钱塘江沿岸粉土场地锤击法沉桩影响分析

2010-04-14苏武彪方爱英丁晓光

山西建筑 2010年13期

苏武彪方爱英丁晓光

1 工程概况

杭州汽轮集团博世厂房位于杭州市钱塘江沿岸的滨江区，场地浅部15 m～20 m以粉土层为主。最大单柱荷载要求2 000kN/柱，拟采用预应力管桩，锤击法沉桩，多桩承台，桩径 500，设计单桩承载力要求710 kN，桩长8.0 m，采用桩长控制。

2 场地土层特征及单桩承载力

场地土层特征:①层耕土，松软，层厚0.50 m，力学性质差;②层粘质粉土，稍密，层厚1.00 m，力学性质一般;③层淤泥质粉质黏土，流塑，层厚 1.50 m，高压缩性;④层粘质粉土，稍密，层厚3.20 m，力学性质一般;⑤层砂质粉土，中密～密实，层厚12.0 m，力学性质较好;⑥层淤泥质黏土，厚度约15 m，高压缩性。

根据邻近工程经验，采用φ 500预应力管桩，选用⑤层中密～密实状砂质粉土作桩端持力层时，桩长8.0 m，静压桩压力值在750 kN～800 kN，根据勘察报告，采用单桩极限承载力计算公式Quk=μp∑qsikli+qpkAp计算，单桩承载力在720 kN左右，与工程经验相吻合，可以满足设计要求。

3 试桩情况分析

本工程在沉桩过程中出现了明显的砂土液化现象，由于每个承台一般都有2根～3根桩，在打桩反复振动过程中少量桩出现了桩顶冒泥浆等现象，甚至个别桩出现轻微上浮现象。

表1 91号桩单桩竖向抗压静载试验结果

根据《建筑桩基检测技术规范》，单桩竖向抗压静载试验检测前的休止时间:砂土不少于7 d。以91号桩的检测结果为例，从表1及图1可以看出，91号桩荷载增加至第6级沉降量突然增大。根据《建筑地基基础设计规范》符合下列条件之一视为达到承载力极限值可终止加载:1)当荷载—沉降(Q—s)曲线上有可判定极限承载力的陡降段，且桩顶总沉降量超过40 mm;2)ΔSn+1/ΔSn≥2，且经24 h尚未达到稳定;3)25 m 以上的非嵌岩桩，Q—s曲线呈缓变形时，桩顶总沉降量大于60 mm～80 mm;4)在特殊条件下，可根据具体要求加载至桩顶，总沉降量大于100 mm。

静载荷试验结果表明91号桩的单桩极限承载力分别为432 kN，远未达到710 kN设计要求。

4 复测检验

周边场地多采用静压法施工，均未发生过类似的情况，经多方协商采用了再次复测的办法对桩基础进行了检验，从打桩完毕第45天复压结果见图2，表2。

表2 91号桩复测单桩竖向抗压静载试验结果

5 锤击法沉桩影响分析

通过邻近工程及先后试验的对比分析，不同的沉桩方法对单桩承载力在一定的龄期时间内存在较大的影响，工程中单桩承载力在规范所定的时间内未能满足设计要求，采用锤击法施工为直接影响原因。通过分析比较，认为导致承载力偏低的因素有:1)锤击施工液化影响，桩周土未完成重新固结，桩周土摩阻力不能充分发挥;2)锤击施工过程中，相邻桩距离近，相互作用、持续作用的影响;3)挤压作用孔隙水位抬高、打桩振动，加速了桩身周边砂土的液化;4)桩长较短，整个长度范围内容易受到锤击振动的影响。

6 如何避免不利因素

预应力管桩锤击法沉桩对砂性土场地单桩承载力的影响主要是由挤压作用、振动作用以及孔隙水压力之间的相互作用而产生的。当采用静压法施工时，则容易出现挤土效应、孔隙水压力增大、沉桩困难等，但可以通过增加压桩机配重等办法解决。当桩长较长需要穿透粉砂土层时，则可以采用锤击法施工，利用振动对土层的影响，加大桩的穿透力。要降低锤击法沉桩对砂性土场地单桩承载力的影响主要应从减少振动、降低孔隙水压力方面考虑，可以采用以下措施:1)设置一定数量的应力释放孔，消散孔隙水压力;2)合理安排打桩顺序及打桩速率，作好孔隙水消散工作，减少相互作用、持续作用的影响;3)采用有效办法降低地下水位，减少孔隙水的影响;4)采用静压法施工。