磨損，在第二與第三節(jié)接管的時(shí)候工人不夠重視，螺栓擰的不夠到位，導(dǎo)致在沖水的時(shí)候，管樁內(nèi)的砂石混合物無力沖出或沖不出管樁，在吊車將沖水管進(jìn)行多次上下移動(dòng)并加水壓的情況下，仍然無法解決，將沖水管吊出進(jìn)行沖水檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)兩節(jié)管之間的連接出現(xiàn)漏水（氣），導(dǎo)致水壓不足，無法進(jìn)行高壓沖水，無法將管內(nèi)的混合物沖出，影響順利沉樁，在對(duì)操作人員進(jìn)行重新交底后，對(duì)防漏墊圈進(jìn)行更換并擰緊螺栓，并檢查后吊入管樁進(jìn)行沉樁，才解決了106#樁的施工問題。

5.1原因分析

（1）施工過程中由于沖水管為每節(jié)連接需要比較長(zhǎng)的時(shí)間，沖氣管內(nèi)及樁內(nèi)均有粉砂等物質(zhì)，當(dāng)停止沖水時(shí)間太長(zhǎng)，管內(nèi)粉砂等沉積導(dǎo)致堵管現(xiàn)象；

（2）施工過程中，沖水（氣）管各節(jié)之間連接時(shí)未放防漏墊圈或螺栓未擰緊等原因?qū)е侣┧猓┘八畨翰蛔悖粵_水過程中大量的粉砂等物質(zhì)為及時(shí)沖出二沉積管樁內(nèi)使沖水（氣）管無法上下起落移動(dòng)而停留在管樁內(nèi)；

（3）沖水施工時(shí)，沖水（氣）管沒按要求進(jìn)行起落移動(dòng)，可能導(dǎo)致沖水（氣）管下端被泥沙堵塞。

5.2處理方法與措施

（1）在施工過程中，應(yīng)當(dāng)盡可能連續(xù)施工，接樁、接管盡量不要耽擱過多的時(shí)間，以免產(chǎn)生管內(nèi)沉積堵管情況發(fā)生。

（2）在施工現(xiàn)場(chǎng)必修保證施工電壓的穩(wěn)定，高壓水泵的正常工作，以確保足夠的水壓，如有條件應(yīng)有備用的高壓水泵等設(shè)備，沖水（氣）管的各節(jié)之間連接時(shí)必須注意安裝防漏墊圈及螺栓擰緊的檢查工作。

（3）在沖水施工時(shí)，應(yīng)當(dāng)讓吊沖水（氣）管的吊車司機(jī)密切注意，沖水管必須按照要求進(jìn)行上下起落移動(dòng)，才能盡量避免沖水（氣）管下端被泥沙堵塞。

當(dāng)發(fā)生沖水（氣）管下端被泥沙堵塞時(shí)，可以加大水壓進(jìn)行沖擊，如無法解決，應(yīng)當(dāng)將沖水（氣）管吊起進(jìn)行拆除清理后重新安裝，才能繼續(xù)施工。

在施工過程中出現(xiàn)的沉樁時(shí)遇到的施工問題，通過我們現(xiàn)場(chǎng)人員的協(xié)作努力，對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行原因分析，共同探討，針對(duì)出現(xiàn)的一些問題提出相應(yīng)可行的預(yù)防措施和處理意見，且準(zhǔn)確的實(shí)施，是樁基施工過程能夠順利進(jìn)行，保證了工程的施工質(zhì)量。

[1]《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）.

[2]《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB202-2002，2008版）.

[3]《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2002）.

[4]《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2002，J220-2002）.

[5]《建筑樁基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（106-2003）.

TU753.3

A

1673-0038（2015）18-0045-02

2015-3-20