5 振動沉?，F(xiàn)澆薄壁管樁技術特點
（1）振動沉模大直徑現(xiàn)澆管樁技術特點
（a）雙層鋼管空腔結構優(yōu)點是可形成大直徑管樁（可達1.5m以上），與實心樁（一般樁徑小于600mm）相比，可提高樁摩擦力，并節(jié)省大量混凝土，從而大大降低造價。
（b）活瓣樁靴結構，可避免使用預制鋼筋混凝土樁頭，大大降低成本和加快施工進度。并且可以調(diào)整成樁擠土方向。
（c）通過造漿器造漿，可以減少沉模時環(huán)形套模內(nèi)外摩擦阻力，保護樁芯和側壁土穩(wěn)定。
（d）混凝土分流器可以避免管腔中混凝土澆注時的離析和厚薄不均。
（e）龍門支架較單柱支撐的優(yōu)點是保證機具穩(wěn)定，同時克服了常規(guī)結構抗拔力不足問題。
（f）由于采用振動雙層套管成模工藝，灌注混凝土方量的相應減少，施工速度較鉆孔灌注樁及粉噴樁要快，且質量也容易控制，加固同等面積軟土地基效率提高40%以上。
（g）選擇大直徑管樁進行地基加固，由于樁身表面積大，使單樁承載力大為提高，與實心混凝土樁或粉噴樁相比，單樁在復合地基處理中控制的加固面積大（對于1m樁徑的管樁加固面積一般大于10m2）；
（h）該樁型成樁質量穩(wěn)定，可沉樁較深（25~35m），樁體與樁周土形成剛性復合地基，復合層的變形很小，地基穩(wěn)定性得到提高。
（i）土中套管成模現(xiàn)澆管樁機具形成的復合地基技術在高速公路、市政工程等軟基加固中的使用，將節(jié)約成本，縮短工期，提高工程質量，具有廣泛應用前景。
(2)適用范圍
振動沉模大直徑現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁技術適用于各種結構物的大面積地基處理。如（a）多層及小高層建筑物地基處理；（b）高速公路、市政道路的路基處理；（c）大型油罐及煤氣柜地基處理；（d）污水處理廠大型瀑氣池、沉淀池基礎處理；（e）江河堤防的地基加固等。
地基處理的土層，應以以下土層為代表：（a）表層土：有1～2m厚的填土，或可～軟塑的素填土3～5m。（b）下部土層：以軟～流塑狀態(tài)的粉土、粉質粘土為主體。（c）底部土層：以進入砂層為持力層，稍密的砂約1～2m，中密以上的進入該層0.5m；（d）對于砂土的夾層厚度不宜大于4m的土層。根據(jù)以上幾點的要求，該機械設備制作的管樁應具有一定的承載力及抗水平的推力；該樁型同時也可放置鋼筋籠及改進樁尖結構增大筒內(nèi)土體的擠密作用，以提高其承載效果。
6 振動沉模大直徑現(xiàn)澆管樁復合地基設計與檢測
由于振動沉模大直徑現(xiàn)澆管樁與褥墊層、土共同作用形成剛性樁復合地基，振動沉模大直徑現(xiàn)澆管樁復合地基的設計按剛性樁復合地基進行。復合地基承載力的確定，比較可靠的方法式采用單樁或多樁復合地基原位載荷試驗實測，也可用根據(jù)公式進行估算[1]，[2]。復合地基沉降量通常分為二部分，即復合地基加固區(qū)的壓縮量，加固區(qū)下臥層厚度為壓縮量，于是在荷載作用下復合地基的總沉降為二部分之和[1]，[2]。
（1）振動沉模大直徑現(xiàn)澆管樁復合地基設計內(nèi)容
（a）根據(jù)地質勘測報告，確定樁端持力層和樁長；
（b）確定樁徑和壁厚，一般設計樁徑為1000mm～1500mm，設計壁厚100～150mm；
（c）根據(jù)設計要求的復合地基承載力和變形確定樁間距和布置，一般樁間距為（3～5）d；
（d）樁體混凝土等級，根據(jù)形成復合地基承載力的需要，一般采用C10～C25；
（e）褥墊層厚度及材料，褥墊層厚度一般取10～40cm，材料可選粗砂，碎石，中間設土工隔柵。
（2）質量檢測方法
振動沉模大直徑現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁檢測分三種方式進行，即：
（a）現(xiàn)場開挖：檢查樁身外觀質量，該項工作應在樁基完工14天后進行。
（b）低應變和高應變檢測：采用反射波法對樁身完整性進行檢測。
（c）靜載荷試驗或復合地基承載力載荷試驗：對單樁承載力或復合地基承載力進行檢測。
