1、1水气混合射流辅助静压沉桩法在福建龙海市某工程中的应用【摘要】以某工程为例，介绍了水气混合射流辅助静压沉桩法在桩基施工中的应用，通过对比分析，得出了该方法作为静压沉桩的一种辅助方法，增强了沉桩穿透力，保证了工程质量和工期，取得了良好的经济效益。可供类似工程借鉴经验。 【关键词】水气混合射流辅助静压沉桩法，静压预应管桩，挤土效应，压桩力 1、前言 当前，福建地区常用的几种桩基施工方法为：静压预应力管桩、沉管灌注桩、冲(钻)孔灌注桩及人工挖孔灌注桩等。这几种方法各有优缺点，譬如，静压预应力管桩具有工期短、造价低、噪音小的优点。但是，属于挤土桩，其所产生的挤土效应容易对周边环境产生不利影响，且不宜穿
2、越硬夹层，其沉桩可能性常受制于地层情况较大约束；沉管灌注桩具有施工快，工序简单，造价相对较低等优点，但是桩身质量难以控制各保证，且也属于挤土桩，也具有挤土效应所带来的不利影响；冲(钻)孔灌注桩具有单桩承载力高，穿透力高，无挤土效应等优点。但是其工期长，造价高，且桩底沉渣难以控制及产生泥浆排污等缺点；人工挖孔灌注桩具有单桩承载力高，施工方法简单，造价低等优点，但是具有桩长限制、施工安全问题等缺点。相对而言，近年来，由于工程建设对工2期要求越来越高，所以静压预应管桩的应用也就随之越来越广泛。但由于该法受压桩力的限制，常常不能穿透较密实的砂卵石层，而使其应用范围受到了较大的约束。而水气混合射流辅助静
3、压沉桩法很好地解决了静压沉桩无法穿透砂卵石层(或其它硬土层)达到理想持力层的技术难题。2、方法简介及工艺特点 水气混合射流辅助静压沉桩法简单地说就是一种采用注入高压水气混合体冲散砂卵石(或其它硬土层)，籍以辅助静压管桩的沉桩方法。该方法主要分三步实施： 第一步：同常规压桩方法一样穿过上部较软的土层至密实砂卵石层的顶板。 第二步：当达到砂卵石层时，采取从桩顶向桩空心腔插入水气混合射流管，并向射流管输入高压水气混合射流，下放射流管使其伸出桩尖外，高压水气混合射流直接射到桩尖端的砂卵石层，射水冲散砂卵石与水混合成为砂石混合水，籍气举法将该混合水沿桩空心腔自下而上从桩顶排出。此时用较小的压桩力就能穿越
4、较密实的砂卵石层。 第三步：穿过砂卵石层后，停止射水，采用纯静压沉桩法压至理想的持力层。 该施工方法的工艺特点是： a 、仅在第二步对沉桩阻力大的砂卵石层适当射水，可以有效保证其它土层不被扰动，能很好发挥其对基桩的侧摩阻力。进一步保证了砂卵混合水不会沿桩外壁涌出水面的现象发生。 3b、本法沉桩射水排出砂卵石属部分挤土桩，与挤土桩比较有独特优点，挤土桩由于岩土变异或沉桩操作原因，无法做到第要桩都达到同一持力层，特别对布桩密集的桩基，常出现后沉基桩比先沉基桩入土深度越来越浅。本法的优点是既能保证确保各基桩沉达同一持力层，而且能避免因挤土效应带来的其它不利影响。 3、工程概况 某项目位于由 1#10
5、#住宅楼及其他商业楼组成。主楼为 1732 层框剪结构，建筑高度 56.998.9m，单位最大荷重 65t/?、1200t/柱，有一层地下室。本项目所在场地主要地层情况如下： 素填土：褐灰、灰黄、褐黄、深灰等色，稍湿湿，松散稍密。层厚 0.602.40m。1 淤泥：深灰、灰黑色，流塑，饱和，层厚3.1019.60m。2 淤泥混砂：深灰、灰黑色，流塑，饱和，层厚2.1018.40m。1 细砂：灰、灰白、灰黄等色，稍密密实，以中密为主，饱和，层厚约 2.0011.70m。2 中砂：灰、灰白、灰黄等色，中密密实，以中密为主，饱和，层厚约 1.6012.70m。3 粗砂：灰、灰白等色，中密密实，以中密
6、为主，饱和，层厚约 2.5011.10m。1卵石：灰白、灰黄、褐黄、灰等色，饱和，中密密实。层厚约1.3027.90m。2 粗砂：灰黄、褐黄等色，中密密实，以密实为主，饱和，层厚约 1.0015.40m。残积砂质黏性土:灰黄、褐黄等色，饱和，可塑硬塑，以硬塑为主，层厚 1.3010.30m。全风化花岗岩：灰黄、褐黄、浅黄等色，层厚 0.909.30m。1 散体状强风化花岗岩：灰黄、褐黄、浅黄等色，层厚约 0.4019.70m。2 碎裂状强风化花岗岩：灰4黄、褐黄、浅黄等色，层厚约 0.309.50m。中风化花岗岩：褐黄、灰白、灰黄等色，揭示层厚 1.508.10m。 本工程主楼荷重大，设计采用
