1 勘察与设计概况 本项目是新建一栋体育场馆，基底面积8 663.39 m2，总建筑面积21 816.01 m2，地上3层，无地下室。采用框架结构，建筑结构安全等级为一级，地基基础设计等级为乙级。初步设计时，拟采用天然扩展基础，持力层分别为砾砂层、全风化、强风化岩层等。后因详勘揭露，该场地砾砂层上部在7度地震烈度或以上时则会发生轻微砂土液化现象，故在施工图设计阶段，将基础形式调整为PHC 500 AB 125型预应力管桩，持力层为风化岩层，有效桩长6~15 m，单桩竖向承载力特征值为1 800 kN。 根据地勘揭露情况，项目桩基按工艺可分成两大区域（图1）。一部分远离山脚靠北侧，岩层较深，其上分布有砾砂、砾质粘性土等，采用传统静压管桩工艺。有效桩长普遍大于9 m，桩端持力层为全风化岩。另一部分靠近南侧山体，岩层较浅，采用静压植桩工艺，有效桩长均小于9 m，桩端持力层为强风化、中风化岩，且须进入持力层不小于2 m。有效桩长不小于9 m时，直接静压终压值不小于4 000 kN；有效桩长小于9 m及采用植桩工艺时，终压值为5 040~5 400 kN。 图1 直接静压与静压植桩界限划分示意 2 静压植桩施工工艺 2.1 引孔施工 使用360型旋挖桩机引孔，一般引孔孔径宜大于管桩直径50~400 mm。本项目管桩外径500 mm，引孔孔径为700 mm。引孔至设计有效桩长，孔口捞渣冲洗判定岩样，确保开始进入风化岩层后，丈量钻杆记录孔深，最终保证入岩2 m以上（设计如有要求）。终孔时，再次测量孔深，如有效孔深为6~6.5 m，则宜再引一段距离，使得孔深超过有效桩长0.5~1.0 m，避免后续出现无法穿透混凝土层的情况，而导致设计有效桩长不足6 m。引孔前应保证测量定位准确，引孔垂直度与桩身垂直度要求一致，偏差不超0.5 %。如遇水塌孔，在孔口采用钢护筒，并视情况在孔内采取泥浆护壁措施，泥浆各项性能以试验为准。桩基连续作业时，将旋挖机移至下一桩位，继续引孔。 2.2 清孔、水下混凝土浇筑 2.2.1 清孔、安放导管 清孔后安放混凝土导管至距孔底0.3~0.5m处，导管性能及使用要求满足灌注桩规范要求。 2.2.2 水下混凝土浇筑、拔出导管 浇筑强度等级为C30的水下细石混凝土，混凝土方量不宜过多。具体浇筑方量应以试验确定，保证沉桩桩端可穿透混凝土层，达孔底或进入强风化岩层。本项目为2~2.5 m3/根，可包裹桩端高4~5 m。水下细石混凝土的坍落度应调至规范允许的最大值，待混凝土浇筑后立即拔出导管，缩短工序间隔时间，便于后续桩身下沉。连续作业时，可移至下一桩位，继续浇筑施工。 2.3 导向筒安装 利用静压桩机上起重吊钩安放自制导向筒，以保证后续管桩沉桩时自由落体时的垂直度。安放时孔口与地面平整，使得导向筒支撑受力均衡，为保持筒身垂直，紧贴周边护筒或孔壁。导向筒采用方钢与钢板焊接制成，长2 m，筒内径0.53 m，外径同孔径为0.7 m。 2.4 静压施工 将800 t静压桩机行走就位后调平，焊接桩靴，用抱桩器通过导向筒内孔下落管桩，可有效控制静压植桩因抱桩器松开管桩后自由下落偏斜，而导致垂直度偏差过大的问题。在混凝土初凝前完成压桩工作，越早越好。严格控制静压桩机移位，桩靴焊接的间隔时间是自安放导向筒至压桩完成，应控制在1~1.5 h，水下细石混凝土缓凝时间不低于8 h。如遇超过终凝时间，导致无法沉桩的情况，需将管桩拔出并用旋挖桩机清除孔内混凝土，重新浇筑后再压桩，避免桩位作废或成桩质量不合格。