7 振動沉模大直徑現(xiàn)澆管樁技術的應用
（1）工程加固概況
南京大廠區(qū)經(jīng)一路軟基加固工程位于南京市長江北岸，地基土層為8~18米深粉質粘土，設計路堤填土高度為6.0米。通過堆載預壓、真空預壓、粉噴樁等方案比較，最終確定了現(xiàn)澆管樁復合地基軟基加固技術方案，設計樁長從6m到11.8m不等，工程總量為3780延米。設計直徑 1000mm，壁厚120mm，混凝土等級C20，坍落度5cm~8cm，樁間距橫向3.0m，縱向間距排與排之間3.5m，采用正方形布置。于2001年11月底完成地基處理工程。圖3為現(xiàn)場施工的照片，圖4為開挖單根管樁樁頭。
（2）樁基檢測
該樁基工程檢測分三種方式進行，即：
1）現(xiàn)場開挖：檢查樁身外觀質量，該項工作在樁基完工14天后進行，檢查數(shù)量不得少于3根。開挖結果表明，樁身混凝土結構完整，無斷樁和空隙。
2）低應變檢測：采用反射波法對樁身完整性進行檢測，檢測數(shù)量為總樁數(shù)的25％。南京大學科技實業(yè)集團公司基礎工程科技應用中心《樁基低應變動力檢測報告》表明：樁身混凝土強度等級達到設計C20要求。實測各樁樁身完整，為A類樁。
3）靜載荷試驗：對單樁承載力進行檢測，檢測數(shù)量為三根樁。中鐵大橋局集團第二工程有限公司五分公司《基樁靜荷載試驗報告》表明，7.8m管樁豎向極限承載力大于600kN，滿足設計要求。
（3）現(xiàn)場測試
在樁基實施過程中，進行了現(xiàn)場埋設儀器和測試研究，結論如下：
1）樁周地表土的位移。從實測資料可以看出，在沉樁過程中對于地表土體的擠密近于指數(shù)形式的衰減。在距樁心2.5m處樁周土的位移量均小于2mm，說明本次設計的樁間距是合理的。
2）沉樁過程土壓力的變化。從距沉樁中心3m處實測資料中反映出的特點大致為：在單樁沉入時，且無相鄰樁的存在的情況下，沉樁的擠土壓力在上部5m范圍內(nèi)近于一致的，下部由于土質較硬擠土作用明顯，因此，在5m以下土壓力要高于上部壓力。隨著沉樁深度的變化，下部土壓力也隨之上升。打樁結束后，樁周土壓力隨時間不斷地減小，這一點與已有的觀點是一致的，即應力松弛現(xiàn)象。由于已經(jīng)存在的樁對樁周土體已經(jīng)擠密，因此，在打入相鄰樁時，對在已成樁的邊緣產(chǎn)生較大的擠壓應力，其應力變化特點為隨沉樁深度的加深有增加的趨勢，但增量有限。沿徑向土壓力也是衰減的。從后期提供的低應變檢測報告中反映，本工程設計的樁間距是合理的，并未發(fā)生側向擠壓導致的擠壓破壞現(xiàn)象。
3）孔隙水壓力變化特征?？紫端畨毫﹄S沉樁深度逐漸增加，但增加至一定值后，孔壓將不再增加。距離沉入樁越近孔壓升的越高。本次預埋的孔隙水壓力計距沉樁邊最近的為0.5m，在該處孔壓升高到近30kPa，是距樁邊3m處孔壓的3倍。本場地為亞粘土孔壓消散也很快。
4）沉樁引起的樁周土不同深度的水平位移。沉樁的擠土作用導致樁周土發(fā)生徑向位移，從實測結果分析可知，在距樁邊1m處擠壓水平位移很大，可達30mm以上，距樁邊2m處水平位移明顯減小，距樁邊2.5~4.5m處水平位移很小。但無論是距樁心遠近，每次檢測會發(fā)現(xiàn)在2m深處水平位移偏低，可能是由于上部表層土經(jīng)過碾壓形成硬殼，在沉樁過程中硬殼下面的飽和回填土或軟粘土產(chǎn)生變形所至。
8 結語
振動沉?，F(xiàn)澆混凝土管樁技術吸收了預應力管樁和振動沉管樁等技術的優(yōu)點。該管樁樁身強度高，直徑大，有效加固深度可達30m以上，施工工藝簡單，可操作性強，便于質量控制、監(jiān)督，單樁承載力高而造價又相對較低。振動沉模大直徑現(xiàn)澆管樁復合地基新技術具有承載力提高幅度可調(diào)范圍大、變形模量高、樁體質量及耐久性有保障等特點，且有效地降低了基礎處理成本，提供了提高地基承載力、控制地基變形的一種極為有效的方式。振動沉模大直徑現(xiàn)澆管樁是軟土地區(qū)的優(yōu)質高效樁，具有較大的應用推廣價值，其施工設備和工藝還有待于在實踐中改進和完善。
