孫獻(xiàn)慧，馮靜杰，柯可興

（廣州中煤江南基礎(chǔ)工程公司，廣州 510170）

雙層套筒清摩阻方法及其在昆明恒隆廣場試樁工程中的應(yīng)用

孫獻(xiàn)慧，馮靜杰，柯可興

（廣州中煤江南基礎(chǔ)工程公司，廣州 510170）

為消除基坑開挖段土層與樁之間側(cè)摩阻力，對采用單樁豎向靜載荷試驗(yàn)確定單樁豎向極限承載力特征值的影響的方法進(jìn)行論述。介紹了雙層套筒消除摩阻力的原理。結(jié)合昆明恒隆廣場試樁工程實(shí)例，詳細(xì)說明了雙層清摩阻套筒的組成、施工方法及保證措施。測試結(jié)果進(jìn)行分析表明，采用雙層套筒清摩阻方法成功的消除了開挖段樁身側(cè)摩阻力。最后對應(yīng)用雙層套筒清摩阻方法時(shí)的注意事項(xiàng)進(jìn)行了總結(jié)。

樁基礎(chǔ)；試樁；雙層套筒清摩阻方法

0 前言

為保證樁基設(shè)計(jì)的可靠性，規(guī)定除設(shè)計(jì)等級為丙級的建筑物外，單樁豎向承載力特征值應(yīng)采用單樁豎向靜載荷試驗(yàn)確定，單樁抗拔承載力特征值應(yīng)通過單樁豎向抗拔載荷試驗(yàn)確定[1]。對于有地下室的樁基礎(chǔ)工程，在基坑開挖至設(shè)計(jì)基坑底標(biāo)高時(shí)進(jìn)行試樁，采用單樁豎向靜載荷試驗(yàn)得到單樁豎向極限承載力，除以安全系數(shù)后確定單樁豎向承載力特征值的結(jié)果最為準(zhǔn)確。在工程實(shí)踐中，因?yàn)槭芸傮w規(guī)劃、招標(biāo)進(jìn)度、水文地質(zhì)條件、工序安排、工期等因素的制約，往往不能實(shí)現(xiàn)基坑開挖后在基坑底試樁、試驗(yàn)，所以基坑開挖前在原地面試樁、試驗(yàn)就在所難免。在這種情況下，采用單樁豎向靜載荷試驗(yàn)得到的單樁豎向極限承載力數(shù)據(jù)中就包含了基坑開挖段土層與樁之間側(cè)摩阻力對有效樁長范圍單樁豎向極限承載力的影響。我們必須考慮消除這一影響，確定有效樁長范圍單樁豎向承載力特征值。

本文僅就如何消除基坑開挖段土層與樁之間側(cè)摩阻力對采用單樁豎向靜載荷試驗(yàn)確定單樁豎向極限承載力特征值的影響的方法進(jìn)行論述。通常采用的處理方法是經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法[2-3]，即根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告提供的工程地質(zhì)情況對應(yīng)土的物理指標(biāo)與樁側(cè)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，計(jì)算開挖段樁側(cè)摩阻力，再用單樁豎向靜載荷試驗(yàn)確定的單樁豎向極限承載力減去計(jì)算所得開挖段樁側(cè)摩阻力，從而得到有效樁長范圍單樁豎向極限承載力。采用這種方法需要解決的核心問題是經(jīng)驗(yàn)參數(shù)的收集、統(tǒng)計(jì)分析，要涵蓋不同樁型、地區(qū)、土質(zhì)，即必須要有足夠大的樣本數(shù)據(jù)，才能得到相對可靠的數(shù)據(jù)。

還可以采用原位測試法[2]，即采用原位測試中的靜力觸探法，利用雙橋探頭測得側(cè)壁的總摩擦阻力。靜力觸探是將金屬探頭用靜力以一定的速度連續(xù)壓入土中，測定探頭所受到的阻力。靜力觸探與樁的入土過程非常相似，可以把靜力觸探看成是小尺寸打入樁的現(xiàn)場模擬試驗(yàn)；但是靜力觸探法只能用于地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級為丙級的建筑物。

本文將介紹一種使用范圍廣泛，可以取得較為精確試驗(yàn)結(jié)果的方法——雙層套筒清摩阻方法，并對其在工程實(shí)例中的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)說明。

