劉宗慶 福建東辰綜合勘察院 361012

某工程靜壓預(yù)應(yīng)力管樁施工異常情況分析及處理

劉宗慶 福建東辰綜合勘察院 361012

本文通過對(duì)一例工程預(yù)應(yīng)力管樁施工中出現(xiàn)的異常情況的原因和處理情況進(jìn)行分析，旨在為今后類似工程項(xiàng)目的勘察和設(shè)計(jì)提供借鑒。

前言

預(yù)應(yīng)力管樁具有施工速度快、質(zhì)量容易控制、施工時(shí)無噪音、震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。但特殊地層場(chǎng)地和越取越高的單樁設(shè)計(jì)承載力，給樁基施工帶來了很大的挑戰(zhàn)和問題，應(yīng)引起各方的注意。

1 、工程概況

該工程為住宅樓，占地面積1065m2，主樓16層， 地下1層（部分區(qū)域?yàn)榧兊叵率遥?，埋?.20m，框-剪結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)采用PHC500-1000-A預(yù)應(yīng)力管樁（195根）和PHC400-95-A（102根、抗拔樁），共297根。單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值分別為1700kN和1300kN，樁端持力層為強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖，成樁終壓力為設(shè)計(jì)值的1.8倍（試壓樁后設(shè)計(jì)指標(biāo)為有效樁長大于8m時(shí)，終壓力為設(shè)計(jì)值的2.0倍，有效樁長小于8m時(shí)，終壓力為設(shè)計(jì)值的2.0～2.6倍），連續(xù)三次復(fù)壓，沉降滿足要求。

根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，場(chǎng)地巖土層分布從上到下分別為：

①素填土：層厚5.70～7.60米。淺灰、淺黃等色，呈稍濕，松散狀態(tài)，堆填時(shí)間約3～5年，未經(jīng)壓實(shí)。

②凝灰熔巖殘積粘性土：層厚3.50～8.30m，淺黃、褐黃色，呈飽和，可塑～硬塑狀態(tài)。成分以粘性土為主，局部夾母巖碎塊，總體呈自上而下土質(zhì)變硬，部分孔底有部薄層近全風(fēng)化基巖，與下伏層呈過渡關(guān)系，在現(xiàn)地面下10.00m左右以上多呈可塑偏硬塑狀態(tài)，23次標(biāo)貫試驗(yàn)經(jīng)桿長修正后其值在6.8～12.5擊間；而在該層的地面10.00m以下則多呈硬塑狀，標(biāo)貫試驗(yàn)12次經(jīng)桿長修正后的擊數(shù)范圍值為11.2～22.3擊。

③強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖：揭示最大厚度為14.10米，黃褐、褐紅色，巖芯多呈砂土狀，底部呈碎塊狀，總體呈自上而下風(fēng)化減弱。

④中風(fēng)化凝灰熔巖：僅在局部揭示，揭示最大厚度為5.60米，淺灰色，巖石致密堅(jiān)硬，巖芯多呈短柱狀，局部呈碎塊狀。

場(chǎng)地水文地質(zhì)條件：場(chǎng)地主要含水層為②凝灰熔巖殘積粘性土、③強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖、④中風(fēng)化凝灰熔巖，屬孔隙型～裂隙潛水，均屬弱透水巖土層，場(chǎng)地地下水混合穩(wěn)定水位埋深7.15～8.20米。

2 、成樁后復(fù)壓樁頂沉降異常情況

樁基施工完成后，為準(zhǔn)備靜載試驗(yàn)，選取11根樁進(jìn)行復(fù)壓，現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)過對(duì)三根樁的樁頂進(jìn)行監(jiān)測(cè)，未發(fā)現(xiàn)明顯上浮，復(fù)壓終壓力為單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值的2.6倍，復(fù)壓結(jié)果，沉降量大大超過規(guī)范規(guī)定要求。具體的復(fù)壓情況如表1。

