摘要：沉管樁具有工藝先進、質量可靠、經濟合理、施工周期短等優勢,適合各種地質條件,本文根據工程實例，探討大口徑沉管灌注樁在地基處理中的應用。
　　關鍵詞：地基處理，大口徑沉管灌注樁，應用
　　1工程概況
　　某工程總用地面積為7913m2．建筑面積為21328m2，地下一層，地上二十三層。該建筑物為框剪結構，六層局部設有轉換層，基礎采用大口徑沉管混凝土灌注樁。由于選種樁型承載力高，安全可靠，造價低廉。對本工程的特殊地質條件有很好的適應性，為建設單位節省了二百多萬的工程投資。
　　2工程地質條件
　　該場地之前為農業耕作區，場地經鉆探揭露，地質剖面從上到下為：耕土、淤泥、細砂、粉質粘土或粉土、粗砂或礫砂、粘土和砂質泥巖。地下水量非常豐富，主要含水層為細砂層和粗砂層，粉質粘土為弱含水層，局部起隔水作用。經對抽水孔粗砂層抽水試驗，其它地層用套管隔開，該層放置過濾管，用每小時4立方水量水泵進行了48小時抽水試驗，水量無法抽干，而且水源不斷，估計一晝夜涌水量大于500立方米。對地下水進行取樣分析，地下水對砼無侵蝕性。
　　該場地中有0.2～6.8米的細砂層,處于飽和狀態，容易液化；有0.3～18.95米粗砂(或礫砂)層，礫砂直徑2～5mm，同樣處于飽和狀態，容易液化,抽水試驗得知水量大，水力作用不平衡，容易發生流砂現象。
　　3選用基礎形式分析大口徑沉管灌注樁的適用場地
　　該工程為高層建筑，而地質狀況中的耕土層、淤泥層、粉質粘土層，承載力低，故排除了天然淺基礎的設計方案，而采用了樁基礎。在樁基礎中，若采用鉆孔灌注樁，樁端必須嵌入微風化砂質泥巖中，樁長一般為25～35m，但在細砂和粗砂層易塌孔。若采用預應力管樁基礎，樁端可嵌入強風化砂質泥巖，所以，必須采用錘擊樁，因靜壓樁很難通過較厚的礫砂層，且穿過較厚的礫砂層時，易發生斷樁。若采用人工挖孔樁，必須采用止水或降水措施，因地下水非常豐富，費用較大，基坑支護可
　　大口徑錘擊沉管混凝土灌注樁宜用于樁端持力層為強風化巖層或堅硬土層的場地；不適用于含水量W≥75％且厚度較大的淤泥地基或高承壓水土層；不宜用于石灰巖地區，且該樁的錘擊能量較大，采用時應考慮噪聲及震動對環境及鄰近建筑物的影響。本場地中淤泥層厚從0.4～5.3米,含水量W=65.2％＜75％，無高承壓水土層，巖層為砂質泥巖，且地處郊處，周圍是農田，鄰近幾百米無建筑物噪聲及震動對環境及鄰近建筑影響較小，較適合采用大口徑錘擊沉管混凝土灌注樁。
　　4設計結果及貫入度的計算公式
　　通過總結過擊使用大口徑錘擊沉管灌注樁的經驗及地質勘察報告，樁端持力層選定為強風化砂質泥巖。本工程采用此種樁型成功與否的關鍵是：樁靴能否順利穿過十幾米的粗砂(或礫砂)，到達強風化砂質泥巖。與施工過大口徑錘擊沉管灌注樁的施工單位交流經驗，總結以往的施工實例，采用穿透能力較強十字型鋼靴及6噸以上的柴油錘，保證能穿過粗砂層。故本工程采用大口徑錘擊灌注樁，其樁端能達到強風化砂質泥巖，滿足設計要求。
　　本工程采用φ700mm樁徑,樁的中心距離取3.5dc根據強風化砂質泥巖的標準貫入試驗,其平均錘擊數大于58擊,確定其樁端巖的豎向承載力標準值為4000kPa。對于可液化的細粗砂層,其樁側阻力的取值在當地標準《大口徑錘擊沉管混凝土灌注樁技術規程》中來考慮可液化土層的影響，根據我國科研成果，結合國內外工程抗震調查結果，考慮地下室底板對抑制下部液化土層噴水涌砂和保持樁基整體穩定的重要作用，取砂層液化折減系數為2/3。將可液化砂層極限側阻力標準值乘以砂層液化折減系數，按《規程》計算出φ700直徑樁的承載力標準值分別為3500KN。根據《規程》里的條款確定其樁身砼強度為C30，試樁的樁身砼強度提高為C35。考慮樁身縱向彎曲的影響，鋼筋籠縱筋采用配筋率為0.6％配筋，通長設置。
