鄒家南，沈喚亮，熊方健

（廣州南沙科創(chuàng)置業(yè)有限公司 廣州 511458）

0 引言

近年來(lái)，預(yù)應(yīng)力管樁以其施工高效、經(jīng)濟(jì)、地層適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)在樁基工程中得到廣泛應(yīng)用，在具有較好持力層的沿海軟土地區(qū)應(yīng)用也越來(lái)越多。隨著預(yù)應(yīng)力管樁的應(yīng)用發(fā)展及所遇地質(zhì)的復(fù)雜性，也暴露了一些問(wèn)題。

王海生［1］以佛山某工程為背景，介紹了錘擊預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)檢測(cè)和問(wèn)題處理過(guò)程，通過(guò)高應(yīng)變和靜載試驗(yàn)等檢測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比，對(duì)該工程樁基質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的處理方案及針對(duì)性建議。黃良機(jī)等人［2］分析了預(yù)應(yīng)力混凝土管樁工程存在的主要質(zhì)量問(wèn)題以及產(chǎn)生這些問(wèn)題的原因，并有針對(duì)性地提出了質(zhì)量控制對(duì)策。李永生等人［3］從工程的地質(zhì)條件和打樁施工角度探討軟土地區(qū)不同工程地質(zhì)條件下預(yù)應(yīng)力管樁收錘標(biāo)準(zhǔn)。陳景忠等人［4］認(rèn)為如何使收錘標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)外部作用因素的變化而做適時(shí)相應(yīng)地調(diào)整，是發(fā)揮收錘標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量控制作用的前提，可通過(guò)液壓錘的數(shù)據(jù)采集和傳輸功能，依據(jù)樁的設(shè)計(jì)、錘-樁-土配置與條件參數(shù)、過(guò)程參數(shù)和驗(yàn)證參數(shù)等的數(shù)字化，識(shí)別判斷樁是否達(dá)到收錘要求。還有不少學(xué)者［5-10］探討并分析了預(yù)應(yīng)力管樁相關(guān)問(wèn)題并提出解決方法，詳見(jiàn)相關(guān)文獻(xiàn)。

廣州南沙某工程地質(zhì)條件復(fù)雜，工期緊張，設(shè)計(jì)采用預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，液壓錘擊施工，通過(guò)試樁后開(kāi)始大面積施工樁基礎(chǔ)，但出現(xiàn)成片區(qū)域有效樁長(zhǎng)遠(yuǎn)比預(yù)估有效樁長(zhǎng)短等異常問(wèn)題。本文以該工程為背景，結(jié)合其地質(zhì)條件及其樁基設(shè)計(jì)及施工特點(diǎn)，針對(duì)該工程存在的預(yù)應(yīng)力管樁收錘標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題，通過(guò)對(duì)異?！岸虡丁边M(jìn)行復(fù)打、補(bǔ)勘、高應(yīng)變及靜載檢測(cè)等處理措施結(jié)果的分析，提出相應(yīng)處理意見(jiàn)，得出了一些有益的結(jié)論，以期為類(lèi)似工程的設(shè)計(jì)與施工提供參考。

1 工程概況

某項(xiàng)目位于廣州市南沙區(qū)，場(chǎng)地較為平整，項(xiàng)目規(guī)劃用地面積66 333 m2，擬建14 棟高層住宅樓，采用剪力墻結(jié)構(gòu)，地下兩層，局部一層，采用液壓錘擊法施工PHC高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，如圖1所示。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，塔樓基礎(chǔ)主要為φ600 mm 管樁，單樁承載力特征值取2 700 kN，靜載極限值要求達(dá)到5 710 kN，液壓錘擊施工時(shí)錘重16 t，最后貫入度30 mm/10 擊，要求樁端進(jìn)入風(fēng)化層，并以最后貫入度為主要控制收錘標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)場(chǎng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇代表性位置做了試樁，樁長(zhǎng)35～50 m，進(jìn)入全風(fēng)化層10～20 m，經(jīng)靜載檢測(cè)驗(yàn)證皆可滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。樁基設(shè)計(jì)信息如下：外徑為600 mm，壁厚130 mm，承載力特征值為2 700 kN，樁尖類(lèi)型為A，錘心質(zhì)量為16 t，錘心行程為0.6 m，最后貫入度為30 mm/10擊，靜載極限值為5 710 kN。

