錘擊式沉管灌注樁貫入度控制標準（二）
發布時間：2010-01-14 共1頁
3．工程實例
本例為東莞某學校的樁基實際工程。該小區位于東江形成的三角洲平原，屬于沖積地貌，地形平坦，場地土層分層。
設計要求采用錘擊沉管灌注樁，樁端以中細砂層上部為持力層，樁長L＝22ｍ(從場地地坪算起)，樁徑ø＝480mm，單樁承載力標準值為600kN。
沉管貫入度計算：
(1)格氏公式
式中ｅ ——打樁最后階段平均每錘的貫入度，cm；
ｎ ——樁及樁墊材料系數，無樁墊時，n＝0.5；
ε ——恢復系數，無樁帽時ε２＝0.25；
Ｑ ——錘重，kN；
ｑ ——樁、樁帽、樁錘的非沖擊部分重量，kN；
Ｈ ——落錘高度，cm；
Ａ ——樁的橫截面積，cm２；
ｍ ——安全系數，永久建筑為2；
Ｒｋ ——單樁承載力標準值，kN。
根據現場設備情況和設計要求，有關參數取值為：
Ｑ＝30kN, q＝26kN, A ＝1.810ｃｍ２，Ｈ＝100×0.8＝80cm，Ｒｋ＝600ｋＮ
將有關數據代入格氏公式后得：
ｅ＝0.54ｃｍ／擊
(2)廣東打沉管灌注樁公式
式中 ｅ ——打樁最后階段平均每錘的貫入度，cm；
Ｑ ——錘重，kN；
Ｈ ——落錘高度，m；
Ａ ——參數，樁徑ø＝480mm, A＝9；
Ｂ ——參數，樁徑ø＝480mm, Ｂ＝120；
N ——總錘數，此時取800錘；
Ｒｋ ——單樁承載力標準值，kN。
將有關數據代入廣東打沉管灌注公式后得：
ｅ＝0.18ｃｍ／擊
由上述計算結果可知，廣東公式要求較之更加嚴格。該地成功經驗為：對于樁徑ø＝480mm、設備錘重為30kN、設定錘落距為1.0m情況，最后三陣錘擊，每陣10錘，貫入度＜6cm。綜合考慮計算結果和當地成功經驗，設計規定，最后三陣錘擊，要求貫入度控制在6cm／10擊以下。
但在實際施工中，樁管打至設計標高時，部分樁貫入度都超過了設計要求，個別樁多達22～50cm/10錘，距設計要求相差很。為了減小貫入度，對于部分貫入度較的樁采用了灌砂復打，擠密砂土的新方法。考慮到本小區樁基工程量，基樁總數約為3 000余根，為了工程安全和節省投資，并為后續施工提供依據，為此對貫入度較的以及經灌砂復打的樁，選擇了6根樁進行了靜載測試，有關數據如表2、3。
因為此次靜載測試目的并不是做樁的破壞試驗，所以最試驗荷載以滿足設計要求為限。至最試驗荷載時，沒有出現極限特征。
從測試試驗結果看出：(1)該地區的灌注樁沉管貫入度實際值是設計值的2～8倍(至設計標高時)，這時即使不加長樁長或復打，樁的承載力也完全能達到設計要求。可見貫入度設計值偏小。(2)對于貫入度特別的3號樁，經灌砂復打，測試結果表明，樁的承載力也能達到設計要求，且最沉降量仍未超過規范極限值。可見，若嚴格控制貫入度不甚合理分析其原因有以下幾點：
(1)由于構造上的原因，錘擊式沉管灌注樁的預制樁靴比樁管外徑6～8ｃｍ，施工時，土對樁管的擠壓力減少使樁管下沉阻力減少，因而使沉管貫入度增。
(2)成樁后灌注樁的實際樁徑往往比管徑6%～7%，這是因為樁靴直徑較所致。由于實際樁徑擴使得樁的承載力相應增加，因此盡管施工時的貫入度相對較，但靜載試驗加載至最荷載時沉降量仍然較小。
