全套管取土桩的优化设计

建筑理论与设计　全套管取土桩的优化设计　摘要：结合龙岩永定地区某高层综合楼桩基工程实例，简要介绍通过全套管旋挖取土桩解决对邻近建筑的振动影响，并采用桩　端后注浆提高桩基承载力，从而达到缩短工期、降低造价的效果，为同等类型场地条件的工程的基础设计及施工提供参考。　关键词：桩基工程；全套管旋挖取土桩；后注浆；设计优化　１工程概况　本工程工艺流程为：圆砾乱石层以上土层旋挖取土——高频锤或双回旋　下套管——管内旋挖取土——持力层清渣——下放钢筋笼——水下灌注混　本工程占地面积１６６６．３２平方米，地下２层，地上ｌ８层，总高度为５５．６米，总　凝土——拔出钢套管——回填空孔——成桩——桩端后注浆　建筑面积为２１９４６平方米，主体采用防震缝，分为１＃、２＃及３＃三栋楼。地下室主　要为停车库和设备用房，地上为商业、住宅为一体的综合楼。主楼采用框架一　剪力墙结构。基础采用冲（钻）孔灌注桩，桩端持力层主要为中风化花岗岩。　２存在的问题　现基础已完成２＃及３＃两栋楼，因１＃楼地理位置靠近三层民宅，砖混结构，　没有采取圈梁和构造柱等基本的抗震措施，外墙面已有局部剥落，基础埋置　较浅，稍微的震动，就可能产生裂缝，造成安全事故。１制娄最外边建筑边线离　民宅最小仅５米。采用冲（钻）孔灌注桩时，对周边的房屋影响比较大，经过２根　试桩，周边居民反映墙体有振动，白灰剥落，随即现场停止施工，经甲方、监理　及设计商讨，建议更改桩型。　３推荐桩基：全套管旋挖取土桩＋桩端后注浆　３．１本工程的地质条件　根据本次勘察资料，基底下主要分布有含泥圆砾卵石⑦、残积砂质粘性土　⑧、全风化花岗岩⑨、强风化花岗岩⑩、中风化花岗岩⑩，本工程原设计采用冲　（钻）孔灌注桩，选用中风化花岗岩⑩做桩端持力层，冲（钻）孔嵌岩桩具有较强　穿透能力和较高单桩承载力等优点，但因本场地上部的含卵石粉质粘土④、含　泥圆砾卵石中的卵石以及穿插于基岩中风化强度较高的脉岩，影响成桩，且桩　底沉渣容易使混凝土夹泥或离析、断桩。该场地地处城市中心，与ｌｆ缶近建筑较　近，桩基施工时的噪音、振动对环境的影响较大，已对临近民宅产生影响。经过　多种桩型比较，决定采用全套管旋挖取土桩＋桩端后注浆，提高单桩承载力。　３．２全套管旋挖取土桩工艺原理　其原理是采用大激振力高频液压振动锤的加压进行钢外管沉人施工，配　合振动时专用装置实现最大幅度地增加钢管穿透地基土的能力。然后利用旋　挖钻机孔内取土至设计标高、清孔安放钢筋笼后浇筑混凝土成桩，最后通过高　频液压振动锤拔出钢外管，同时振动密实桩身混凝土，从而实现全套管旋挖取　土灌注桩。高频振动因其振幅较小，传递过程衰减较快，对周围环境影响小，因　此，对本基础离民宅较近，适宜采用。当桩端承载力不够时，可采用桩端后注浆。　３．３工艺特点　除传统旋挖钻孔工艺的特点外，全套管旋挖取土桩还有如下特点：　（１）施工速度快。采用全套管旋挖取土，不会塌孔，对旋挖钻斗提升速度无　限制，极大的提高了旋挖工作效率。　（２）无环境污染。采用全套管旋挖取土桩，不需要泥浆护壁，场地清洁，无　泥浆污染。　（３）振动影响小。高频振动因其振幅较小，传递过程衰减较快，对周围环境　影响小。　３．４施工工艺：　（１）高频振动打人内、外管，土进入内管　ｆ２）内管沉至设计标高　（３）高频振动拔出内管，土与管一起提出（４）振动排土，清理孔内沉渣　（５）吊放钢筋笼　（６）浇筑混凝土　（７）高频　３．