　　樁的收錘標準(所謂收錘標準是按規定落錘高度的最后三陣錘每陣十錘的貫入度)，一般是在正式施打樁前，在靠近鉆孔位置進行試沉管，通過試沉管，根據實際的樁管貫入度并綜合考慮設計對各種樁長的樁端持力層標準貫入擊數的要求、樁機性能和地質條件等，由設計、施工等部門共同確定的。但在試沉管前樁基平面布置圖中須注明收錘貫入度，設計人員可根據地質條件、樁型、樁的密集程度、單樁豎向承載力及現有施工條件查有關規范得出。本文通過總結以往的大口徑沉管灌注樁的實際經驗，結臺國外計算公式，對于錘重W≥48KN的機械施打，本文提出貫入度的經驗公式：S=280W×(1+1.1h)/RK-13（4-1）
　　其中：S——貫入度(cm/10擊)。
　　W——沖擊分部錘重(KN)。
　　H——錘落距(m)。
　　RK——樁承載力標準值。
　　報據以上公式，結合地質情況，由設計、施工及地質勘察單位確定該樁的收錘標準為：用7.2T柴油錘施打，落錘高度為2米的情況下，最后三陣錘每陣錘的貫入度不大于50mm。
　　5設計注意事項爰經濟對比分析
　　5.1設計注意事項
　　在進行大口徑錘擊沉管灌注樁設計時應考慮如下影響因素：
　　①樁端持力層首選在強風化巖層或標準貫入擊數為3O～5O擊的堅硬土層，對于持力層租堅硬，其標準貫入擊數大于300擊，而樁端平面以上3倍樁靴直徑的厚度范圍內土層比較弱，其平均標準貫入擊數小于40擊時，會對樁端總阻力有一定影響，設計時應考慮降低樁端的總阻力。一般根據樁端平面以上3倍樁靴直徑厚度范圍內土地層的平均標準貫入數乘0.9～1.0的折減系數，標準貫入擊數大取高值，標準貫入擊數小取低值。
　　②樁端持力層平面以下6倍樁靴直徑范圍內土層的標準貫入擊數不宜低于樁端處的標準貫入擊數，如樁端下臥層存在軟弱夾層時，設計時其樁端阻力應取軟弱下臥層的樁端阻力。
　　③對于樁數超過3根的非端承樁，進行單樁豎向承載力設計時，應考慮群樁效應。
　　④因沉管灌注樁屬于擠土型樁，在沉管過程中可能會產生不同程度高孔隙水壓和土體隆起現象，一般不宜考慮樁承臺與樁基共同作用。
　　⑤當樁穿越較厚松散填土，自重濕陷性黃土，欠固結土層進入相對較硬土層時；或樁周存在軟弱土層，鄰近樁側地面承受局部較大的長期荷載及地面大面積堆載時；或降低地下水位，使樁周土不效應力增大，并產生顯著壓縮沉降時、應考慮由此而起的樁側負摩擦力對樁豎向承載力的影響。
　　⑥為保證承臺的穩定性，減少樁基承受彎矩作用，單樁承臺應在兩個垂直方向設置拉粱，兩樁承臺應在承臺短方向設置拉粱，拉粱頂面宜與承臺面齊平。拉梁高度應按計算確定，一般不小于相鄰承臺中心距的1/15，寬度不宜小于200mm，拉粱的配筋可簡略為：拉梁所承受彎矩的受彎配筋加上拉粱所連接柱子量大軸力的十分之一作為拉力的受拉配筋。
　　5.2經濟對比分析
　　在進行樁基礎經濟分析時，曾設計過鉆孔灌注樁方案，鉆孔樁樁徑為800～1800mm，樁端嵌入徽風化砂質泥巖中0.5m，樁長為25～35m。它與大口徑沉管灌注樁進行經濟分析比較見(表1)。大口徑沉管灌注樁比鉆孔灌注樁節省了250萬元左右的投資，其施工工期可提前半個月，有比較好的經濟效益。
　　表1鉆孔灌注樁與沉管灌注樁的經濟分析
　　樁的類型 砼工程量 單價（元/m3） 總造價（萬元） 單方造價（元/m2） 工期（天）
　　沉管灌注樁 3210 820 263.2 123.4 55
