胡 冰，李 杰

（中鐵建工集團有限公司，北京 100071）

0 引言

本文以實際工程中的檢測數(shù)據(jù)為依據(jù)，介紹了預應力高強混凝土管樁的吊腳現(xiàn)象，分析了吊腳現(xiàn)象出現(xiàn)的原因，并對預應力高強混凝土管樁吊腳的危害進行了論述，最后提出了吊腳樁的處理方法。

預應力高強混凝土管樁因施工速度快、成本低等優(yōu)點，已被廣泛應用于工業(yè)與民用建筑以及高層建筑。由于單樁承載力特征值較小，柱底軸力較大，多層及高層建筑的柱下往往需要做多樁承臺，核心筒區(qū)域為樁筏基礎(chǔ)。因根據(jù)規(guī)范計算的預應力高強混凝土管樁的單樁承載力與實際存在偏差，施工前，設(shè)計單位一般要求建設(shè)單位試樁，以便確定最終的單樁承載力。但由于現(xiàn)場地質(zhì)條件復雜，不同區(qū)域土層的硬度存在差異，實際施工過程中會因土層較硬，管樁的有效長度達不到設(shè)計要求。為達到有效樁長，設(shè)計單位通常會要求管樁施工前進行引孔，而引孔很容易引發(fā)吊腳現(xiàn)象，且該現(xiàn)象時有發(fā)生。

1 工程概況

本工程位于廣東省，地下結(jié)構(gòu)1層，地上9層，建筑面積約31 600 m2，采用預應力高強混凝土管樁，樁徑600 m，有效設(shè)計樁長不小于10 m，單樁豎向承載力特征值為2900 kN，樁基持力層為強風化花崗巖[1]，施工場地土層分布自上而下依次為：①素填土，以黏性土為主，夾碎石，稍濕，松散，層厚約0.6～6.0 m。②粉質(zhì)黏土，中等韌性，濕，硬可塑，層厚為1.0～5.3 m。③淤泥質(zhì)土，飽和，軟～流塑，層厚為0.8～1.3 m，部分孔可見。④黏土，濕，軟可塑，層厚為1.0～6.4 m。⑤中細砂，砂質(zhì)分選性較差，呈次圓狀，含黏粒約10%，飽和，稍密，層厚為1.5～3.8 m。⑥砂質(zhì)黏性土，具砂感，遇水易軟化，稍濕，硬可塑，層厚為0.6～11.5 m。⑦全風化花崗巖，巖芯呈土狀，輕敲易散，遇水易軟化，稍濕，硬塑，層厚為0.8～4.0 m。⑧強風化花崗巖，巖芯主要呈半土半巖狀，夾中風化碎塊，巖芯遇水易軟化，層厚為3.0～17.2 m。

場地區(qū)域被土層覆蓋，從整個場地地質(zhì)勘查結(jié)果來看，層位分布較不均勻，層面起伏及層厚變化較大，地基屬不均勻地基[2]。個別勘探孔呈現(xiàn)3 m素填土，3 m粉質(zhì)黏土下面即為強風化花崗巖。典型剖面及柱狀圖如圖1及圖2所示。

圖1 典型工程地質(zhì)剖面

圖2 典型工程鉆孔柱圖

2 工程施工中發(fā)生的吊腳現(xiàn)象及檢測

2.1 工程施工中發(fā)生的吊腳現(xiàn)象

采用高強度預應力管樁基礎(chǔ)類型，并以第5-2層強風化巖為樁基持力層[3]，結(jié)合勘察報告，ZK17土層分布為3 m厚素填土、3 m厚粉質(zhì)黏土下為9.3 m厚強風化花崗巖，此勘探孔持力層較淺，設(shè)計樁長要求不小于10 m，此區(qū)域管樁施工前需提前鉆孔，鉆孔孔徑不大于D-50 mm，采用長螺旋鉆機干作業(yè)成孔，孔深不得超過樁端處深度。持力層為中風化泥質(zhì)砂巖層，遇水易軟化，引孔完畢后應立即向孔內(nèi)灌注細石混凝土。

以Z1-169#工程樁為例，樁徑為600 m，設(shè)計有效樁長為15.9 m，單樁豎向承載力特征值為2900 kN，現(xiàn)場預鉆孔深度為14 m，第一節(jié)管樁長度13 m，第一節(jié)施工完成后，樁頂高出地面0.2 m，根據(jù)該數(shù)據(jù)計算，此樁吊腳1.2 m。

2.2 預應力高強混凝土管樁吊腳的檢測

樁基單樁承載力檢測可采用靜載或者高應變法，高應變法是一種間接方法，它要求樁在沖擊力作用下樁頂?shù)淖罱K沉降在2～6 mm[4]，本工程采用靜載試驗進行檢測。

根據(jù)設(shè)計要求，預應力高強混凝土管樁的收錘標準需滿足最后貫入度控制值（mm/10擊）20 mm，經(jīng)監(jiān)理及項目技術(shù)人員共同見證，本工程滿足設(shè)計要求。因存在吊腳現(xiàn)象，根據(jù)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，打樁收錘7 d后，對該樁進行靜載試驗，以便確定此樁在吊腳情況下的單樁豎向承載力。在靜載試驗前先對此樁進行了低應變樁身完整性檢測，樁身完整性較好，為完整樁[5]。靜載試驗采用慢速維持荷載法，分級進行逐步等量加載，每級加載量為要求最大試驗荷載的1/10，第一級荷載取分級荷載的2倍，以后每級荷載取分級荷載，在每一級荷載的作用下，當樁頂沉降速率達到相對穩(wěn)定的標準時，再施加下一級荷載。當試驗加載到3540 kN時，總沉降量為28.9 mm；當試驗加載到4130 kN時，總沉降量為58.15 mm，樁頂本級沉降量大于前一級沉降量的2倍，且經(jīng)24 h尚未達到穩(wěn)定標準；當試驗加載到4720 kN時，總沉降量達到79.65 mm，終止試驗。經(jīng)檢測單位綜合分析，此樁的極限承載力為3540 kN，達不到設(shè)計要求的5800 kN，如圖3、圖4所示。