1 雙層套筒清摩阻方法原理

雙層清摩阻套筒由外套筒和內(nèi)套筒組成，外套筒與土層接觸，內(nèi)套筒與樁身接觸，外套筒和內(nèi)套筒之間有間隙，外套筒長度范圍內(nèi)樁身與土層無接觸，從而起到消除外套筒段樁身側(cè)摩阻力的作用。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

昆明恒隆廣場項(xiàng)目北至東風(fēng)路、西至北京路、南至尚義街、東至尚義巷，占地面積約5萬m2，擬建建筑包括1棟300 m高的塔樓，1棟180 m高塔樓，1棟152 m高塔樓及8層的商業(yè)住宅，總建筑面積約40萬m2。本工程采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

本人所在單位于2012年承接了該項(xiàng)目的試樁工程。試樁分為Φ600 mm、Φ1 000 mm兩種類型。Φ600 mm的為普通灌注樁，Φ1 000 mm的為后壓漿灌注樁。試樁合計(jì)30根，有效樁長為30～70 m，總樁長為54～98 m（表1）。

表1 鉆孔灌注樁基礎(chǔ)試樁Table 1 Bored pile foundation piling test

2.2 雙層清摩阻套筒的制作及安裝

（1）雙層套筒的規(guī)格、材料。根據(jù)本工程試樁的特點(diǎn)，對雙層套筒進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，如圖1所示。

外套筒和內(nèi)套筒均采用鋼板卷制而成。設(shè)計(jì)時(shí)考慮到套筒加工時(shí)存在橢圓度，并且在焊接過程中存在焊接變形量，在制作過程中會產(chǎn)生誤差，會因橢圓度等加工誤差影響圓周空間的大小。為了保證吊裝外套筒和內(nèi)套筒的同心度及垂直度，內(nèi)外筒間的凈空設(shè)定為77 mm，外筒與內(nèi)筒間設(shè)置了導(dǎo)向定位板。

導(dǎo)向定位板采用厚度10 mm鋼板制作，長500 mm，高69 mm。導(dǎo)向定位板沿內(nèi)套筒外表面設(shè)置，圓周平面內(nèi)均勻設(shè)置4道，樁長方向間距5～6 m。

套筒尺寸：對于Φ1 000 mm的樁，外套筒外徑Φ 1 260 mm，壁厚12 mm；內(nèi)套筒外徑Φ1082 mm，壁厚10 mm；外套筒長度28 m，內(nèi)套筒長度29.2 m。對于Φ600 mm的樁，外套筒外徑Φ860 mm，壁厚12 mm；內(nèi)套筒外徑Φ682 mm，壁厚10 mm；外套筒長度24 m，內(nèi)套筒長度25.2 m。

（2）雙層套筒的加工制作。由于外套筒和內(nèi)套筒圓環(huán)整體長度最長達(dá)29.2 m，故采用了三輥卷板機(jī)分節(jié)制作，轉(zhuǎn)運(yùn)至焊接場地后，按相應(yīng)順序?qū)⑼馓淄埠蛢?nèi)套筒各節(jié)焊接組裝為一體。

焊接場地是經(jīng)全站儀、水準(zhǔn)儀測定的水平作業(yè)平臺，長25 m，使用角鋼、鋼板制作，用鋼架固定于混凝土基礎(chǔ)上。

按順序分節(jié)轉(zhuǎn)運(yùn)到位后，由人工調(diào)整各節(jié)位置，直至完全對中。由2人同時(shí)對稱施焊，先點(diǎn)焊固定，再焊接完成。焊接采用V型坡口焊縫。

（3）現(xiàn)場安裝。以Φ600 mm的抗壓樁為例進(jìn)行介紹：安裝外套筒，旋挖鉆機(jī)先使用Φ1000 mm大直徑鉆頭成孔至設(shè)計(jì)基坑底標(biāo)高面上200 mm處，再換直徑Φ600 mm小直徑鉆頭成孔至設(shè)計(jì)基坑底標(biāo)高面下500 mm處，然后使用100 t履帶式吊車起吊外套筒，放入孔內(nèi)。安裝過程中需要使用全站儀進(jìn)行孔口與管中線對中，外套筒自由坐落穩(wěn)定至設(shè)計(jì)基坑底標(biāo)高面上200 mm處后，于外套筒壁與土層間空隙填充碎石，然后再將外套筒壓入土層內(nèi)200 mm，使外套筒底部到達(dá)設(shè)計(jì)基坑底標(biāo)高面固定。

