关于引孔施打的预应力管桩在实际工程中的应用

董良凤

(江门市新会建筑设计院有限公司　广东江门　529100)



关于引孔施打的预应力管桩在实际工程中的应用

董良凤

(江门市新会建筑设计院有限公司广东江门529100)

对于某些锤击数大于50击的强风化岩层，可以优先考虑采用引孔施打预应力管桩基础。文章结合某工程引孔施打预应力管桩施工的实际应用，探讨了施工中采用孔径比桩径稍大的引孔打桩的施工方法，并通过该工程施工过程中遇到的问题和采取的处理措施，提出了采用该管桩的若干施工要领。

引孔；修正后的标准贯入锤击数；钻孔清底；复打

0　引言

某些工程，强风化岩不深不浅，且标贯锤击数远大于60，如果直接用锤击法施打管桩，桩长可能只有5～6m。更有甚者，强风化岩层埋藏很浅或已裸露，且N(修正后的标准贯入锤击数，以下同)已达到100、200时，若仍直接使用锤击法，管桩根本打不进去。在这种情况下，因为持力层埋藏深浅不一，想用筏板基础是很难实现的。改用挖孔桩基础也不好，因为中风化岩层埋藏很深，只能采用强风化岩层当持力层，但这样桩承载力比较低，且需要控制入岩深度，施工较为困难，同时存在造价高、施工周期长的缺点。基此，可以考虑采用引孔锤击管桩基础。引孔就是预钻孔，在预钻孔内插桩打桩，这种施工方法业界称为引孔打桩法。引孔打桩的主要目的是减少挤土效应，有时也为了增加桩的入土深度[1]。

对预钻孔沉桩，预钻孔孔径可比桩径(或方桩对角线)小50～100mm，深度可根据桩距和土的密实度、渗透性确定，宜为桩长的1/3～1/2；施工时应随钻随打；桩架宜具备钻孔锤击双重性能[2]。也有与管桩直径一样的孔径，主要看现场的土质情况、桩直径、桩密集程度等因素而定。一般情况下，引孔深度不宜超过12m，如果引孔太深，孔的垂直度偏差不易控制，一旦引孔偏斜，管桩下沉时就沿着孔壁下去，很难纠偏，也很容易发生桩身折断事故[1]。引孔宜用长螺旋钻机钻孔；引孔的垂直度偏差不宜大于0.5%；引孔作业和打桩施工应密切配合，随钻随打，引孔和打桩应在同一个工作台班中完成[1]。施打大面积密集群桩时，应限制打桩速率，沉桩结束后，宜普遍实施一次复打；沉桩过程中应加强邻近建筑物、地下管线等的观察、监护[3]。

在实际施工过程中，施工单位一般会选择孔径比桩径稍大的钻孔机进行引孔施工，即全钻孔辅助沉桩，这样桩很容易施打，施工速度快。全钻孔辅助沉桩主要用于端承桩，如用于摩擦桩会使承载力降低过多[4]。如果孔径比桩径小，同时土质又比较好的情况下，管桩较难打下去，而形成吊脚桩概率比较大。

本文主要通过某引孔施打预应力管桩工程实践，详细介绍其施工过程及其遇到的困难和解决措施，以供同行借鉴。

1　工程概况

某工程位于广东省江门市新会区会城镇，总建筑面积达11 881.74m2，无地下室，地上有两栋塔楼，均为剪力墙结构(17层)。

场地处于丘陵地带，大部分坐落于山谷地带，北部紧靠某山，南部坐落于山坡上，而这次要建造的两栋塔楼就在地块的南部山坡上。场地地面起伏不平，钻孔地面黄海高程为12.48m～14.94m，钻孔揭露强风化岩层岩面起伏较大，部分埋深3～4m，而部分区域已露出地表，钻孔柱状图详见图1～图3。

该工程最初计划采用挖孔桩基础，选取强风化岩层为持力层，但由于挖孔桩劳动强度较大，安全性较差且施工速度慢，成桩周期较长、造价大，经多方协商后，建设单位同意改用引孔施打预应力管桩基础。