3 、異常情況原因分析

3.1 地層原因

從管樁的入土深度來看，大部分管樁已進(jìn)入③強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖中，少部分管樁到達(dá)②凝灰熔巖殘積粘性土底部，樁端以下沒有軟弱夾層存在。但由于凝灰熔巖殘積粘性土不像花崗巖等風(fēng)化的殘積土含砂較高，其土（泥）質(zhì)含量高，擠土效果更多的表現(xiàn)為樁周邊土層的向上隆起，而非擠密，這樣在有限的擠土效應(yīng)釋放以后其實(shí)際豎向承載力自然就變小，難以滿足設(shè)計(jì)承載力的要求，從而造成了復(fù)壓樁頂沉降量出現(xiàn)異常現(xiàn)象。

3.2 有效樁長短

根據(jù)施工完成的所有管樁進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，有效樁長小于7m的占總樁數(shù)的約60%，由于有效樁長太短，其擠土不能達(dá)到長樁一樣的擠土效果，同樣在擠土效應(yīng)釋放后造成承載力降低而引起復(fù)壓樁頂沉降異常。

3.3 地下水的影響

根據(jù)同類的地質(zhì)巖土條件和樁型的工程實(shí)踐證明，管樁成樁后樁芯管內(nèi)易于積水，而凝灰熔巖殘積粘性土及強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖經(jīng)過水的浸泡后易于軟化，其承載力較浸泡前降低很多（在人工挖孔樁施工中，該強(qiáng)風(fēng)化層浸泡前需要爆破后才能挖除，而經(jīng)過浸泡一個(gè)晚上后人力可以直接挖除），這是復(fù)壓時(shí)在同樣的終壓力作用下樁頂沉降量出現(xiàn)異?，F(xiàn)象的最主要原因。

3.4 存在不利埋藏物

勘察報(bào)告鉆孔中②凝灰熔巖殘積粘性土層中未見孤石（或母巖硬塊夾層），但也不排除在孔間的凝灰熔巖殘積土層中遇孤石（或母巖硬夾層）的可能性，根據(jù)同類樁型的工程實(shí)踐證明，樁端若遇到堅(jiān)硬土層（碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化夾層或透鏡體）或巖層（如孤石夾層）后，樁端樁身混凝土可能發(fā)生人力和儀表不能發(fā)現(xiàn)的崩裂斷缺，導(dǎo)致成樁終壓力能夠穩(wěn)定正常的假象，而在其擠土應(yīng)力釋放后，其豎向承載力大多數(shù)不能滿足設(shè)計(jì)要求，在載荷試驗(yàn)或復(fù)壓時(shí)，其樁端樁身混凝土將繼續(xù)崩裂脆斷，并導(dǎo)致樁頂繼續(xù)下沉，而且仍然沒有斷樁的異?，F(xiàn)象可以發(fā)現(xiàn)，這就是139號(hào)樁在復(fù)壓時(shí)出現(xiàn)突降異常的原因所在。

4 、施工處理及結(jié)果

4.1 施工處理方案

通過上面分析，本次管樁成樁后復(fù)壓樁頂沉降異常的主要原因是場(chǎng)地存在特殊巖土層②凝灰熔巖殘積粘性土及③強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖，并且場(chǎng)地地下水對(duì)其影響明顯，同時(shí)地層中存在不利埋藏物。另外，有效樁長較短也是引起復(fù)壓沉降異常的一大因素。因此，根據(jù)具體的工程實(shí)際情況及施工特征情況提出如下處理方案：

4.1.1 在場(chǎng)地內(nèi)有針對(duì)性的選幾個(gè)點(diǎn)進(jìn)行施工勘察鉆探，以準(zhǔn)確查明地層具體情況并驗(yàn)證原勘察報(bào)告的準(zhǔn)確性；

4.1.2 根據(jù)不同樁長和具體的施工特征情況，按《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ106-2003）的相關(guān)規(guī)定的選樁原則，選取一定數(shù)量的管樁進(jìn)行靜載試驗(yàn)，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果作為進(jìn)一步研究處理的原則；

