打入预制桩停止锤击监理控制原则.doc

打入预制桩停止锤击 监理控制原则张之健 杨俊杰（江苏省经纬建设监理中心）1、引言十多年来，在监理过的钢筋混凝土预制桩及振动沉管灌注端承摩擦桩工程中，不少设计人员要求在桩端穿过淤泥或淤泥质软土进入较密实的粉土、砂土后，入土深度（或桩长端部标高）的停锤控制条件多采用“双控”。即：要求桩端达到某一标高或进入某层土内若干米；并同时要求满足桩端锤击贯入度一阵（10击）或几阵进尺为几厘米的“双控”原则才能停锤。但实践中，地下深部不同的土层，虽然可能存在着埋藏深度不同、成分不同、成因不同、成层条件不同、韵律不同、厚度及其标高变化不同、风化程度不同等的不一致性，但在用同样的标准贯入试验设备测得的反应其土层的力学强度指标贯入击数的N值，却可以相同或相近。从而出现施工往往不能同时满足上述“双控”条件。曾有过为达到同时满足“双控”条件，出现断桩或产生在满足锤击贯入度后，再要加长桩长若干米进入某土层几米，而造成工程投资的浪费、延长工期、延误交付使用等不良后果。为此本文提出了在一定条件下，设计不采用“双控”，而采用以锤击贯入度为主，入土深度或桩端标高作参考的“单控”条件来监控桩长停锤原则的建议。本文以某高层住宅楼为例，在监理过程中坚持了采用“单控”监控停锤原则。通过施工实践，原设计的“双控”原则一改再改，最终改变为以贯入度为主的“单控”原则。该工程已通过竣工验收和交付使用达6年无问题，已说明在粉砂和粉砂与粉质粘土互层等条件下，锤击预制桩采用以锤击贯入度为主的“单控”监控原则是可行的。2、工程概况及工程桩设计控制要求2.1. 工程概况2.1.1 本工程为地上34层地下一层高层住宅楼。设计为墙下桩式剪力墙结构，桩基为锤击方型钢筋混凝土桩基，桩断面为0.50.5m，设计长度为49.751.7m，共241根。打入地下的砼总量约3000m3。2.2 工程地质概况自地面至2-层以上为杂填土及淤泥质软土层。其下为：2-层为粉砂、粉质粘土互层，具水平层理，局部为密实粉砂透镜体，厚度8.513m，层底标高-47.76-43.38，标准贯入击数N=35.931.3。其下为：2-层粉砂，标准贯入击数为N=34.3。2.3 设计对桩长（或入土深度）要求：2.3.1 单桩承载力为2400KN2.3.2打入桩桩长控制为双控。即：满足桩尖进入2-层内2.7m（含桩尖0.7m），并同时要求满足锤击贯入度3阵达到1cm/阵。3、监理建议设计桩长“双控”改为“单控”的依据3.1 从2-层和2-层两层土的工程地质条件及提供单桩承载力的岩土力学强度指标大小出发，两者可以不分层。如以土的成分分层，但在决定桩长停锤的控制条件时，两层土均应以桩锤贯入度“单控”为主。不需要“双控”中桩端必须进入2-层内2.7m的控制条件。依据是：3.1.1从 2-层和2-层两土层的力学指标标准贯入击数N值分析：2-层N为35.931.2已经包括了2-层的N值为34.3。两层土的N值很接近。按岩土工程勘察规范（GB50021-2001）2-层的N为35.931.2及2-层的N为34.3均30，均应定为密实类土。以锤击贯入度是难以区分两层分界的。故可以不分层。这一点已为打桩过程中当桩尖进入2-层下部时，其锤击贯入度出现急剧变小的事实而证明。3.1.2 从2-和2-层两层土的成因、成份、成层条件、深度及压密程度和含水量等的工程地质条件分析：2-层为粉砂层。2-层为粉砂和具有水平层理的粉质粘土互层，并局部有密实粉砂的透镜体。两层土的定名是以颗粒级配粒经0.075mm的粉粒质量的多少和与含水量有关的塑性指数大小来分类和定名的。两者均为从细砂 粉砂 粉土 粉质粘土 粘土成自然逐渐过渡并呈韵律沉积而生成的过渡层。虽然两层土的成分有些区别，但从几十米深处取得的土样能见到具有水平层理这一特征来说，粉砂及粉质粘土在成层过程中是具有一定程度的压密作用。考虑到二者标准贯入N值强度接近，结合桩基工程特点和要求进行岩土工程分析、评价，提供地基承载力的建议值时，也是可考虑两层合为一层提供为好。3.2建筑桩基技术规范（JGJ94-94）（以下简称规范）中第7、4、5、2条打入预制桩“停止锤击的控制原则规定是：桩端（桩的全断面）达到坚硬、硬塑的粘性土、中密以上的粉土、砂土以贯入度控制为主，桩端标高可作参考”。2-层标准贯入度击数N值为35.931.3，2-层N为34.5，按照1995年7月施行的南京地区基础设计规范（DB32/112-95）规定及2002年岩土工程勘察规范（GB50021-2001）第3、3、9条规定，标准贯入试验锤击数N30为密实砂土（15N30时为中实砂土），2-层及2-层均符合密实砂土类（或粘性土）。停锤应按上述规范7、4、5、2条规定，“以贯入度控制为主，桩端标高可作参考”的原则。桩长入土深度可不再进入2-层内2.7m。3.3设计停锤“双控”条件之一的贯入度最后3阵为1cm/阵，要求太高。