浅析锤击管桩施工配桩

张邦深

（厦门市城市建设发展投资有限公司）

1 项目概况

厦门现代服务业基地工程项目，多层建筑及纯地下室区域基础采用锤击预应力（PHC）管桩，桩型PHC500-125-AB，为一体化桩尖。桩端以全风化花岗岩或砂砾状强风化花岗岩作为桩端持力层。采用锤击法施工，锤击桩设计收锤标准为：最后三阵（每阵10击）的累计贯入度不大于50mm且最后1m的总锤击数不大于250 击，每根桩的总锤击数不大于2000 击。

2 土层地质情况

根据《厦门现代服务业基地（丙洲片区）统建区工程岩土工程勘察报告》，各岩土体的分布及其特征（摘取主要土层）如下：

⑴填土①（Q4ml）。

⑵海积层（Q4m）层（淤泥②）。

⑶冲洪积土③（Q4al+pl)：

粗砂③1；

粉质黏土③2；

卵石③3。

⑷残积砂质粘性土④（Qel）：实测锤击数范围值N=19.0～28.0击，平均值N=24.2击，锤击数经杆长修正后范围值N=13.7～20.2击，平均值N=17.4击。

⑸全风化花岗岩⑤（γ52(3)c）：岩芯呈坚硬土状。岩石质量指标RQD=0，岩石坚硬程度为极软岩，岩体完整程度为极破碎，岩体结构类型为散体状结构，岩体基本质量等级为Ⅴ类。揭露厚度1.50～6.40m，平均厚度3.71m，层顶埋深12.90～21.90m，层顶标高-13.18～-4.07m，层底标高-18.43～-7.67m。于本层标准贯入试验126次，实测锤击数范围值N=31～49击，平均值N=42.2击，标准值N=41.5击，锤击数经杆长修正后范围值N=21.5～35.6击，平均值N=29.5击，标准值N=29.0击。

⑹强风化花岗岩⑥(γ52(3)c)

砂砾状强风化花岗岩⑥1：揭露厚度3.40～21.30m，平均厚度10.65m，层顶埋深15.10～26.20m，层顶标高-18.43～-7.67m，层底标高-34.21～-16.27m。于本层标准贯入试验340次，实测锤击数范围值N=50～109击，平均值N=80.1击，标准值N=78.8击，锤击数经杆长修正后范围值N=34.2～84.5击，平均值N=53.1击，标准值N=52.3击。

碎块状强风化花岗岩⑥2：岩石质量指标RQD=0～10，岩石坚硬程度为软岩～较软岩。勘探64个钻孔有揭露，揭露厚度0.60～13.30m(局部未揭穿)，平均厚度3.16m，层顶埋深25.00～44.70m，层顶标高-34.21～16.27m，层底标高-40.90～19.55m。于本层取46组岩样进行室内岩石点荷载试验，抗压强度范围值为6.5～23.3MPa，平均值14.5MPa，标准值为13.4MPa。该层压缩性很低，力学强度高，工程性能好。勘察时该层中未遇临空面、空洞及软弱夹层。

⑺中风化花岗岩⑦（γ52（3）c）：岩芯采取率75%～95%，RQD=70～90，属于较硬岩～坚硬岩，岩体结构类型为块状结构，岩体基本质量等级为Ⅲ～Ⅳ类。本次勘察该层72个钻孔有揭露，揭露厚度5.70～11.30m，层顶埋深22.50～51.60m，层顶标高-40.90～-17.37m。于本层取119组岩样进行室内岩石抗压试验，饱和单轴抗压强度范围值为42.8～101.37MPa，平均值63.7Mpa，标准值为61.7MPa。该层基本不可压缩,力学强度较高，工程性能良好。

截取典型工程地质剖面图如图1。

图1 工程地质剖面图

3 锤击管桩配桩出现的问题及原因分析

本项目试打桩时，施工单位依据上述工程地质剖面图预估桩长，施工时发现配桩长度偏短。

偏短原因分析：

为了便于后续分析，我们应熟悉岩土工程勘察中的一项重要试验——“标准贯入试验”，理解“实测锤击数”和“校正后的锤击数”。

标准贯入试验是动力触探的一种，是在现场测定砂或粘性土的地基承载力的一种方法。标准贯入试验实际分两阶段进行，先将锤重为63.5㎏、落距76cm的贯入器打入土中15cm后，才开始记录每打入10㎝的锤击数，累计打入30cm的锤击数则为标准贯入试验锤击数，也就是地勘报告中实测的标准贯入击数（N）。实测的标准贯入击数（N）乘以触探杆长度校正系数，就是修正后的标准贯入击数（N′）。

根据《岩土工程勘察规范》（DBJ13-84-2006，福建省工程建设地方标准）第11.4.6 条，修正后的标准贯入击数N′可按下列公式计算：

N′=αN

式中：

N′——校正后的锤击数；

N——实测锤击数；

α——校正系数，可按表1采用。

表1

《岩土工程勘察规范》（DBJ13-84-2006，福建省工程建设地方标准）附录H可知，强风化硬质岩的实测锤击数N≥50，30≤全风化岩N＜50，砾砂（含卵石）N＜30。

锤击管桩施工的锤击力属冲击动力。在强大冲击力作用下，采用一体化桩尖的管桩具有很强的穿透能力。从工程实践中可以得知，使用D72重型柴油锤可使其穿透6～7m厚的密实砂层或卵石层，桩端能进入校正后的锤击数N′≥50的强风化岩层1～2m或密实卵石层1～2m，但不能打入中风化岩层。

若采用实测锤击数N来预估锤击管桩的入土深度，则误差很大，原因是：《岩土工程勘察规范》（DBJ13-84-2006）规定的强风化岩层为N=50，但是，假如桩长15m，则校正系数=0.77，校正后的锤击数N′=0.77×50=39；假如桩长25m时，则校正系数=0.68，校正后的锤击数N′=34；假如桩长40m时，则校正系数=0.60，校正后的锤击数N′=30。

而上述D72重型柴油锤可以将管桩打入的是校正后的锤击数N′=50～60的强风化岩层1～2m，显然与实测锤击数N=50时的强风化岩层存在很大的层面差距，且桩长愈长，差距越大，也因此，采用实测的标准贯入击数N来预估的桩长误差更大。

对比工程地质剖面图中的锤击数N与地勘报告中各岩土体的分布及其特征的描述可以发现，工程地质剖面图中的锤击数N为标准贯入试验实测值。试打桩施工配桩长度偏短，正是因为配桩采用了工程地质剖面图中的实测锤击数（未经杆长修正）来预估桩长，而实际施工时沉桩深度显著增加。

4 结论

锤击管桩施工时，配桩和估算打桩深度应采用校正后的锤击数N′。锤击式管桩可打入N′=50～60的强风化岩层1～2m，静压管桩可压入N′=40～50的强风化岩层。因此，用校正后的锤击数可较准确地确定锤击管桩的桩端持力层，预估配桩长度。