桩端应尽量穿过混凝土达到孔底风化岩层，如未穿透应保证桩端以下混凝土高度不超过1.0 m，同时满足有效桩长要求。以实现设计压力值后稳压、复压满足设计要求。如无强制要求，可不焊接桩靴。一是便于沉桩，二是混凝土进入桩底孔内，免去封底措施。送桩深度不宜超过6 m，超过时以试验确定对桩身垂直度的影响。因岩层浅，单节桩即可满足有效桩长要求（6~9 m），无需接桩。 2.5 移静压机与导向筒 将导向筒吊绳与送桩器或送桩用管桩连接，拔送桩器或送桩用管桩，导向筒随之拔出，并随静压桩机移动至下一桩位。钢丝绳与送装器或送桩用的管桩端部连接应牢固，以便拔出导向筒；同时捆绑距离应尽可能短，避免出现导向筒无法完全拔出地面的情况。移机过程尽量避免直接压在孔位上，防止挤孔变形或塌孔。如采用了护筒，可在移机后再拔护筒。 3 进度与造价分析 3.1 进度分析 对比3种设计与施工方案（静压管桩与静压植桩结合、旋挖灌注桩、搅拌桩复合地基，设计参数见表1、表2）后发现，静压管桩与静压植桩相结合的方案总工期最短，见表3。 3.2 造价分析 由经济效益分析表可知，静压管桩与静压植桩结合方案总成本较优，经济效益分析见表4。 表4 经济效益分析 4 质量与安全控制 4.1 质量控制 4.1.1 垂直度控制 引孔前，严格保证旋挖桩机垂直度；静压前，调整静压桩机垂直度；静压过程，通过导向筒送桩保证垂直度。 钻孔倾斜度误差不大于5 ‰，成桩桩身垂直度允许偏差不得大于1 %。送桩深度不宜超过6 m，确需超过时，以试验确定对桩身垂直度的影响。 4.1.2 桩长、持力层及终压值控制 有效桩长须满足设计要求，本项目桩长一般为6~8 m，使用单节桩，无需接桩。桩端需达到设计要求入岩深度。终压值及稳压时间满足设计要求。 4.1.3 检验检测 大面积施工前，应先进行静压植桩工艺检测，以验证能其否满足相关设计要求。本项目分别采用静载、低应变进行桩基检测，并将直接静压工艺与静压植桩工艺划分成两个检验批。土方开挖、静载前，植桩混凝土须达设计强度。 项目共8根静载桩，检测均合格，包含2根试验桩、6根工程桩；静压及静压植桩两种工艺各占一半。共182根低应变检测桩均合格，Ⅰ类桩占比达98.5 %，Ⅱ类桩占比1.5 %，无Ⅲ类桩。 4.2 安全文明施工 现场施工人员必须配戴安全帽及劳保用品，已施工的孔口周边采取围护措施，孔内封水平防护，防止人员坠入。大型机械作业时，预留安全距离后须进行围蔽或警戒，防止人员随意进出。 静压机起重吊钩须有防脱钩功能，起重吊装过程须由专人指挥。引孔的土方应做好覆盖、喷洒等防扬尘措施。污泥排放应符合当地管理条例，经沉淀或无害化处理后，用封闭式泥浆车运输至相关部门指定地点排放。 5 结束语 在局部存在浅岩层的特殊地质条件下，分析对比3种不同的地基与基础形式，须综合考虑工期、造价等因素。本工程选择了将传统静压与静压植桩相结合的方案，节省了造价，减轻了财政支出压力，缩短了工期，同时也丰富了适用于市区植桩施工的备选项。在探索静压植桩工艺时，采用自制导向筒，对喂桩、沉桩、送桩过程中存在的垂直度问题进行了良好控制，保证了工程质量，且导向筒可随静压桩机一起移动，保证连续作业，以缩短工序的衔接时间。本工程应用的均为抗压桩的静压植桩工艺，未来可探索该工艺在抗拔桩工程中的可行性与可靠性。 摘自《建筑技术》2025年1月，范洪波， 赵东旭， 马圣毅， 薛慧鹏