按规范7、4、2条规定，桩锤为60（T）型时，锤的常用控制贯入度为48cm/阵（10击），其设计单桩承载力可达到50007000kN，已完全可以满足设计单桩承载力为2400kN的要求，何况本工程采用的锤为80（T）型，较60（T）型重，设计要求最终3阵达到1cm/阵的条件就显得更高了。例如在开始打桩的5天共打入34根就出现了三根断桩，而且80%的桩均未能进入2-层，最终3阵贯入度很难达到1cm，只达到27cm/阵（见表1）3.4试桩静载试验最后三阵贯入度为5cm/阵，荷载6000KN未破坏。3.5桩数原设计为183根，出于对桩侧壁摩阻力的不确定性，设计将桩数由183根增至200根，再增至241根，增加了58根（是原183根的32%），加大了安全系数。3.6设计对打桩要求的停锤“双控”原则，一改再改。最终由“双控”改为以贯入度为主的“单控”。由于打桩开始按设计“双控”进行打桩，五天内出现三根断桩且打入桩80%不能进入2-层。后期大部分桩已打入土，但其桩长（深度）多数桩仍不能进入2-层，达不到设计停锤“双控”的原则。最终设计将停锤原则由“双控”逐渐改为“单控”。其贯入度也由1cm/阵改为5cm/阵。见下表1。设计桩长由“双控”改为“单控”过程及按“双控”打桩出现的问题 表1顺序设计及变更设计日期设计停锤原则由双控改为单控历次变更要求监理建议停锤原则按设计“双控”打桩要求出现的问题及最终高、低应变检测结果及验收11998-8-20双控：深入2-层内2.7m；并同时满足最终锤击贯入度3阵为1cm/阵单控：桩尖停锤原则，以贯入度为主，桩端入土深标高做参考。终阵3阵达不到设计1cm/阵要求时，按94-94规范规定取小值为5cm/阵开始打桩5天，共打34根桩，80%未进入2-层，打断三根桩。三根断桩情况：（1）最后三阵贯入度为2.2.1，进入2-层8.59m，距2-层顶面3.91m。（2）最后三阵贯入度为6，进入2-层11.56m距2-层顶面0.94m。（3）最后三阵贯入度为7.7，进入2-层5.93m距2-顶面5.61m。竣工检测高应变8根桩，低应变30根桩均满足设计要求。21998-9-16双控：最终贯入度为1cm/阵若标高达到设计要求进入2-层内2.7m时，贯入度可大于5cm/阵31998-9-21双控：以贯入度控制为主最终不大于5cm/阵桩尖进入2-层不少于1.2m41998-9-28双控：在前次基础上，贯入度由3阵增至为5阵51998-9-29单控：以贯入度为主，入土深度为辅。贯入度为5cm/阵，贯入度已满足而桩尖尚未进入2-层土层，则加打2阵，如无异变则停锤。4、监理建议“双控”改“单控”后的效益4.1经济效益。监理坚持“双控”改“单控”的监控建议，据竣工资料初步估算，不按设计要求进入2-层2.7m，可节省需要加长桩长的投资近34万元。由于2-层厚度变化大（由8.513m不等）。当在2-层内锤击贯入度已满足桩长停锤要求，不需要按设计再进入2-层2.7m时，就可节省增加桩的长度和投资。估算：按总桩数241根，平均桩长50m计，总桩长为12050 m。据统计按未进2-层的桩为总桩数的80%计。要加长的桩数193根。按表1统计平均每根加长5m时，共加长965m。按桩基竣工投资审计造价为422万计。每米桩长价为350元。总计为了进入2-层内2.7m，需要加长桩长的总费用为：965350=337750元（近34万）。4.2工期及使用的社会效益。不再进入2-层内，不仅减少了工程量，提高了工程进度，争取了工期，并提前交付业主使用。4.3 确保了工程质量。据8根桩的高应变测试结果，单桩极限承载力为51435725KN，满足设计单桩承载力为2400KN的要求。据30根桩的低应变测试全部合格。该工程于2000年4月17日竣工验收评为优良工程。现已交付使用达6年以上，无异常。5、结语及建议5.1严格按现行监理及有关规范进行监理。除监理与勘察、设计、施工等专业知识及经验，相互多渗透沟通外；监理人员应尽快成为具有与监理专业有关的跨专业、多学科、多功能，富有实践经验的复合型监理人才。以满足当前监理人才的需求。5.2对重要、重大建筑工程尽快推行勘察设计监理。将资料不足、设计欠缺、存在质量隐患、浪费国家投资等弊端，消灭在工程未施工前的源头。本文中监理所提“单控”合理建议，在某种程度上是属于勘察设计监理的内容。如能在勘察设计监理中得到解决给施工监理打下良好基础，将会对提高工程质量、节省工程投资等会收到更大效益。5.3监理单位领导重视，派出年龄较长、体健、实践经验丰富、认真负责、任劳任怨、积极向业主、设计和勘察单位提出合理建议的高级人才任总监、副总监或总监代表或参与顾问研讨工作，以及打桩期间，监理人员不怕苦，不怕累，不停地旁站监理、详细记录，随时进行资料分析，及时向业主或设计施工等单位通报、建议、沟通，达到