安裝內(nèi)套筒，使用100 t履帶式吊車起吊長度25.2 m內(nèi)套筒，吊至孔口與外套筒對中，徐徐放入外套筒內(nèi)，直至設(shè)計(jì)基坑底標(biāo)高面下500 mm處。再將內(nèi)套筒壓入土層內(nèi)500 mm，使內(nèi)套筒底部到達(dá)設(shè)計(jì)基坑底標(biāo)高面下1000 mm。

外套筒和內(nèi)套筒完成安裝后，焊接外套筒和內(nèi)套筒間的環(huán)形封口鋼板，封口鋼板采用5 mm厚鋼板制作。再將吊裝孔，泥漿孔封閉，筒體上不得留有孔洞。

以上步驟完成后，用超聲波測壁儀測試雙套筒垂直度，垂直度合格后方可繼續(xù)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)孔深。

2.3 雙層套筒預(yù)防粘連措施

設(shè)計(jì)尺寸時(shí)要充分考慮加工誤差的影響，控制外套筒和內(nèi)套筒的間距大小。通過設(shè)置導(dǎo)向定位板，控制外套筒和內(nèi)套筒的相對位置。密封隔離，防止水泥漿、混凝土進(jìn)入外套筒和內(nèi)套筒間的空隙。上口采用鋼板封口，下口通過設(shè)置內(nèi)套筒與外套筒的底部高差形成土層隔離帶來實(shí)現(xiàn)封口。

2.4 雙層套筒防掉落措施

外套筒與土層間要用細(xì)目石子密實(shí)填充，保證外護(hù)筒與土層間有足夠的摩擦力，并用型鋼將外套筒固定在地面上。內(nèi)套筒安裝完成后，用鋼板將外套筒與內(nèi)套筒間空隙的上口封閉，連接為一個(gè)整體。

鋼筋籠要固定在地面上，不得使雙層套筒承受鋼筋籠的重力。

2.5 測試結(jié)果

本次單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)采用堆載平臺反力裝置，使用8個(gè)同型號630 t千斤頂并聯(lián)作為反力加載設(shè)備，荷載測量用100 MPa級壓力表，樁帽正交直徑方向?qū)ΨQ安置4個(gè)大量程光纖柵位移傳感器(精度0.001 mm)，4個(gè)大量程百分表（精度0.01 mm），固定和支撐百分表的夾具及基準(zhǔn)梁確保不受氣溫、振動及其他外界因素的影響。在鋼筋籠對應(yīng)設(shè)計(jì)基坑底面等位置預(yù)埋鋼筋應(yīng)力計(jì)，根據(jù)實(shí)測資料進(jìn)行計(jì)算分析得出如圖2、圖3所示軸力圖。由試驗(yàn)結(jié)果可知，在軸向壓力作用下，試樁在外套筒段的側(cè)摩阻力對軸力的影響很小，該段側(cè)摩阻力可以忽略不計(jì)，雙層套筒清摩阻方法是可行的。

圖2 Φ600mm PC1號樁身軸力圖Figure 2 Pile（Φ600mmPC1）shaft axial force diagram

3 結(jié)論

雙層套筒清摩阻方法通過采用雙層套筒，保證了外套筒長度范圍內(nèi)樁身與土層無接觸，起到了消除摩阻力的作用，解決了開挖段樁土間摩阻力影響確定有效樁長范圍單樁豎向極限承載力的問題。應(yīng)用中要注意控制外套筒和內(nèi)套筒間的間距大小，保證雙層套筒的垂直度，有效防止水泥漿或混凝土進(jìn)入外套筒和內(nèi)套筒間的間隙以及后續(xù)施工過程中做好對雙層套筒的保護(hù)。

圖3 Φ1000mm T2號樁身軸力圖Figure 3 Pile（Φ1000mmT2）shaft axial force diagram

[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB50007-2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2011．

[2]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.JGJ94—2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2008．

[3]周景星，李廣信，張建紅，等.基礎(chǔ)工程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2015.

[4]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB51004—2015建筑地基基礎(chǔ)工程施工規(guī)范[S].北京:中國計(jì)劃出版社，2015．

[5]中華人民共和國建設(shè)部，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB50202—2002建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].北京:中國計(jì)劃出版社，2002．

[6]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.JGJ106—2014建筑樁基樁檢測技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)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

孫獻(xiàn)慧（1981—），男，工程師，注冊一級建造師。

2016-10-20

責(zé)任編輯：樊小舟