（1）振動沉模大直徑現(xiàn)澆管樁技術特點
（a）雙層鋼管空腔結構優(yōu)點是可形成大直徑管樁（可達1.5m以上），與實心樁（一般樁徑小于600mm）相比，可提高樁摩擦力，并節(jié)省大量混凝土，從而大大降低造價。
（b）活瓣樁靴結構，可避免使用預制鋼筋混凝土樁頭，大大降低成本和加快施工進度。并且可以調(diào)整成樁擠土方向。
（c）通過造漿器造漿，可以減少沉模時環(huán)形套模內(nèi)外摩擦阻力，保護樁芯和側壁土穩(wěn)定。
（d）混凝土分流器可以避免管腔中混凝土澆注時的離析和厚薄不均。
（e）龍門支架較單柱支撐的優(yōu)點是保證機具穩(wěn)定，同時克服了常規(guī)結構抗拔力不足問題。
（f）由于采用振動雙層套管成模工藝，灌注混凝土方量的相應減少，施工速度較鉆孔灌注樁及粉噴樁要快，且質量也容易控制，加固同等面積軟土地基效率提高40%以上。
（g）選擇大直徑管樁進行地基加固，由于樁身表面積大，使單樁承載力大為提高，與實心混凝土樁或粉噴樁相比，單樁在復合地基處理中控制的加固面積大（對于1m樁徑的管樁加固面積一般大于10m2）；
（h）該樁型成樁質量穩(wěn)定，可沉樁較深（25~35m），樁體與樁周土形成剛性復合地基，復合層的變形很小，地基穩(wěn)定性得到提高。
（i）土中套管成模現(xiàn)澆管樁機具形成的復合地基技術在高速公路、市政工程等軟基加固中的使用，將節(jié)約成本，縮短工期，提高工程質量，具有廣泛應用前景。
(2)適用范圍
振動沉模大直徑現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁技術適用于各種結構物的大面積地基處理。如（a）多層及小高層建筑物地基處理；（b）高速公路、市政道路的路基處理；（c）大型油罐及煤氣柜地基處理；（d）污水處理廠大型瀑氣池、沉淀池基礎處理；（e）江河堤防的地基加固等。
地基處理的土層，應以以下土層為代表：（a）表層土：有1～2m厚的填土，或可～軟塑的素填土3～5m。（b）下部土層：以軟～流塑狀態(tài)的粉土、粉質粘土為主體。（c）底部土層：以進入砂層為持力層，稍密的砂約1～2m，中密以上的進入該層0.5m；（d）對于砂土的夾層厚度不宜大于4m的土層。根據(jù)以上幾點的要求，該機械設備制作的管樁應具有一定的承載力及抗水平的推力；該樁型同時也可放置鋼筋籠及改進樁尖結構增大筒內(nèi)土體的擠密作用，以提高其承載效果。
6 振動沉模大直徑現(xiàn)澆管樁復合地基設計與檢測
由于振動沉模大直徑現(xiàn)澆管樁與褥墊層、土共同作用形成剛性樁復合地基，振動沉模大直徑現(xiàn)澆管樁復合地基的設計按剛性樁復合地基進行。復合地基承載力的確定，比較可靠的方法式采用單樁或多樁復合地基原位載荷試驗實測，也可用根據(jù)公式進行估算[1]，[2]。復合地基沉降量通常分為二部分，即復合地基加固區(qū)的壓縮量，加固區(qū)下臥層厚度為壓縮量，于是在荷載作用下復合地基的總沉降為二部分之和[1]，[2]。
（1）振動沉模大直徑現(xiàn)澆管樁復合地基設計內(nèi)容
（a）根據(jù)地質勘測報告，確定樁端持力層和樁長；
（b）確定樁徑和壁厚，一般設計樁徑為1000mm～1500mm，設計壁厚100～150mm；
（c）根據(jù)設計要求的復合地基承載力和變形確定樁間距和布置，一般樁間距為（3～5）d；
（d）樁體混凝土等級，根據(jù)形成復合地基承載力的需要，一般采用C10～C25；
（e）褥墊層厚度及材料，褥墊層厚度一般取10～40cm，材料可選粗砂，碎石，中間設土工隔柵。
（2）質量檢測方法
振動沉模大直徑現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁檢測分三種方式進行，即：
（a）現(xiàn)場開挖：檢查樁身外觀質量，該項工作應在樁基完工14天后進行。
（b）低應變和高應變檢測：采用反射波法對樁身完整性進行檢測。
（c）靜載荷試驗或復合地基承載力載荷試驗：對單樁承載力或復合地基承載力進行檢測。