4.1.3 對(duì)有效樁長小于6m的管樁可較大幅度的降低單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值，并應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)處理；

4.1.4 根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果情況，并按照設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，采取針對(duì)性的處理辦法：主樓部分基礎(chǔ)可采用①補(bǔ)樁處理、②樁端底部壓力注漿加固處理、③ 加大承臺(tái)利用樁土臺(tái)共同作用（挖除承臺(tái)下厚度較小的素填土層采用毛石混凝土或素混凝土托換處理，較厚的素填土層采用攪拌樁或旋噴樁處理）等方法。純地下室和1層店面區(qū)域可采用①補(bǔ)樁處理、②增加抗浮錨桿等方法。

4.1.5 對(duì)有效樁長小于6m的管樁采用細(xì)石混凝土（C25）全樁段進(jìn)行灌芯處理，并附加通長的構(gòu)造插筋。

4.2 施工處理措施

4.2.1 施工單位首先請(qǐng)有資質(zhì)的勘察單位進(jìn)行施工勘察鉆探，共施工6個(gè)鉆孔，勘察結(jié)果與原勘察報(bào)告相符。

4.2.2 有代表性的選擇8根樁進(jìn)行靜載試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果單樁豎向極限承載力最小1886kN，最大3200kN，有6根樁能滿足設(shè)計(jì)荷載要求，2根樁不能滿足要求。

4.2.3 根據(jù)靜載試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)部門采用了降低單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值，進(jìn)行補(bǔ)樁，共補(bǔ)樁96根，其中PHC500-1000-A樁84根，PHC400-95-A樁12根。為防止擠土的影響，每日補(bǔ)樁控制在15根左右，同一承臺(tái)有多根補(bǔ)樁的錯(cuò)開施工，施工時(shí)控制壓力4576kN，無出現(xiàn)爆樁、斷樁現(xiàn)象，管樁均預(yù)留至地面進(jìn)行二次復(fù)壓。二次復(fù)壓結(jié)果所有管樁均出現(xiàn)不同程度的沉降，單樁豎向承載力原設(shè)計(jì)值1700kN的管樁開始沉降時(shí)壓力最小3200kN，最大4200kN。單樁豎向承載力原設(shè)計(jì)值1300kN的管樁開始沉降時(shí)壓力最小2400kN，最大3200kN。

4.3 處理結(jié)果

根據(jù)補(bǔ)樁后二次復(fù)壓開始沉降時(shí)壓力，設(shè)計(jì)部門對(duì)整個(gè)工程管樁單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值進(jìn)行調(diào)整，分別按1500kN和1100kN進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，并按此設(shè)計(jì)值為參考重新選擇6根樁進(jìn)行靜載試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。

結(jié)語

綜上所述，本工程由于存在特殊巖土層②凝灰熔巖殘積粘性土及③強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖，在地下水等作用的影響下，導(dǎo)致成樁后復(fù)壓樁頂沉降異常，最終采取降低單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值的處理措施是可行且較為合理的，但無疑給工程施工成本造成了很大的提高。今后，對(duì)于類似本工程地質(zhì)條件場(chǎng)地的勘察和設(shè)計(jì)，在基礎(chǔ)形式的選擇和單樁豎向承載力的取值等都應(yīng)引起注意。

表1 靜壓管樁復(fù)壓情況一覽表

[1]建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ 94-94）.北京:中國建筑工業(yè)出版社.1995

[2]《地基處理手冊(cè)》編寫委員會(huì).地基處理手冊(cè).北京:中國建筑工業(yè)出版社.1993

[3]第九次中國巖石力學(xué)與工程學(xué)術(shù)大會(huì)論文集.靜壓管樁遇孤石夾層后豎向承載力研究.沈陽:中國科學(xué)技術(shù)出版社.2006

劉宗慶，男，1966年11月生，福建省寧德市人，現(xiàn)為福建東辰綜合勘察院廈門分院主任工程師。

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.20.025

預(yù)應(yīng)力管樁; 凝灰熔巖; 復(fù)壓;沉降