超长送桩在锤击管桩施工中的运用

任 冶 吴庆成



超长送桩在锤击管桩施工中的运用

任 冶 吴庆成

福建东辰岩土基础工程公司

介绍某工程的场地岩土层分布，对锤击管桩传统工艺施工存在问题进行分析，提出在锤击管桩施工中运用超长送桩方案，保证工程施工的顺利。

场地 锤击管桩 超长送桩

1 工程概况

某工程紧邻江滨，场地岩土层分布为：①杂填土，平均厚度7.50m；②淤泥（夹砂），平均厚度2.8m；③中砂，平均厚度5.07m；④淤泥，平均厚度13.86m；⑤粉质粘土，平均厚度4.20m；⑥细中砂，平均厚度11.30m；⑦粉质粘土，平均厚度2.65m；⑧粉砂，平均厚度11.25m；⑨卵石，平均厚度8.91m。

该项目基础采用PHC高强度管桩，桩径Ø500mm，平均桩深38m，设计工程桩数量为4607根。设计取第⑨层卵石层为PHC管桩持力层，要求全断面进入持力层≥0.5m，并采用持力层和贯入度双控成桩。由于场内地层存在厚砂层，静压沉桩无法穿透，所以用锤击法成桩施工。

2 存在问题

本工程设计二层地下室，桩顶标高为罗零-2.3m~-3.9m，与场地罗零6.3 m之间相差约10m。通常锤击管桩送桩杆长度为4m左右，按传统工艺施工存在以下几个问题：

（1）每根桩需砍桩6m左右，本工程共有4600多根桩，共应砍桩约2.8万m，每m管桩材料单价按198元计算，仅材料费500余万元，造成巨大的管桩材料资源浪费及工程造价的增加。

（2）由于桩出露设计桩顶标高太长，在基坑开挖过程中难免会因土体推移或机械设备运作过程失误造成断桩或桩体移位等质量事故。

（3）土方开挖过程中因大量超出桩顶标高的桩及砍桩处理，机械作业空间受到很大限制，严重影响机械工效且需要大量的人工配合，大大拉长基坑开挖的时间，并增加基坑开挖费用。

3 解决方案

为解决以上问题，参建各方积极探索,有效沟通，提出两个解决方案。

3.1 先行降低场地标高或基坑开挖

本方案技术上可行，但存在以下几个的问题：

1)本工程场地①、②层分别为平均7.5m厚的杂填土及2.8m厚的淤泥，降低后场地承载力将大大降低，无法满足桩机施工需要；

2)施工期间正值雨季，场地排水难度极大；

3)管桩施工为本工程施工进度关键线路上的关键工作，降低场地标高前必须先施工基坑的支护结构，拉长了关键线路，无法满足合同工期；

4)基坑的内支撑将严重阻碍管桩的施工。

由于该方案存在的严重缺陷，先行降低场地标高或基坑开挖方案不予考虑。

3.2 采用加长送桩杆进行超长送桩

从理论上说，采用加长送桩杆进行超长送桩可以解决以上所有问题，但没有先例，缺少实践经验，在质量及安全方面存在一定风险。为克服这方面的不足，项目部组织专家组论证并有针对性地进行试打桩。试打桩过程中充分积累过程控制经验，参建各方一致同意采用加长送桩杆进行超长送桩方案，但认为应处理好以下几个问题：

3.2.1确保工程桩的垂直度

底桩（第一节桩）就位后对中调直，这道工序对成桩质量起到关键作用。“调直”：一要使桩身垂直；二要使桩身、桩帽、桩锤的中心线重合。测量管桩桩身包括打桩导杆的垂直度，用2台经纬仪在离打桩机15m以外成正交方向进行观察，当垂直度偏差不大于0.4%（规范要求0.5%）时方可开锤施打。桩打入过程中修正桩的角度较困难，因此就位时应正确安放，开始应轻轻打下，必要时要拔出重打。

重视送桩器制作、使用和维护。送桩器身做成圆筒型，并应有足够的强度、刚度和耐打性；上下两端面应平整，且与送桩器轴线垂直，器身弯曲度不得超过0.1%；送桩器下端应设置套筒，套筒深度应为300～500mm，内径应比管桩外径大20～30mm。送桩作业时，送桩器套筒内设置硬纸板或胶合板衬垫，衬垫经锤击压实后的厚度不小于50mm。

送桩器的下端面设置排气孔，排气孔不小于管桩内径的1/10，使管桩内腔的空气与大气相通。送桩作业时，便于管桩内腔中的水分和空气外溢，否则管桩容易产生竖向劈裂裂缝。

由于送桩器过长，在施工过程中不断锤击，可能会造成送桩器变形。因此需定期对送桩器的外观形状、顺直度和送桩器的桩帽进行检查，确保无恙。现场确保每台机有2根以上的合格送桩器，对变形的送桩器，应及时进行修复，以保证工程质量。

3.2.2柴油锤油门控制

采用锤击法沉桩时，当桩锤锤击桩头时就产生一个沿桩身向下传播的压缩应力波。应力波的最大强度主要取决于桩锤的锤击速度，而锤击速度与锤的落距的平方根成正比，特别是超长送桩器在施工过程中可能会产生一定程度的弯曲及管桩垂直度的偏差，因此更容易发生送桩器与桩之间非面接触状态。为防止桩受锤击时过大的冲击应力而使桩头打烂击碎，本项目遵循“重锤低击原则”，选用62型柴油锤，柴油锤运作时，油门一般只开二档，最多开三档（当地层无法穿透时），这样桩不易被打碎，锤也不易损坏。

3.2.3收锤控制

因为送桩器与桩头的连接不是刚性的，锤击能量在这里的传递不顺畅。所以同一大小的冲击能量，直接作用在桩头上，测出的贯入度要大一些，装上送桩器施打测出的贯入度小一些。根据现场试验，贯入度的大小还跟送桩器的长短有关系，因此试打桩标准中，给予贯入度一定的调整空间以保证每根桩的成桩质量。本工程在打桩过程中对照地质报告，在桩长辅助控制的前提下，以贯入度控制为主，收锤最后三阵贯入度控制3～5cm/10击。

4 结语

本工程根据设计及规范要求分别进行低应变动力检测、抗压静载检测、抗拔桩检测，显示结果为：Ⅰ类桩1391根，占91.33%，Ⅱ类桩132根，占8.67%，均无Ⅲ、Ⅳ类桩；受检测各桩的单桩竖向抗压极限承载力均≥5000kN，满足设计要求；受检测各桩的单桩竖向抗拔极限承载力均≥1400kN，满足设计要求。

通过超长送桩器的施工实践，项目部不但按期保质保量完成施工任务，为业主节约了大量成本，避免了资源浪费，更重要的是加深了在特殊情况下桩基施工的认识，锤击管桩施工质量控制、工程技术、装备能力及工程技术人员解决问题的水平等方面的综合素质都得到了提升，为探索管桩施工超越现有水平提供了有益的尝试。