7 振動沉模大直徑現(xiàn)澆管樁技術的應用
（1）工程加固概況
南京大廠區(qū)經(jīng)一路軟基加固工程位于南京市長江北岸，地基土層為8~18米深粉質粘土，設計路堤填土高度為6.0米。通過堆載預壓、真空預壓、粉噴樁等方案比較，最終確定了現(xiàn)澆管樁復合地基軟基加固技術方案，設計樁長從6m到11.8m不等，工程總量為3780延米。設計直徑 1000mm，壁厚120mm，混凝土等級C20，坍落度5cm~8cm，樁間距橫向3.0m，縱向間距排與排之間3.5m，采用正方形布置。于2001年11月底完成地基處理工程。圖3為現(xiàn)場施工的照片，圖4為開挖單根管樁樁頭。
（2）樁基檢測
該樁基工程檢測分三種方式進行，即：
1）現(xiàn)場開挖：檢查樁身外觀質量，該項工作在樁基完工14天后進行，檢查數(shù)量不得少于3根。開挖結果表明，樁身混凝土結構完整，無斷樁和空隙。
2）低應變檢測：采用反射波法對樁身完整性進行檢測，檢測數(shù)量為總樁數(shù)的25％。南京大學科技實業(yè)集團公司基礎工程科技應用中心《樁基低應變動力檢測報告》表明：樁身混凝土強度等級達到設計C20要求。實測各樁樁身完整，為A類樁。
3）靜載荷試驗：對單樁承載力進行檢測，檢測數(shù)量為三根樁。中鐵大橋局集團第二工程有限公司五分公司《基樁靜荷載試驗報告》表明，7.8m管樁豎向極限承載力大于600kN，滿足設計要求。
（3）現(xiàn)場測試
在樁基實施過程中，進行了現(xiàn)場埋設儀器和測試研究，結論如下：
1）樁周地表土的位移。從實測資料可以看出，在沉樁過程中對于地表土體的擠密近于指數(shù)形式的衰減。在距樁心2.5m處樁周土的位移量均小于2mm，說明本次設計的樁間距是合理的。
2）沉樁過程土壓力的變化。從距沉樁中心3m處實測資料中反映出的特點大致為：在單樁沉入時，且無相鄰樁的存在的情況下，沉樁的擠土壓力在上部5m范圍內(nèi)近于一致的，下部由于土質較硬擠土作用明顯，因此，在5m以下土壓力要高于上部壓力。隨著沉樁深度的變化，下部土壓力也隨之上升。打樁結束后，樁周土壓力隨時間不斷地減小，這一點與已有的觀點是一致的，即應力松弛現(xiàn)象。由于已經(jīng)存在的樁對樁周土體已經(jīng)擠密，因此，在打入相鄰樁時，對在已成樁的邊緣產(chǎn)生較大的擠壓應力，其應力變化特點為隨沉樁深度的加深有增加的趨勢，但增量有限。沿徑向土壓力也是衰減的。從后期提供的低應變檢測報告中反映，本工程設計的樁間距是合理的，并未發(fā)生側向擠壓導致的擠壓破壞現(xiàn)象。
3）孔隙水壓力變化特征?？紫端畨毫﹄S沉樁深度逐漸增加，但增加至一定值后，孔壓將不再增加。距離沉入樁越近孔壓升的越高。本次預埋的孔隙水壓力計距沉樁邊最近的為0.5m，在該處孔壓升高到近30kPa，是距樁邊3m處孔壓的3倍。本場地為亞粘土孔壓消散也很快。
4）沉樁引起的樁周土不同深度的水平位移。沉樁的擠土作用導致樁周土發(fā)生徑向位移，從實測結果分析可知，在距樁邊1m處擠壓水平位移很大，可達30mm以上，距樁邊2m處水平位移明顯減小，距樁邊2.5~4.5m處水平位移很小。但無論是距樁心遠近，每次檢測會發(fā)現(xiàn)在2m深處水平位移偏低，可能是由于上部表層土經(jīng)過碾壓形成硬殼，在沉樁過程中硬殼下面的飽和回填土或軟粘土產(chǎn)生變形所至。
8 結語
振動沉?，F(xiàn)澆混凝土管樁技術吸收了預應力管樁和振動沉管樁等技術的優(yōu)點。該管樁樁身強度高，直徑大，有效加固深度可達30m以上，施工工藝簡單，可操作性強，便于質量控制、監(jiān)督，單樁承載力高而造價又相對較低。振動沉模大直徑現(xiàn)澆管樁復合地基新技術具有承載力提高幅度可調(diào)范圍大、變形模量高、樁體質量及耐久性有保障等特點，且有效地降低了基礎處理成本，提供了提高地基承載力、控制地基變形的一種極為有效的方式。振動沉模大直徑現(xiàn)澆管樁是軟土地區(qū)的優(yōu)質高效樁，具有較大的應用推廣價值，其施工設備和工藝還有待于在實踐中改進和完善。