(3)灌注樁的實際樁身表面是凹凸不平的，樁身混凝土與周圍土互相咬合，致使土的摩阻力較預制樁，且施工時樁管的摩阻力小于成樁后的摩阻力。
(4)沉管時由于連續錘擊震動，土體內摩擦角變化很。而在樁身灌注混凝土28天后，進行靜載試驗時，土體結構基本穩定，承載力有一定幅度提高。
(5)灌砂復打對樁周土和樁端土進行了擠密，使樁側摩阻力提高，樁端土的強度提高。
(6)打樁公式適用于預制樁和鋼管樁估算其打樁阻力，將它用于沉管貫入度的計算只是權宜之計。經過綜合分析試驗結果，以及其成因分析，認為可以適當加貫入度的設計值。為了安全起見，后續樁的貫入度控制在2倍設計值范圍內；個別貫入度較的樁，采用灌砂復打的方法，將其控制在相同范圍內。該項工程竣工已近6年，運行正常。這說明當時貫入度控制原則是安全合理的。
4．結論
(1)對于砂土地基，采用灌砂復打，充分利用其擠密效應，是一種經濟有效地減小貫入度的方法。
(2)簡單套用現有的打樁動力公式設計沉管貫入度，有時與工程實際情況不符，將造成工程浪費。
(3)灌注樁貫入度作為一項設計施工指標，應該加以控制，但是應該避免盲目性。在無現場試驗確定單樁承載力的情況下，可以采用這樣的方法：在地質鉆探孔附近，土層分布和各土層的物理力學指標比較準確，宜先在此打樁，仔細做好記錄，在設計標高附近一定范圍內準確測量每10擊的貫入度。綜合分析貫入度的現場施工記錄、設計值，以及當地成功經驗，調整實施的貫入度值，以盡可能地使貫入度控制值趨于合理。
（巖土工程師（）
本例為東莞某學校的樁基實際工程。該小區位于東江形成的三角洲平原，屬于沖積地貌，地形平坦，場地土層分層。
設計要求采用錘擊沉管灌注樁，樁端以中細砂層上部為持力層，樁長L＝22ｍ(從場地地坪算起)，樁徑ø＝480mm，單樁承載力標準值為600kN。
沉管貫入度計算：
(1)格氏公式
式中ｅ ——打樁最后階段平均每錘的貫入度，cm；
ｎ ——樁及樁墊材料系數，無樁墊時，n＝0.5；
ε ——恢復系數，無樁帽時ε２＝0.25；
Ｑ ——錘重，kN；
ｑ ——樁、樁帽、樁錘的非沖擊部分重量，kN；
Ｈ ——落錘高度，cm；
Ａ ——樁的橫截面積，cm２；
ｍ ——安全系數，永久建筑為2；
Ｒｋ ——單樁承載力標準值，kN。
根據現場設備情況和設計要求，有關參數取值為：
Ｑ＝30kN, q＝26kN, A ＝1.810ｃｍ２，Ｈ＝100×0.8＝80cm，Ｒｋ＝600ｋＮ
將有關數據代入格氏公式后得：
ｅ＝0.54ｃｍ／擊
(2)廣東打沉管灌注樁公式
式中 ｅ ——打樁最后階段平均每錘的貫入度，cm；
Ｑ ——錘重，kN；
Ｈ ——落錘高度，m；
Ａ ——參數，樁徑ø＝480mm, A＝9；
Ｂ ——參數，樁徑ø＝480mm, Ｂ＝120；
N ——總錘數，此時取800錘；
Ｒｋ ——單樁承載力標準值，kN。
將有關數據代入廣東打沉管灌注公式后得：
ｅ＝0.18ｃｍ／擊