7、静压预应管桩，由于上部分布较厚的淤泥层，不能很好的发挥该类挤土桩桩侧摩阻力作用。中、粗砂层虽具有较高的侧摩阻力及桩端阻力，若选其作为桩端持力层，经设计计算总的极限承载力难以满足设计布桩要求，另外就是桩基稳定性较差。设计最终选用卵石层作为桩端持力层。这就要求基桩穿过厚约 810m 的中密实的中、粗砂层。 4、桩基施工情况分析及检测结果 本工程桩基设计总根数为 1032 根。设计桩长计划穿过中砂层进入卵石层约 3 米左右。采用静压预应力管桩进行压桩。在场地 35#、36#钻孔附近进行试桩，该地段钻孔由上而下基本地层： 素填土及1 淤泥总体厚度约 18m，2 中砂厚度约 6m，1 卵石层 10m，卵
8、石层下部为基岩风化层。 试桩压桩记录如下： 由表数据可看出，采用 ZYJ-900B 型静压桩机压桩力达到 6324kN 的情况下，其压桩入土深度可达 20.0024.00 米，桩端持力层未穿过粗砂层或在局部粗砂层较浅的位置置于卵石顶面，无法达到设计要求。根据设计及相关规范1要求，在进行少量压桩后选取 3 根(521#、564#、581#)即进行进行单桩竖向抗压静载检测。静载试验结果5如下表： 试验桩静载试验结果表 桩号 最大试验荷 载(kN) 桩顶累计沉降量 (mm) 残余变形(mm) 单桩竖向抗压极限承载力(kN) 极限承载力对应的桩顶沉降量(mm) 521 5200 44.36 10.08
9、 4881 40.00 564 5200 32.53 15.34 5200 32.53 581 5200 49.62 16.11 4422 40.00 注：按 GJF106-2003 条款 4.4.2，从 Q-s 曲线可判定，521#、581#试桩的桩顶累计沉降量分别为 44.36mm、49.62mm，Qs 曲线均属于缓变型，单桩竖向抗压极限承载力均取其 s=40mm 对应的荷载值，564#试桩在最大荷载作用下未达到极限承载状态，单桩竖向抗压极限承载力取其最大试验荷载值 5200kN。 检测结论为：521#、564#、581#桩的单桩竖向抗压极限承载力为4881kN、5200kN、4422kN
10、，有 2 根达不到设计要求。 后经工程各参与方讨论得出，静压预应管桩在沉桩过程中，受挤密作用，中、粗砂层对桩端及桩侧的阻力较大，在设计最大压桩力作用下，单一的静压桩沉桩方法施工的基桩没有很好的穿越中密实的中、粗砂层，达到设计要求的卵石层。若采用传统钻孔取芯引孔方案，既增加了造价，又延误了工期。最后，经各方商定一致同意改用水气混合射流辅助静压沉桩法施工。 改用水气混合射流辅助静压沉桩法施工。在 42#、43#钻孔位置进行试桩。该地段钻孔由上而下基本地层： 素填土及1 淤泥总体厚度约618m，2 中砂厚度约 10m，1 卵石层 9m，卵石层下部为残积土层及基岩风化层。试桩压桩记录如下： 由表数据可
11、看出，采用 ZYJ-680A 型静压桩机压桩力为 5600kN 的情况下，在进入 20 米（约进入粗砂层 23m）时开始高压冲水引孔辅助静压直至进入卵石层一定深度，最终压桩入土深度可达 31.7031.80 米，基本达到设计进入卵石层 3 米的设计要求。 结合本工程地层分布特点分析，由于本工程中密实的砂层上部为淤泥或淤泥混砂层，因此，沉桩过程中桩尖进入砂层前，压桩力随深度变化大致呈线性分布，变化平稳，当桩尖接近或进行中密实的砂层时，压桩力会大幅增加，此时方可进行前面施工方法中的第二步。注射高压水气后，压桩力迅速减小，此时必须控制好水气压强及冲水时间，在压入深度不断增加的同时，使压桩处于平稳状态
12、。当桩尖达到持力层后停止射水，并继续压桩，待压桩力达到设计要求的终压力值后停止压桩。本法的关键是在第二步，如何调整好水气压力和流量，使压桩尽量持续平稳，若各技术参数掌握不当，如水气压力过大，则可能造成过度冲刷土体而形成空洞，从而降低桩的承载力，也可能导致桩体倾斜。 桩基施工完成后，选取 19 根桩进行单桩竖向抗压静载检测，均符合设计要求。目前本工程已顺利完成竣工验收，各项监测结果均符合要求。5、结束语 由于传统的单一静压沉桩施工方法无法保证本工程基桩完全穿越较7厚且较密实的中粗砂层，本工程采用水气混合射流辅助静压沉桩法施工，沉桩过程中均顺利穿越中粗砂层，达到设计要求的卵石层。保证了工程质量和工期，且取得了良好的经济效益。可供类似工程提供经验，具有一定的参考意义。采用水气混合射流辅助静压沉桩法施工，提高了静压预应管桩的适用范围，也提高该桩型桩端极限承载力。 参考文献 1JGJ106-2003 建筑基桩检测技术规范 2水气混合射流辅助静压沉桩法