2 工程地質(zhì)條件

根據(jù)區(qū)域工程地質(zhì)情況及周邊建筑場(chǎng)地工程地質(zhì)情況調(diào)查，擬建場(chǎng)地原始地貌單元主要為珠江三角洲沖積平原，經(jīng)人工回填平整后，地勢(shì)平坦、開(kāi)闊。場(chǎng)地巖土層呈多樣性，地層種類(lèi)多，均勻性變化大，大致為上軟下硬特性，整體存在海陸交互相沉積層包括軟土（淤泥質(zhì)土和淤泥）及特殊性巖土（殘積土和砂質(zhì)黏性土），下部基巖層面變化較大，分布不均，厚度不一。地基復(fù)雜程度為一級(jí)（復(fù)雜地基）。地塊北側(cè)地質(zhì)剖面如圖2 所示，樁側(cè)摩阻力特征值及端阻力特征值建議值如表1所示。

表1 樁側(cè)摩阻力特征值及端阻力特征值建議值Tab.1 Recommended Values of Characteristic Values of Side Friction and End Resistance of Piles

根據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件、地下室結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及空間位置關(guān)系，可知：地下室深基坑主要處于填土和淤泥質(zhì)土及粉質(zhì)粘土層，一層地下室結(jié)構(gòu)下方地層主要為淤泥質(zhì)土，兩層地下室結(jié)構(gòu)下方地層主要為淤泥質(zhì)土及粉質(zhì)粘土層。綜合考慮地質(zhì)條件及基坑、地下室特點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)考慮開(kāi)挖至基底換填后施打管樁。鑒于地質(zhì)變化，設(shè)計(jì)要求樁端穿透砂質(zhì)黏土層和中粗砂層進(jìn)入風(fēng)化層，并以貫入度控制為收錘標(biāo)準(zhǔn)。

3 問(wèn)題分析及解決方案

起初，現(xiàn)場(chǎng)按設(shè)計(jì)及施工部署要求全面施打管樁，兩周內(nèi)完成了工程樁施工62 根，但根據(jù)原地勘孔和補(bǔ)勘孔僅有約11根的持力層達(dá)到全風(fēng)化巖層，已施工的其余工程樁持力層均為中粗砂或砂質(zhì)黏土層，樁長(zhǎng)約20 m，與預(yù)估樁長(zhǎng)相差大，現(xiàn)場(chǎng)復(fù)打后均無(wú)法繼續(xù)深入。典型情況：8#塔樓G8-8承臺(tái)只有兩根工程樁（G8-8-10，G8-8-6）打樁深度超過(guò)30 m，其他樁長(zhǎng)均約為20 m，同一承臺(tái)平面距離約2 m的樁間距，樁長(zhǎng)差量超過(guò)15 m，樁長(zhǎng)異常問(wèn)題明顯，現(xiàn)場(chǎng)需明確“短樁”問(wèn)題原因及解決方案后方可進(jìn)一步全面施工。典型問(wèn)題承臺(tái)區(qū)域示意圖如圖3所示。

綜合分析考慮地質(zhì)條件及樁基設(shè)計(jì)及施工特點(diǎn)，認(rèn)為有以下幾點(diǎn)可能原因：①擠土效應(yīng)，使用閉口樁尖的擠土效應(yīng)明顯，在砂層及砂質(zhì)粘性土中尤其明顯，對(duì)樁身穿透力造成一定影響；②地質(zhì)復(fù)雜，根據(jù)勘察報(bào)告，短樁樁身主要為淤泥質(zhì)土、中粗砂（稍密，局部中密）、粉質(zhì)黏土、砂質(zhì)粘性土（硬塑，黏性較差，含較多中、粗粒砂），但由于地質(zhì)地層性質(zhì)及分布變化大，錘擊管樁可能無(wú)法穿透一定厚度的中粗砂或砂質(zhì)黏土層；③原設(shè)計(jì)樁基礎(chǔ)收錘標(biāo)準(zhǔn)要求過(guò)高而不夠合理，應(yīng)完善收錘標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，綜合考慮成本、工期等影響，經(jīng)初步分析，擬定“循序漸進(jìn)”解決方案如下：①為減小擠土效應(yīng)影響，對(duì)已施工樁樁頂“浮樁”情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并對(duì)有條件的樁進(jìn)行復(fù)打，對(duì)后續(xù)未施工樁使用開(kāi)口樁尖施打；②為進(jìn)一步查明局部地質(zhì)情況，有針對(duì)性進(jìn)行補(bǔ)勘；③對(duì)已施工的代表性短樁進(jìn)行高應(yīng)變或靜載檢測(cè)驗(yàn)證。

4 方案實(shí)施結(jié)果分析

4.1 復(fù)打及補(bǔ)勘結(jié)果分析

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，已施工樁未出現(xiàn)明顯“浮樁”現(xiàn)象，施打線(xiàn)路擠土效應(yīng)控制良好；對(duì)復(fù)打樁的觀(guān)測(cè)結(jié)果顯示，復(fù)打三陣最大貫入度不超過(guò)10 mm，基本一動(dòng)不動(dòng)；另外，后續(xù)使用開(kāi)口樁尖施打樁長(zhǎng)表明亦未能明顯加大進(jìn)深。據(jù)此判斷所施工管樁已達(dá)貫入度收錘標(biāo)準(zhǔn)，錘擊施工未能再明顯進(jìn)入后續(xù)中粗砂或砂質(zhì)黏土層。