该工程管桩施工不能直接采用锤击法，因为根据以往的工程经验，锤击式预应力管桩一般可打入N≤50的强风化岩层，而该工程岩层的N远大于50，若直接采用锤击法，可打入的桩长不能满足设计要求，因此采用引孔施打的预应力管桩基础。

2　施工过程及采取措施

该工程采用长螺旋钻机引孔打桩，选用孔径比桩径稍大，且钻孔和锤击是分开的2台机进行管桩沉桩施工，引孔垂直度偏差控制为不大于0.5%；采用的是AB型PHC500管桩，设计选取的桩承载力Qt=1 600kN。

施工工艺流程：钻机组装调试→施工放线定位桩位及高程→相关人员复核、验收建筑物轴线、桩定位→钻机就位→钻杆对正桩位→调整钻杆垂直度→开动电机钻孔→测量孔深→记录备案→孔口临时覆盖保护→锤击桩基施工。

预钻孔施工时，引孔长度按设计要求(该工程引孔长度均小于12m)，当钻杆落到预定深度后便开始提钻清孔，清孔时钻杆为反方向旋转，向上提土，清孔完毕后及时清理地面附近余土，钻孔机移位后，锤击的桩机跟着就插桩施打(对部分未能及时施打管桩的预钻孔采用厚钢板做好孔口临时保护)。

引孔施工的成孔达到设计标高后，对孔深、孔径、孔壁垂直度、孔底浮土厚度等进行检查。检测前准备好检测工具，测绳等。检测孔底浮土厚度的检孔圆板测绳采用钢丝测绳，测绳直接绑扎在检孔圆板与检孔钢筋顶面；做孔底浮土的检测时，把检测器放下去，记录检测圆板上测绳的长度，记录检孔钢筋加测绳的长度，钻孔深度与检测工具总长度的差值就是浮土厚度(该工程要求孔底浮土厚度宜≤100mm)。

该工程在初期施工过程中发现有一小部分管桩虽然满足贯入度收锤标准，但仍打不到底，形成吊脚桩(打入桩长小于钻孔深度)。经核查，吊脚深度为0.5m～1.8m不等。综合多方数据，分析吊脚桩形成最有可能的原因是：(1)钻杆反向旋转提土时，因提升速度及钻机机身稳定性没有控制好，部分提起的土又掉下去，孔底浮土没有清干净，且没有检测孔底浮土厚度，从而造成桩打不到钻孔底部； (2)在插入管桩过程中，孔壁被扰动，孔壁土跌落孔底；(3)现场记录员工作失误导致钻孔深度记录数据失真。

随后，对这些桩(包括打到底的，吊脚的)进行全面复打(在管桩第一次施打完毕10d之后进行)。现场记录显示，复打可继续沉桩0.2m～0.6m不等，第一次复打之后吊脚深度约为0.3m～1.4m，其后又对部分管桩进行第二次复打。后来这些吊脚桩有的打到底了，有的却还有0.5m～1m左右才到底。施工方为了稳妥起见，经业主及设计同意后，在有吊脚桩的承台进行补桩处理，以降低承台内平均单桩承载力，让桩承载力留有富余。

而且，针对之前出现的钻孔清底不干净问题，采取了必要的处理措施：引孔时进行2次或3次清底，即钻完孔反旋上去之后，钻杆又旋转下到孔底，然后直接缓慢提起(此时钻杆不旋转)，速度控制在2.0m/min以内，土在钻杆叶片上被带了上来(必要时钻头要用水喷湿，增大附着力)，把孔底的浮土尽可能清除。在插桩时，要求施工单位必须调整好吊起管桩的垂直度后再缓慢插桩，做到不扰动或少扰动孔壁，同时要求施工单位做好施工组织计划，保证引孔和打桩在同1台班内完成。施工单位在严格按上述要求进行引孔施工后，管桩都能打到孔底，不存在吊脚桩。该工程绝大部分桩能打到钻孔深度以下0.5m～1m，甚至是1.8m，但有少量桩只能打到钻孔深度，即使对桩进行复打，最后的桩长大概也是10m～13m，原因可能是部分孔底的土质已非常坚硬。