５基桩设计　原设计为冲（钻）孔灌注桩，直径有８００ｍｍ、１０００ｒａｍ、１２００ｍｍ及１５００ｍｍ四　种。现改用全套管旋挖桩。因场地有含泥圆砾卵石层，８００直径采用旋挖不易　成孔，将原直径为８００ｍｍ改为直径１０００ｍｍ，直径为１５００ｍｍ的单桩改为２根直　径１０００ｍｍ，减少桩的直径种类，也方便施工，桩端持力层为强风化花岗岩。根　据勘察报告钻孔揭示，原平均成孔深度３３．１ｍ，其中土层成孔深度２０．４ｍ，岩层　成孔深度１２，７ｍ，有效桩长２４．】ｍ，现平均成孔深度２１．４米，有效桩长大大缩短　为１２．４ｍ。可有效缩短工期，并节约工程造价。具体详见下表　前后桩长比较　ｉ嚣　彳Ｌ【＿ｌ标高　桩标项高　强　高风化　高标　中风化　虚标　进力层＾持槔　　　成孔踩度（ｍ）　有教桩长　土供　岩层　台计　强风化　巾风化　ｆ　ｚｆｃ５２　１７５．５０　ｌｆｉｌ　７６　１５ｌ　Ｏ１　ｌ　Ｏ　３４．５　２５　Ｓ　ｚｌ【５３　１８５．３１　ｌ７ｔ　５Ｏ　ｌ６８　８ｌ　ｌ５５　１ｌ　１　Ｏ　３Ｌ　２　ｚｘ５４　１８５．１４　１７５　５０　１６６　４４　１５３　２４　ｌ　Ｏ　１８．　ｌ４．２　３２　９　ｌＯ．１　２３　３　ＺＫ５ｇ　１８３　９６　１７ｆｉ　５Ｏ　１６４　８６　ｌ５ｌ　２６　ｌ　Ｏ　１９　ｌ　３３　７　１ｌ　６　２５　２　ｚｌｃ８Ｏ　１８５．４０　１７５．ｒｉｏ　１６６．６　ｌＳ２．７ｏ　ｌ　Ｏ　ｌ８　８　３　７　９　９　２３．８　Ｚ　１８３．８５　１７ｆｉ．ｓｏ　１６３１５　ｔ５１．４５　ｌ　Ｏ　２０．７　ｌ２　７　１３．４　２ｔｌ　Ｚ№　１８３．驰　１７５．５０　１５７　ｏ８　１５２．２８　ｌ　Ｏ　２６．５　５　８　１９．４　ｚ４　２　平均　１Ｈ．５３　１７５．５０　ｌ斛．１Ｏ　１５２．４４　１．Ｏ　２０　４　１２　３３．１　ｌ２．４　２４　１　前后桩数统计　桩径（ｍ）　琢桩数　现桩数　０．８　ｌ２　｛　１．０　１２　４０　】．２　１０　１Ｄ　１．５　８　｝　总计　４２　５０　３．６后注浆　３．６．１作用机理：　ｆ１）沉渣和泥皮的固化效应。对于粗颗粒沉渣被固化为中低强度混凝土，　对于细粒沉渣被固化为网状结石复合土体，端阻力由此提高。桩身表面泥皮　因水泥浆的物理化学作用而固化，侧阻力由此提高　（２）渗入胶结效应。当为粗粒土（卵石、砾石、粗中砂）因水泥浆的渗人胶结　而使其强度显著提高　（３）劈裂加筋效应。当为细粒土（粘性土、粉土、粉细砂）因水泥浆的劈裂注　入而形成网状加筋复合土体。　ｆ４）扩底扩径效应。桩底表面形成紧固于桩体的１０～５０ｒａｍ厚水泥结石　层，起到扩底扩径效应。　（５）沉降量的减少。土体刚度加强使桩沉降量减少。　３．６．２实际应用　根据《建筑桩基技术规范》（ＪＧＪ　９４—２００８）第５．３．１０条规定：取强风化岩的　端阻力增强系数为２．０。取勘探￣ＬＺＫ５２计算，直径１０００按２１．４米桩长估算其承　载力特征值可达４９５０ＫＮ。持力层改为强风化花岗岩，桩长调整为ｌ４．７米后，承　载力特征值为３０００ＫＮ。采用桩端后注浆工艺时，根据公式５．３．１０计算，桩基承　载力特征值为５２００ＫＮ。桩基承载力在注浆后提高了７３％，也大于原方案的　４９５０ＫＮ。因此本工程先进行两根后注浆灌注桩的施工，并进行静载实验以检　测桩基的单桩极限承载力。　３．６．３注浆控制标准　（１）浆液配比：注浆采用４２．５普通硅酸盐水泥浆，水灰比宜为ｏ．７～０．９。　（２）注浆压力：注浆压力宜为３—１０ＭＰａ。　‘５５‘