圖3 Q-s曲線

圖4 s-lgt曲線

3 預應力高強混凝土管樁吊腳的原因及危害

3.1 預應力高強混凝土管樁吊腳的原因

結(jié)合本項目各地塊的勘察報告，只有本期地塊的持力層分布極不均勻，局部埋深較淺，且?guī)r芯主要呈半土半巖狀，夾中風化碎塊，巖芯遇水易軟化，干鉆稍難鉆進；4號地塊管樁施工過程中也存在引孔情況，但均未出現(xiàn)吊腳現(xiàn)象。

經(jīng)初步分析，本地塊預應力高強混凝土管樁出現(xiàn)吊腳的原因主要如下。

（1）樁擠土效應。預應力管樁沉樁時，由于樁自身的體積占用了原土體空間，使樁身周邊土體被壓密并擠開，使土體產(chǎn)生垂直方向的隆起和水平方向的位移，造成已施工的預鉆孔垂直度產(chǎn)生較大偏差，管樁無法按引孔深度施工，產(chǎn)生吊腳現(xiàn)象。

（2）采用長螺旋式引孔機鉆孔，鉆孔孔徑不大于D-50 mm，采用長螺旋鉆機干作業(yè)成孔，孔深不得超過樁端處深度，因強風化土層較硬，引孔后的浮土未清理干凈，堆積在孔底且不密實。JGJ 94—2008第7.4.9-1條：對預鉆孔沉樁，預鉆孔孔徑可比樁徑（或方樁對角線）小50～100 mm，在樁基施工過程中管樁側(cè)壁擠壓，產(chǎn)生摩擦力，隨著管樁施工深度增加，摩擦力越來越大，樁端阻力也越來越大，管樁很難繼續(xù)向下錘擊進入持力層，引起達到收錘標準的假象，結(jié)合引孔深度及相對應的管樁配樁長度，判定產(chǎn)生吊腳現(xiàn)象。

3.2 預應力高強混凝土管樁吊腳的危害

吊腳樁底部由于懸空或者不密實，致使樁端阻力缺失或減小，吊腳較大的管樁直接引起的結(jié)果有兩個：①單樁承載力達不到設(shè)計要求；②管樁沉降量偏大，Z1-169#工程樁的靜載試驗結(jié)果充分說明了以上問題。如不及時處理，隨著單樁受力越來越大，必然引起樁基下沉，以至于引起主體結(jié)構(gòu)不均勻沉降，形成工程隱患。

4 預應力高強混凝土管樁吊腳的處理方法和預防措施

4.1 預應力高強混凝土管樁吊腳的處理方法

對于較硬土質(zhì)中引孔壓（錘擊）樁引起樁尖達不到引孔孔底的現(xiàn)象，施工完成后孔底積水使土體軟化，使承載力達不到設(shè)計要求，造成工程隱患，處理此類管樁的方法主要有以下兩點。

（1）對出現(xiàn)吊腳的管樁進行復打或者復壓，復打時選擇的錘重量一般比打入時的錘重大一些，在樁頭不發(fā)生損壞的情況下，使管樁樁尖進入持力層。

（2）經(jīng)復打后樁尖仍無法進入持力層的樁，可分兩種情況具體確定方法：①樁吊腳較大時，經(jīng)復打后仍無法進入持力層，且復打后吊腳尺寸仍較大，結(jié)合前面吊腳樁試驗結(jié)果，此類樁做廢樁處理，由設(shè)計單位進行相應的補樁。②經(jīng)復打后，樁尖雖未入持力層，但吊腳尺寸已經(jīng)很小的管樁，采用抽檢做靜載試驗，以便確定樁的單樁承載力特征值是否滿足設(shè)計要求，以及沉降是否滿足規(guī)范要求，根據(jù)檢測結(jié)構(gòu)判斷，此類樁經(jīng)過復打后滿足設(shè)計要求。復打后樁的抽檢結(jié)果如圖5、圖6所示。

圖5 復打后樁Q-s曲線

圖6 復打后樁s-lgt曲線

4.2 預應力高強混凝土管樁吊腳的預防辦法

（1）根據(jù)勘察報告中各土層的特性，提前預判是否有管樁不易穿透的砂層或巖層，選用穿透能力強的樁尖。

（2）控制引孔速度，不得提前大批量引孔，引孔與打樁時間間隔應控制在同一臺班內(nèi)。

（3）因持力層遇水易軟化，預鉆孔完畢后應立即向孔內(nèi)灌注細石混凝土，并在初凝前完成打樁。

5 結(jié)語

（1）預應力高強混凝土管樁的吊腳現(xiàn)象在預鉆孔情況下時有發(fā)生，吊腳樁的單樁承載力很低，很難達到要求的設(shè)計值。

（2）吊腳的原因主要是預應力管樁沉樁時，樁身周邊土體被壓密并擠開，使土體產(chǎn)生垂直方向的隆起和水平方向的位移，造成已施工的預鉆孔垂直度產(chǎn)生較大偏差。以及因強風化土層較硬，引孔后的浮土未清理干凈，堆積在孔底且不密實。

（3）宜使用靜載法檢測吊腳樁的承載力大小。

（4）通過靜壓或錘擊進行復壓或復打，且復打采用的樁錘重量一般要比打入時的錘重量大一些。

（5）選用合適的樁尖并控制引孔速度，可減少樁基吊腳的情況發(fā)生。