双层套筒清摩阻方法及其在昆明恒隆广场试桩工程中的应用

孙献慧，冯静杰，柯可兴

（广州中煤江南基础工程公司，广州 510170）

双层套筒清摩阻方法及其在昆明恒隆广场试桩工程中的应用

孙献慧，冯静杰，柯可兴

（广州中煤江南基础工程公司，广州 510170）

为消除基坑开挖段土层与桩之间侧摩阻力，对采用单桩竖向静载荷试验确定单桩竖向极限承载力特征值的影响的方法进行论述。介绍了双层套筒消除摩阻力的原理。结合昆明恒隆广场试桩工程实例，详细说明了双层清摩阻套筒的组成、施工方法及保证措施。测试结果进行分析表明，采用双层套筒清摩阻方法成功的消除了开挖段桩身侧摩阻力。最后对应用双层套筒清摩阻方法时的注意事项进行了总结。

桩基础；试桩；双层套筒清摩阻方法

0 前言

为保证桩基设计的可靠性，规定除设计等级为丙级的建筑物外，单桩竖向承载力特征值应采用单桩竖向静载荷试验确定，单桩抗拔承载力特征值应通过单桩竖向抗拔载荷试验确定[1]。对于有地下室的桩基础工程，在基坑开挖至设计基坑底标高时进行试桩，采用单桩竖向静载荷试验得到单桩竖向极限承载力，除以安全系数后确定单桩竖向承载力特征值的结果最为准确。在工程实践中，因为受总体规划、招标进度、水文地质条件、工序安排、工期等因素的制约，往往不能实现基坑开挖后在基坑底试桩、试验，所以基坑开挖前在原地面试桩、试验就在所难免。在这种情况下，采用单桩竖向静载荷试验得到的单桩竖向极限承载力数据中就包含了基坑开挖段土层与桩之间侧摩阻力对有效桩长范围单桩竖向极限承载力的影响。我们必须考虑消除这一影响，确定有效桩长范围单桩竖向承载力特征值。

本文仅就如何消除基坑开挖段土层与桩之间侧摩阻力对采用单桩竖向静载荷试验确定单桩竖向极限承载力特征值的影响的方法进行论述。通常采用的处理方法是经验参数法[2-3]，即根据岩土工程勘察报告提供的工程地质情况对应土的物理指标与桩侧摩阻力标准值之间的经验关系，计算开挖段桩侧摩阻力，再用单桩竖向静载荷试验确定的单桩竖向极限承载力减去计算所得开挖段桩侧摩阻力，从而得到有效桩长范围单桩竖向极限承载力。采用这种方法需要解决的核心问题是经验参数的收集、统计分析，要涵盖不同桩型、地区、土质，即必须要有足够大的样本数据，才能得到相对可靠的数据。

还可以采用原位测试法[2]，即采用原位测试中的静力触探法，利用双桥探头测得侧壁的总摩擦阻力。静力触探是将金属探头用静力以一定的速度连续压入土中，测定探头所受到的阻力。静力触探与桩的入土过程非常相似，可以把静力触探看成是小尺寸打入桩的现场模拟试验；但是静力触探法只能用于地基基础设计等级为丙级的建筑物。

本文将介绍一种使用范围广泛，可以取得较为精确试验结果的方法——双层套筒清摩阻方法，并对其在工程实例中的应用进行详细说明。

1 双层套筒清摩阻方法原理

双层清摩阻套筒由外套筒和内套筒组成，外套筒与土层接触，内套筒与桩身接触，外套筒和内套筒之间有间隙，外套筒长度范围内桩身与土层无接触，从而起到消除外套筒段桩身侧摩阻力的作用。

2 工程实例

2.1 工程概况

昆明恒隆广场项目北至东风路、西至北京路、南至尚义街、东至尚义巷，占地面积约5万m2，拟建建筑包括1栋300 m高的塔楼，1栋180 m高塔楼，1栋152 m高塔楼及8层的商业住宅，总建筑面积约40万m2。本工程采用钻孔灌注桩基础。

本人所在单位于2012年承接了该项目的试桩工程。试桩分为Φ600 mm、Φ1 000 mm两种类型。Φ600 mm的为普通灌注桩，Φ1 000 mm的为后压浆灌注桩。试桩合计30根，有效桩长为30～70 m，总桩长为54～98 m（表1）。

表1 钻孔灌注桩基础试桩Table 1 Bored pile foundation piling test

2.2 双层清摩阻套筒的制作及安装

（1）双层套筒的规格、材料。根据本工程试桩的特点，对双层套筒进行了详细设计，如图1所示。

外套筒和内套筒均采用钢板卷制而成。设计时考虑到套筒加工时存在椭圆度，并且在焊接过程中存在焊接变形量，在制作过程中会产生误差，会因椭圆度等加工误差影响圆周空间的大小。为了保证吊装外套筒和内套筒的同心度及垂直度，内外筒间的净空设定为77 mm，外筒与内筒间设置了导向定位板。

导向定位板采用厚度10 mm钢板制作，长500 mm，高69 mm。导向定位板沿内套筒外表面设置，圆周平面内均匀设置4道，桩长方向间距5～6 m。

套筒尺寸：对于Φ1 000 mm的桩，外套筒外径Φ 1 260 mm，壁厚12 mm；内套筒外径Φ1082 mm，壁厚10 mm；外套筒长度28 m，内套筒长度29.2 m。对于Φ600 mm的桩，外套筒外径Φ860 mm，壁厚12 mm；内套筒外径Φ682 mm，壁厚10 mm；外套筒长度24 m，内套筒长度25.2 m。

（2）双层套筒的加工制作。由于外套筒和内套筒圆环整体长度最长达29.2 m，故采用了三辊卷板机分节制作，转运至焊接场地后，按相应顺序将外套筒和内套筒各节焊接组装为一体。