根據(jù)同一承臺(tái)局部區(qū)域補(bǔ)勘結(jié)果（見(jiàn)圖3），中粗砂層、砂質(zhì)黏土層高程及厚度均變化大，其中，砂層厚度2.8～17.3 m，高程（-18.4）～（-30.15）m。根據(jù)補(bǔ)勘結(jié)果及地層參數(shù)，可計(jì)算該區(qū)域短樁理論承載力約1 200～1 700 kN（此處短樁理論計(jì)算承載力未能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求），主要受進(jìn)入中粗砂層、砂質(zhì)黏土層深度不同影響而變化。鑒于中粗砂層、砂質(zhì)黏土層對(duì)管樁承載力貢獻(xiàn)較大，因此，地質(zhì)變化大是樁長(zhǎng)變化的主要原因。

4.2 高應(yīng)變及靜載結(jié)果分析

經(jīng)參建方商議，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)代表性短樁（結(jié)合就近補(bǔ)勘鉆孔，選擇樁長(zhǎng)盡量短、理論承載力盡量小的短樁）進(jìn)行了高應(yīng)變檢測(cè)和靜載檢測(cè)，圖4 為G8-8-3 號(hào)樁高應(yīng)變曲線(xiàn)，圖5為G8-8-3號(hào)樁靜載檢測(cè)曲線(xiàn)。

由圖4、圖5 可知：G8-8-3 號(hào)樁高應(yīng)變側(cè)阻力1 535.9 kN，端阻力2 517.4 kN，承載力4 053.3 kN，未能達(dá)到設(shè)計(jì)要求；靜載加載到設(shè)計(jì)要求時(shí)，最大沉降量23.57 mm，最大回彈量17.77 mm，回彈率75.4%，極限承載力5 710 kN，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

鑒于高應(yīng)變檢測(cè)受影響因素多，如施工條件、施工技能水平以及實(shí)測(cè)曲線(xiàn)擬合法計(jì)算阻尼系數(shù)、混凝土彈模強(qiáng)度、側(cè)阻力、端阻力、彈性位移等，經(jīng)驗(yàn)參數(shù)的取值和擬合操作的合理性影響較大，高應(yīng)變檢測(cè)法結(jié)果相比靜載檢測(cè)結(jié)果往往較為保守，最終承載力極限值以靜載數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，G8-8-3 號(hào)樁能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。為進(jìn)一步驗(yàn)證結(jié)果的代表性及合理性，又在其他承臺(tái)選擇類(lèi)似問(wèn)題短樁實(shí)施了復(fù)打、高應(yīng)變、靜載等方案，最終結(jié)果一致，短樁靜載承載力滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

4.3 處理意見(jiàn)及效果

綜上結(jié)果分析可知，對(duì)本項(xiàng)目而言，中粗砂層、砂質(zhì)黏土層等可作為良好的持力層，“短樁”承載力可滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，無(wú)需按原設(shè)計(jì)要求樁端穿透中粗砂層進(jìn)入風(fēng)化層，即當(dāng)管樁樁端無(wú)法穿過(guò)中粗砂層成為“短樁”時(shí)，可按設(shè)計(jì)要求以貫入度收錘。據(jù)此，現(xiàn)場(chǎng)施工收錘標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整為“樁端進(jìn)入砂質(zhì)黏土、中粗砂、全風(fēng)化花崗巖或強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，以貫入度控制為主”，為后續(xù)全面加快施工奠定了基礎(chǔ)。

目前，本工程按照上述處理意見(jiàn)已順利完成全部樁基施工并通過(guò)驗(yàn)收。實(shí)踐表明，本工程短樁問(wèn)題處理意見(jiàn)可行，可為類(lèi)似工程提供參考。

5 結(jié)論

結(jié)合南沙某工程預(yù)應(yīng)力管樁收錘標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題分析及處理的工程實(shí)例，通過(guò)對(duì)復(fù)打、補(bǔ)勘、高應(yīng)變及靜載檢測(cè)等處理措施結(jié)果的分析，得到如下結(jié)論：

⑴勘察報(bào)告提供的地質(zhì)參數(shù)偏于保守，承載力計(jì)算結(jié)果小于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

⑵高應(yīng)變動(dòng)測(cè)承載力結(jié)果相對(duì)保守，承載力以靜載結(jié)果為準(zhǔn)。

⑶原設(shè)計(jì)收錘標(biāo)準(zhǔn)過(guò)高，當(dāng)樁端無(wú)法穿過(guò)中粗砂層時(shí)，以貫入度收錘即可。