葉海兵 廖強(qiáng)

核工業(yè)西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司杭州分院 浙江杭州 310031

摘要：經(jīng)過近幾年的發(fā)展，錘擊式預(yù)應(yīng)力混凝土管樁得到廣泛的運(yùn)用。但在施工過程中也發(fā)現(xiàn)很多問題，本工程中在灰?guī)r區(qū)施工中多有破碎，分析原因主要為巖溶發(fā)育、中風(fēng)化面傾斜及錘擊過大所致。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土管樁；灰?guī)r；破壞

一、工程概況

杭州市轉(zhuǎn)塘鎮(zhèn)沈家弄村等九個(gè)村農(nóng)轉(zhuǎn)居多層公寓G-R21-19地塊位于杭州市轉(zhuǎn)塘鎮(zhèn)320國道以南的雙流村，主體建筑物由26棟10-11層住宅樓組成，地下一層。詳勘報(bào)告中顯示，場(chǎng)區(qū)隱伏基巖有兩種，場(chǎng)地東北角為古生界（Pz）石灰?guī)r，僅在5#樓4個(gè)鉆孔（ZK21～ZK23、ZK25）揭示，其余地段均為志留紀(jì)上統(tǒng)唐家塢組（S3t）巖屑長石砂巖，巖質(zhì)均較堅(jiān)硬-堅(jiān)硬。

據(jù)設(shè)計(jì)提供：基礎(chǔ)形式為樁基加片筏基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)采用預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，錘擊式，PHC-AB500（125mm）的預(yù)應(yīng)力管樁，設(shè)計(jì)以9-2層強(qiáng)風(fēng)化砂巖及10-3中風(fēng)化灰?guī)r作為基礎(chǔ)持力層，樁端全斷面進(jìn)入持力層不少于0.5米，施工工藝采用柴油錘擊式。

二、樁基施工過程遇到的問題

實(shí)際施工中在下覆基巖為砂巖地段樁基礎(chǔ)施工均正常，當(dāng)施工5#樓時(shí)候，發(fā)現(xiàn)樁長變化異常，均超送3～6米不等，樁長變化異常有可能是場(chǎng)地存在點(diǎn)帶狀巖溶影響所致，經(jīng)各主體單位現(xiàn)場(chǎng)討論后，對(duì)樁基異常區(qū)域進(jìn)大致按一承臺(tái)一孔進(jìn)行施工勘探工作。

2.1 施工勘察揭示巖溶一覽表：

從本次施工勘察7只鉆孔揭示溶洞情況看，溶洞分布深度在地表下25-32m左右，溶洞豎向洞徑在0.6-3.1m左右，以ZB3、ZB12兩孔揭露的溶洞洞徑分別達(dá)3.1m、2.7m較大，其他鉆孔揭示的溶洞洞徑在0.6-1.3m左右，相對(duì)較??；溶洞內(nèi)均充填灰黃色、黃色的流塑狀粉質(zhì)粘土，工程性能極差。從溶洞頂部中風(fēng)化灰?guī)r厚度分布看，該7只鉆孔中溶洞頂部巖體厚度較小，多在0.1～0.9m左右，且溶洞頂部及底部附近的巖體均有不同程度溶蝕現(xiàn)象，如巖體發(fā)黃，表面有溶蝕坑、溶槽、蜂窩狀蟲孔發(fā)育等。另外，在溶洞分布帶兩側(cè)附近的鉆孔勘探中揭示，有部分勘探孔全風(fēng)化基巖呈軟可塑狀，說明一定程度上受巖溶發(fā)育帶的影響，本次勘探有鉆孔ZB18、ZB19、ZB21、ZB10、ZB24等孔埋深約在22-26m左右的全風(fēng)化呈軟可塑狀。

2.2 中風(fēng)化基巖面分布

受場(chǎng)地構(gòu)造、地層、巖溶發(fā)育的影響，場(chǎng)地中風(fēng)化基巖面起伏較大，場(chǎng)地現(xiàn)地面標(biāo)高為6.5-7.0m左右，從目前場(chǎng)地地面起算，中風(fēng)化基巖面埋深在22-32m左右。其中巖溶區(qū)中風(fēng)化基巖面埋深較大，埋深在26-32m左右；巖溶區(qū)附近區(qū)域中風(fēng)化基巖埋深次之，埋深多在25-29m；其余非巖溶區(qū)中風(fēng)化基巖埋深相對(duì)較淺，在22-27m左右。從中風(fēng)化巖體埋深看，中風(fēng)化頂板起伏無明顯的規(guī)律性，如建筑物左側(cè)2號(hào)、3號(hào)、6號(hào)承臺(tái)勘探孔揭示的中風(fēng)化基巖埋深分別為24.2m、21.8m、26.4m，而承臺(tái)間勘探點(diǎn)間距僅為4-5m左右，換算成坡度可達(dá)20-45°。