　　鉆孔灌注樁 5140 1000 514 241 70
　　6施工技術措施
　　6.1施工技術措施
　　為了使樁尖能穿過較厚的粗砂層，到達強風化泥巖持力層，保證施工質量，防止斷樁、縮頸，減少震動和擠土的影響，在施工中采取了如下施工技術措施：
　　①樁靴應采用鋼樁靴，并應具有足夠的剛度和強度，鋼板厚度一般為18～25mm，本工程采用20mm厚板，當沉管時發生樁靴損壞，可在樁管內灌入0.2～0.3mm坍落度為180～200mm的C30的混凝土后將樁管抽出，另加樁尖在原位再次沉管，沉管深度宜比第一次沉管減少0.4～0.6m，并基本接近收錘標準。
　　②為減少震動和擠土的影響，保證先施工樁樁身混凝土質量，本工程采取的打樁順序為：先從中間大承臺往四周進行；根據樁的入土深度，先長樁后短樁；根據樁的規格，先大口徑的樁、后小直徑的樁；根據高層建筑塔樓與裙樓的關系，先塔樓后裙樓。
　　③在錘擊沉管完成后，應用低壓探燈檢查孔底是否有進泥進水現象，如有泥土可采用人工清底，有水時用潛水泵抽干。
　　④沉管收錘時應符合試沉管所確定的收錘標準，本工程通過試沉管達到設計規定的持力層后，收錘標準為：用7.2T柴油錘施打，落錘高度為2m的情況下、最后三陣錘每陣的貫入度不大于30mm。
　　⑤本工程鋼筋籠制作時，鋼筋接長采用對焊，箍筋采用點焊，縱向受力鋼筋的焊接互相鋪開，在35倍鋼筋直徑區段范圍內的接頭不得超過鋼筋總數的一半。
　　⑥樁管內灌滿混凝土后，先振動5～10s，再開始撥管，邊振邊撥，每撥0.5～1.0m停拔振動5～10s．如此反復直至樁管全部拔出。為防止斷樁和縮徑樁，應控制撥管速度，在一般土層內，撥管速度不得大于2.5m/min，撥管速度控制在1.2～1.5m/min；在軟弱土層內，拔管速度控制在較弱土層中和軟硬土層交界處的拔管速度不得大于1.5m/min，撥管速度控制在0.6～0.8m/min。灌注樁身混凝土時，每臺樁機每個工作班應留置1組試件。混凝土的充盈系數不得小于1.0，對于混凝土充盈系數小于1.0的樁，應全長復打。成樁后的樁身混凝土頂面標高應不低于設計標高的500mm。
　　6.2施工結果
　　用φ700mm錘擊況管灌注樁能否達到設計的承載力，檢測方法是通過現場靜載荷試驗確定單樁豎向極限承載力標準值。本工程取3支樁做現場靜載荷試驗，3支樁的加載至水載力標準值的2倍時，樁的最終沉降量分別為：8.3mm、6.7mm、9.6mm，均能滿足設計要求。抽查10％的樁作小應變檢測，除少數Ⅱ類樁外均未發現Ⅲ類樁。對建筑物的沉降觀測，從施工到主體工程完工后，最大沉降量為4.3mm，該工程建成后三年多，未發現下沉過大及沉降不均勻引起開裂現象。故該樁在本工程中應用是成功的，采用這種樁型，為建設單位節省了兩百多萬的投資。
　　7結柬語
　　7.1對于樁身周圍存在可液化土層的樁，《規程》中未考慮其影響因素，本文建議在工程中應考慮可液化土層極限側阻力標準值的折減。而通過單樁豎向抗壓靜載試驗確定其承載力亦應根據樁周圍可液化土層極限側阻力標準值乘以土層液化折減系數推算單樁極限承載力標準值。
　　7.2施工的收錘標準一般由設計、施工等部門共同確定，而在施工之前要在圖中注明收錘貫入度的要術，建議按本文的(4-1)式計算收錘貫入度，在試沉管時，根據實際情況與有關單位共同確定。
　　7.3大口徑沉管灌注樁其單樁豎向承載力設計值一般為1500～4500KN左右，適宜在多高層中應用。由于其技術可靠，施工快捷。經濟合理；能穿過較厚的粗砂層，穿透力強，承載力高；采用振動拔管，樁身質量有保證。建議在有條件的地區推廣使用。