由上述計算結果可知，廣東公式要求較之更加嚴格。該地成功經驗為：對于樁徑ø＝480mm、設備錘重為30kN、設定錘落距為1.0m情況，最后三陣錘擊，每陣10錘，貫入度＜6cm。綜合考慮計算結果和當地成功經驗，設計規定，最后三陣錘擊，要求貫入度控制在6cm／10擊以下。
但在實際施工中，樁管打至設計標高時，部分樁貫入度都超過了設計要求，個別樁多達22～50cm/10錘，距設計要求相差很。為了減小貫入度，對于部分貫入度較的樁采用了灌砂復打，擠密砂土的新方法。考慮到本小區樁基工程量，基樁總數約為3 000余根，為了工程安全和節省投資，并為后續施工提供依據，為此對貫入度較的以及經灌砂復打的樁，選擇了6根樁進行了靜載測試，有關數據如表2、3。
因為此次靜載測試目的并不是做樁的破壞試驗，所以最試驗荷載以滿足設計要求為限。至最試驗荷載時，沒有出現極限特征。
從測試試驗結果看出：(1)該地區的灌注樁沉管貫入度實際值是設計值的2～8倍(至設計標高時)，這時即使不加長樁長或復打，樁的承載力也完全能達到設計要求。可見貫入度設計值偏小。(2)對于貫入度特別的3號樁，經灌砂復打，測試結果表明，樁的承載力也能達到設計要求，且最沉降量仍未超過規范極限值。可見，若嚴格控制貫入度不甚合理分析其原因有以下幾點：
(1)由于構造上的原因，錘擊式沉管灌注樁的預制樁靴比樁管外徑6～8ｃｍ，施工時，土對樁管的擠壓力減少使樁管下沉阻力減少，因而使沉管貫入度增。
(2)成樁后灌注樁的實際樁徑往往比管徑6%～7%，這是因為樁靴直徑較所致。由于實際樁徑擴使得樁的承載力相應增加，因此盡管施工時的貫入度相對較，但靜載試驗加載至最荷載時沉降量仍然較小。
(3)灌注樁的實際樁身表面是凹凸不平的，樁身混凝土與周圍土互相咬合，致使土的摩阻力較預制樁，且施工時樁管的摩阻力小于成樁后的摩阻力。
(4)沉管時由于連續錘擊震動，土體內摩擦角變化很。而在樁身灌注混凝土28天后，進行靜載試驗時，土體結構基本穩定，承載力有一定幅度提高。
(5)灌砂復打對樁周土和樁端土進行了擠密，使樁側摩阻力提高，樁端土的強度提高。
(6)打樁公式適用于預制樁和鋼管樁估算其打樁阻力，將它用于沉管貫入度的計算只是權宜之計。經過綜合分析試驗結果，以及其成因分析，認為可以適當加貫入度的設計值。為了安全起見，后續樁的貫入度控制在2倍設計值范圍內；個別貫入度較的樁，采用灌砂復打的方法，將其控制在相同范圍內。該項工程竣工已近6年，運行正常。這說明當時貫入度控制原則是安全合理的。
4．結論
(1)對于砂土地基，采用灌砂復打，充分利用其擠密效應，是一種經濟有效地減小貫入度的方法。
(2)簡單套用現有的打樁動力公式設計沉管貫入度，有時與工程實際情況不符，將造成工程浪費。
(3)灌注樁貫入度作為一項設計施工指標，應該加以控制，但是應該避免盲目性。在無現場試驗確定單樁承載力的情況下，可以采用這樣的方法：在地質鉆探孔附近，土層分布和各土層的物理力學指標比較準確，宜先在此打樁，仔細做好記錄，在設計標高附近一定范圍內準確測量每10擊的貫入度。綜合分析貫入度的現場施工記錄、設計值，以及當地成功經驗，調整實施的貫入度值，以盡可能地使貫入度控制值趨于合理。
（巖土工程師（）