焊接场地是经全站仪、水准仪测定的水平作业平台，长25 m，使用角钢、钢板制作，用钢架固定于混凝土基础上。

按顺序分节转运到位后，由人工调整各节位置，直至完全对中。由2人同时对称施焊，先点焊固定，再焊接完成。焊接采用V型坡口焊缝。

（3）现场安装。以Φ600 mm的抗压桩为例进行介绍：安装外套筒，旋挖钻机先使用Φ1000 mm大直径钻头成孔至设计基坑底标高面上200 mm处，再换直径Φ600 mm小直径钻头成孔至设计基坑底标高面下500 mm处，然后使用100 t履带式吊车起吊外套筒，放入孔内。安装过程中需要使用全站仪进行孔口与管中线对中，外套筒自由坐落稳定至设计基坑底标高面上200 mm处后，于外套筒壁与土层间空隙填充碎石，然后再将外套筒压入土层内200 mm，使外套筒底部到达设计基坑底标高面固定。

安装内套筒，使用100 t履带式吊车起吊长度25.2 m内套筒，吊至孔口与外套筒对中，徐徐放入外套筒内，直至设计基坑底标高面下500 mm处。再将内套筒压入土层内500 mm，使内套筒底部到达设计基坑底标高面下1000 mm。

外套筒和内套筒完成安装后，焊接外套筒和内套筒间的环形封口钢板，封口钢板采用5 mm厚钢板制作。再将吊装孔，泥浆孔封闭，筒体上不得留有孔洞。

以上步骤完成后，用超声波测壁仪测试双套筒垂直度，垂直度合格后方可继续钻进至设计孔深。

2.3 双层套筒预防粘连措施

设计尺寸时要充分考虑加工误差的影响，控制外套筒和内套筒的间距大小。通过设置导向定位板，控制外套筒和内套筒的相对位置。密封隔离，防止水泥浆、混凝土进入外套筒和内套筒间的空隙。上口采用钢板封口，下口通过设置内套筒与外套筒的底部高差形成土层隔离带来实现封口。

2.4 双层套筒防掉落措施

外套筒与土层间要用细目石子密实填充，保证外护筒与土层间有足够的摩擦力，并用型钢将外套筒固定在地面上。内套筒安装完成后，用钢板将外套筒与内套筒间空隙的上口封闭，连接为一个整体。

钢筋笼要固定在地面上，不得使双层套筒承受钢筋笼的重力。

2.5 测试结果

本次单桩竖向抗压静载试验采用堆载平台反力装置，使用8个同型号630 t千斤顶并联作为反力加载设备，荷载测量用100 MPa级压力表，桩帽正交直径方向对称安置4个大量程光纤栅位移传感器(精度0.001 mm)，4个大量程百分表（精度0.01 mm），固定和支撑百分表的夹具及基准梁确保不受气温、振动及其他外界因素的影响。在钢筋笼对应设计基坑底面等位置预埋钢筋应力计，根据实测资料进行计算分析得出如图2、图3所示轴力图。由试验结果可知，在轴向压力作用下，试桩在外套筒段的侧摩阻力对轴力的影响很小，该段侧摩阻力可以忽略不计，双层套筒清摩阻方法是可行的。

图2 Φ600mm PC1号桩身轴力图Figure 2 Pile（Φ600mmPC1）shaft axial force diagram

3 结论

双层套筒清摩阻方法通过采用双层套筒，保证了外套筒长度范围内桩身与土层无接触，起到了消除摩阻力的作用，解决了开挖段桩土间摩阻力影响确定有效桩长范围单桩竖向极限承载力的问题。应用中要注意控制外套筒和内套筒间的间距大小，保证双层套筒的垂直度，有效防止水泥浆或混凝土进入外套筒和内套筒间的间隙以及后续施工过程中做好对双层套筒的保护。

图3 Φ1000mm T2号桩身轴力图Figure 3 Pile（Φ1000mmT2）shaft axial force diagram

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB50007-2011建筑地基基础设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社，2011．

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ94—2008建筑桩基技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社，2008．

[3]周景星，李广信，张建红，等.基础工程[M].北京：清华大学出版社，2015.

[4]中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB51004—2015建筑地基基础工程施工规范[S].北京:中国计划出版社，2015．

[5]中华人民共和国建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB50202—2002建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].北京:中国计划出版社，2002．

[6]中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ106—2014建筑桩基桩检测技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社，2014．

Double Layered Sleeve Frictional Resistance Clearance M ethod and Its Piling Test in Henglong Plaza,Kunm ing

Sun Xianhui,Feng Jingjie and Ke Kexing
(Jiangnan Foundation Engineering Corporation of Guangzhou Zhongmei,Guangzhou,Guangdong 510170)

To clear up lateral frictional resistance between soil layer and pile in foundation pit excavation section,expounded the use of single pile vertical static load test to determine impact from single pile vertical ultimate bearing capacity eigenvalue.The paper intro⁃duced the principle of double layered sleeve frictional resistance clearance method.Combined with the case study of piling test in the Henglong Plaza,Kunming,has explained composition,operation method and assurance measures of double layered sleeve in detail. The analysis of tested results has shown that the double layered sleeve frictional resistance clearance method can clear up pile shaft lat⁃eral frictional resistance in excavation section successfully.Finally,the paper summarized matters needing attention during the use of the method.

pile foundation;test pile;double layered sleeve;frictional resistance clearance method

TU473

A

10.3969/j.issn.1674-1803.2016.12.12

1674-1803(2016)12-0067-03

孙献慧（1981—），男，工程师，注册一级建造师。

2016-10-20

责任编辑：樊小舟