三、樁基礎(chǔ)施工異常原因分析

本次勘探中在預(yù)應(yīng)力管樁內(nèi)施鉆的鉆孔有2只，分別是ZB9、ZB12孔，該兩孔中均有管樁混凝土碎塊揭示，另外在距35#樁西邊50cm處的ZB8也揭示有混凝土管樁骨料，說明該處管樁樁身存在傾斜。上述鉆孔揭示情況詳見表3。

ZB8 23.5-24m為青灰色管樁混凝土碎塊、碎屑。25.3-30.5m中風(fēng)化灰?guī)r 無溶洞 ZB12 29.0-29.1m中風(fēng)化、29.1-30.6m充填物為青灰色管樁碎屑。30.6-30.8m中風(fēng)化灰?guī)r巖塊，30.8-31.8m充填物為青灰色管樁碎屑。有溶蝕現(xiàn)象；31.8-32.8m全風(fēng)化砂巖，灰綠色，可塑狀；32.8-38.0m中風(fēng)化砂巖 有溶洞

ZB9 孔深18-22.5m均為管樁混凝土碎塊及碎屑，見鐵絲＼鋼絲少量，其中上部18-18.40m為混凝土碎塊。

從上表可知，35#樁及48#樁實(shí)際地面起算樁長應(yīng)加上超送的3-6m，因此實(shí)際地面起算樁長為34m以上，而35#樁勘探揭示，該樁在20m左右已經(jīng)碎裂，鉆孔顯示底部25.3m處已經(jīng)為中風(fēng)化基巖；48#樁所處地段有溶洞，鉆孔顯示在29-31.8m處樁身已經(jīng)碎裂，底部為基巖。

從35#樁分析：①樁底處已經(jīng)碎裂；②樁底部碎裂的樁體已往西側(cè)擠出；原因可能是在地表下25m左右遇到堅(jiān)硬的中風(fēng)化灰?guī)r，該區(qū)域上部地層以淤泥質(zhì)土為主，側(cè)向摩擦力很小，重錘夯擊下，樁頭撞擊堅(jiān)硬的中風(fēng)化灰?guī)r引起碎裂。

48#樁底部有溶洞，因溶洞頂部中風(fēng)化厚度小，樁頭揭穿溶洞頂板后進(jìn)入溶洞內(nèi)，后撞擊溶洞底板基巖引起樁底碎裂。如果該處基巖面傾斜則將加劇底部樁身的傾斜。

對(duì)于4#樓14-16#樁樁長超過中風(fēng)化基巖埋深的現(xiàn)象，則是該地段中風(fēng)化巖體頂面傾斜過大造成樁身傾斜或樁頭碎裂造成的。

綜上分析，從地質(zhì)條件上分析，由于該管樁施工區(qū)域存在帶狀巖溶溶洞、中風(fēng)化基巖面起伏較大等情況，客觀上對(duì)管樁施工及樁長的控制帶來難度；同時(shí)該區(qū)域上部土層以淤泥質(zhì)土為主，側(cè)向抱握摩擦力小，而底部較軟弱的強(qiáng)風(fēng)化巖體往往厚度不一，在強(qiáng)風(fēng)化厚度較小甚至缺失地段，樁頭直接與中風(fēng)化灰?guī)r碰擊，在此種情況下，重錘錘擊時(shí)易引起樁端撞擊巖石導(dǎo)致樁底碎裂、樁身傾斜等現(xiàn)象（如樁35#），不同于其他南側(cè)區(qū)域，上部淤泥質(zhì)土層厚度小，基巖上部工程性能相對(duì)較好的土層厚度較大，樁基施工時(shí)管樁樁身所受的側(cè)向抱握摩擦力較大，而樁底附近中風(fēng)化砂巖多不直接接觸，且砂巖強(qiáng)度相對(duì)較小，因此在樁錘作用下，樁端實(shí)際所受應(yīng)力較小，故樁頭不易碎裂、樁身不易傾斜。