3　静载试验结果

在完成桩基的施工之后，检测单位对桩进行单桩竖向抗压静载试验。试验在管桩施打完毕间歇时间不小于25d后进行，这时桩周土已基本闭合，土对桩已产生摩擦力，试验数据真实可靠。该工程抽取了3根桩，其中1根是吊脚桩，吊脚深度为0.5m(引孔深度为13m，最后打入桩长度为12.5m)。试验结果显示均满足设计要求，试验数据详图4～6。

从3根桩的试验数据可以看出，1号桩在荷载为3 200kN时，总沉降量为11.82mm，2、3号桩是14mm，均小于规范要求的40mm，所以桩承载力取Qt=1 600kN满足设计要求。对于1号桩，吊脚深度为0.5m，但试验总沉降量只有11.82mm，分析原因最有可能的是引孔时钻杆反向旋转提土过程中，钻杆提升速度及钻机机身稳定性没有控制好，部分提起的土又掉下去，且插桩时垂直度没有调整好，较多孔壁土受扰动滑落加剧孔底浮土的积聚(浮土土质较好)，后来打入桩把桩底浮土夯实(充分压实后的厚度为0.5m)，因孔底土体已被充分夯实，故静载试验时总沉降量不大。

4　结论

(1)虽然规范建议对于引孔施打的预应力管桩，可采用孔径比桩径小50～100mm，但在一些特殊工程地质条件下，如场地坐落在山坡上，持力层土质很坚硬，N=70～100甚至几百，桩端承载力比较大的土质环境中，虽然施工时采取的引孔直径比桩身直径稍大，在桩身摩擦力较小的情况下，桩的承载力仍然可以满足设计要求。

(2)对于孔径比桩径大的引孔打桩，桩承载力宜适当降低，因为土对桩的摩擦力较小，取高了偏于不安全。有条件的可先进行工程试桩，通过实测的静载试验数据来指导设计及施工。

(3)引孔施工过程中，钻杆反向旋转提土时，要控制好提升速度及钻机机身稳定性，避免提起的土又掉下去，必要时可使用钻孔机2次或3次清底；2次或3次清底时钻杆旋转下到孔底后直接缓慢提起(速度控制在2m/min以内)，必要时可喷湿钻头，增大附着力。同时要以认真、负责的态度做好数据记录，现场数据记录员人数不应少于2个，相互校对，保证数据的真实、可靠；孔底浮土厚度要满足设计要求，宜≤100mm。

(4)在插桩时，必须调整好吊起管桩的垂直度后方可缓慢插桩，做到不扰动或少扰动孔壁。同时要求引孔和打桩在同1台班内完成。

(5)引孔打桩沉桩结束后，宜普遍实施一次复打。

[1]DBJ/T15-22-2008 锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程(广东省标准) [S]. 广州,中国建筑工业出版社2008年.

[2]JGJ94-2008 建筑桩基技术规范[S]. 北京:中国建筑工业出版社,2008.

[3]刘金砺，高文生，邱明兵.建筑桩基技术规范应用手册[M]. 北京:中国建筑工业出版社,2010:359-359.

[4]史佩栋，高大钊，桂业琨.高层建筑基础工程手册[M]. 北京:中国建筑工业出版社,2000:426-426.

董良凤(1981.11-),女，学士，工程师，主要从事结构设计方面的工作。

About drilling holes was playing prestressed concrete tube piles in practical engineering application

DONGLiangfeng

(Jiangmen Xinhui architectural design institute Co., LTD,Jiangmen 529100)

In this paper, combined with the practical application of the prestressed concrete tube piles in a project, the method of the driving piles in the holes were discussed.The diameter of these holes is slightly larger than the piles to ensure the piles can be drived in the strong weathered rock with high hammer hitting number.The length of the piles meets the design requirements.The reliability was verified by way of field static load tests.The solutions or measures for the issues encountered in process of construct were proposed which these can be taken for reference by our home colleagues.

Drilling holes; The revised standard penetration number; Drilling stripping; After playing

董良凤(1981.11-),女,工程师。

E-mail:99369660@qq.com

2015-11-30

TU473.1

A

1004-6135(2016)02-0083-04