四、處理方案

工程相關(guān)各方樁基會(huì)議中我方提出如下施工方案：

（1）5#樓巖溶發(fā)育區(qū)域：因管樁質(zhì)量得不到保證，樁頭易碎裂、樁身易傾斜，對(duì)于溶洞頂板灰?guī)r厚度較大的地段又難以貫穿溶洞，因此不宜采用，建議采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。考慮巖溶發(fā)育對(duì)周邊可能存在一定的不利影響及其不規(guī)律性，可適當(dāng)擴(kuò)大鉆孔灌注樁的布設(shè)范圍。

（2）5#樓其他地段：現(xiàn)階段管樁基本未實(shí)施，仍可采用預(yù)應(yīng)力管樁方案，施工前相關(guān)人員應(yīng)結(jié)合附近承臺(tái)鉆孔地層情況，進(jìn)行管樁的配樁及相應(yīng)的試成樁工作，同時(shí)作好成樁的貫入度隨深度變化的記錄，尤其是在接近持力層附近時(shí)的貫入度變化情況；對(duì)于該區(qū)域的管樁施工，須精心施工，作好每一顆管樁的施工工作及記錄。若該區(qū)域管樁施工難度大、施工質(zhì)量難以得到保證，必要時(shí)也可考慮采用鉆孔灌注樁方案。

（3）4#樓14-16#樁：該區(qū)域中風(fēng)化灰?guī)r頂面傾斜角度大，前期施工的三顆樁可能存在傾斜及樁頭爆裂現(xiàn)象，再小范圍內(nèi)移位進(jìn)行管樁施工質(zhì)量仍不易得到保證，建議采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

該建議得到采納并實(shí)施。施工進(jìn)展順利，靜載荷試驗(yàn)檢驗(yàn)結(jié)果正常。該建筑目前已通過基礎(chǔ)驗(yàn)收，情況良好。

五、結(jié)束語與小結(jié)

1、從本工程可看出，上覆土層較為松軟，全～強(qiáng)風(fēng)化層薄弱，很多地方甚至缺少本層，這種地質(zhì)條件俗稱”上軟下硬、軟硬突變”，在這樣的地層打樁，管樁很快穿越上覆地層，錘擊樁直接碰到新鮮的中風(fēng)化基巖面，容易出現(xiàn)樁頭打碎，樁身斷裂現(xiàn)象。本工程還出現(xiàn)這樣的假象，樁身破裂后，樁身混凝土隨著上部錘擊打樁而連續(xù)不斷地遭受破壞，表面上看，樁身在進(jìn)尺，實(shí)際上樁身均已破壞。

2、從本工程4#樓破壞情況看，基巖面傾斜較大的地層，也不宜采用錘擊式預(yù)應(yīng)力管樁。

3、從本工程也可看出在上部全～強(qiáng)風(fēng)化層薄地段，尤其下面為堅(jiān)硬的中風(fēng)化地層，在這樣的地質(zhì)條件下，收錘標(biāo)準(zhǔn)與打樁破壞也有較大關(guān)系，本工程采用10T柴油錘，現(xiàn)場(chǎng)確定收錘標(biāo)準(zhǔn)為最后10擊貫入度10mm。從現(xiàn)場(chǎng)打樁情況看，在其余地段持力層多為8-1卵礫石層、8-2粉質(zhì)粘土夾碎石、9-2層強(qiáng)風(fēng)化砂巖此標(biāo)準(zhǔn)是合適的，但是在灰?guī)r區(qū)上部硬土層較薄，錘擊能過大有可能導(dǎo)致樁破壞。

參考文獻(xiàn)：

[1] 《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008

[2] 《工程地質(zhì)手冊(cè)》（第四版）

[3] 浙江省標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（DB33/1001-2003

作者簡介：

廖 強(qiáng)（1983-），男，四川宜賓人，核工業(yè)西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司杭州分院，工學(xué)學(xué)士，工程師、主要從事巖土工程勘察、設(shè)計(jì)；

葉海兵（1987-），男，安徽安慶人，核工業(yè)西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司杭州分院，工學(xué)學(xué)士，助理工程師，主要從事巖土工程勘察、設(shè)計(jì)。