某工程靜壓預應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

某工程靜壓預應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

本文通過對一例工程預應力管樁施工中出現的異常情況的原因和處理情況進行分析，旨在為今后類似工程項目的勘察和設計提供借鑒。

前言

預應力管樁具有施工速度快、質量容易控制、施工時無噪音、震動等優點，得到了廣泛的應用。但特殊地層場地和越取越高的單樁設計承載力，給樁基施工帶來了很大的挑戰和問題，應引起各方的注意。

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（部分區域為純地下室），埋深5.20m，框-剪結構，基礎設計采用PHC500-1000-A預應力管樁（195根）和PHC400-95-A（102根、抗拔樁），共297根。單樁豎向承載力設計值分別為1700kN和1300kN，樁端持力層為強風化凝灰熔巖，成樁終壓力為設計值的1.8倍（試壓樁后設計指標為有效樁長大于8m時，終壓力為設計值的2.0倍，有效樁長小于8m時，終壓力為設計值的2.0～2.6倍），連續三次復壓，沉降滿足要求。

根據巖土工程勘察報告，場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，堆填時間約3～5年，未經壓實。

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。成分以粘性土為主，局部夾母巖碎塊，總體呈自上而下土質變硬，部分孔底有部薄層近全風化基巖，與下伏層呈過渡關系，在現地面下10.00m左右以上多呈可塑偏硬塑狀態，23次標貫試驗經桿長修正后其值在6.8～12.5擊間；而在該層的地面10.00m以下則多呈硬塑狀，標貫試驗12次經桿長修正后的擊數范圍值為11.2～22.3擊。

③強風化凝灰熔巖：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，總體呈自上而下風化減弱。

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

場地水文地質條件：場地主要含水層為②凝灰熔巖殘積粘性土、③強風化凝灰熔巖、④中風化凝灰熔巖，屬孔隙型～裂隙潛水，均屬弱透水巖土層，場地地下水混合穩定水位埋深7.15～8.20米。

2 、成樁后復壓樁頂沉降異常情況

樁基施工完成后，為準備靜載試驗，選取11根樁進行復壓，現場經過對三根樁的樁頂進行監測，未發現明顯上浮，復壓終壓力為單樁豎向承載力設計值的2.6倍，復壓結果，沉降量大大超過規范規定要求。具體的復壓情況如表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，大部分管樁已進入③強風化凝灰熔巖中，少部分管樁到達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化的殘積土含砂較高，其土（泥）質含量高，擠土效果更多的表現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釋放以后其實際豎向承載力自然就變小，難以滿足設計承載力的要求，從而造成了復壓樁頂沉降量出現異常現象。

3.2 有效樁長短

根據施工完成的所有管樁進行統計，有效樁長小于7m的占總樁數的約60%，由于有效樁長太短，其擠土不能達到長樁一樣的擠土效果，同樣在擠土效應釋放后造成承載力降低而引起復壓樁頂沉降異常。

3.3 地下水的影響

根據同類的地質巖土條件和樁型的工程實踐證明，管樁成樁后樁芯管內易于積水，而凝灰熔巖殘積粘性土及強風化凝灰熔巖經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，該強風化層浸泡前需要爆破后才能挖除，而經過浸泡一個晚上后人力可以直接挖除），這是復壓時在同樣的終壓力作用下樁頂沉降量出現異常現象的最主要原因。

3.4 存在不利埋藏物

勘察報告鉆孔中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，根據同類樁型的工程實踐證明，樁端若遇到堅硬土層（碎塊狀強風化夾層或透鏡體）或巖層（如孤石夾層）后，樁端樁身混凝土可能發生人力和儀表不能發現的崩裂斷缺，導致成樁終壓力能夠穩定正常的假象，而在其擠土應力釋放后，其豎向承載力大多數不能滿足設計要求，在載荷試驗或復壓時，其樁端樁身混凝土將繼續崩裂脆斷，并導致樁頂繼續下沉，而且仍然沒有斷樁的異常現象可以發現，這就是139號樁在復壓時出現突降異常的原因所在。

4 、施工處理及結果

4.1 施工處理方案

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

4.1.1 在場地內有針對性的選幾個點進行施工勘察鉆探，以準確查明地層具體情況并驗證原勘察報告的準確性；

4.1.2 根據不同樁長和具體的施工特征情況，按《建筑基樁檢測技術規范》（JGJ106-2003）的相關規定的選樁原則，選取一定數量的管樁進行靜載試驗，并根據試驗結果作為進一步研究處理的原則；

4.1.3 對有效樁長小于6m的管樁可較大幅度的降低單樁豎向承載力設計值，并應進行相應處理；

4.1.4 根據試驗結果情況，并按照設計的結構受力特點，采取針對性的處理辦法：主樓部分基礎可采用①補樁處理、②樁端底部壓力注漿加固處理、③ 加大承臺利用樁土臺共同作用（挖除承臺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層店面區域可采用①補樁處理、②增加抗浮錨桿等方法。

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

4.2 施工處理措施

4.2.1 施工單位首先請有資質的勘察單位進行施工勘察鉆探，共施工6個鉆孔，勘察結果與原勘察報告相符。

4.2.2 有代表性的選擇8根樁進行靜載試驗，試驗結果單樁豎向極限承載力最小1886kN，最大3200kN，有6根樁能滿足設計荷載要求，2根樁不能滿足要求。

4.2.3 根據靜載試驗結果，設計部門采用了降低單樁豎向承載力設計值，進行補樁，共補樁96根，其中PHC500-1000-A樁84根，PHC400-95-A樁12根。為防止擠土的影響，每日補樁控制在15根左右，同一承臺有多根補樁的錯開施工，施工時控制壓力4576kN，無出現爆樁、斷樁現象，管樁均預留至地面進行二次復壓。二次復壓結果所有管樁均出現不同程度的沉降，單樁豎向承載力原設計值1700kN的管樁開始沉降時壓力最小3200kN，最大4200kN。單樁豎向承載力原設計值1300kN的管樁開始沉降時壓力最小2400kN，最大3200kN。

4.3 處理結果

根據補樁后二次復壓開始沉降時壓力，設計部門對整個工程管樁單樁豎向承載力設計值進行調整，分別按1500kN和1100kN進行設計計算，并按此設計值為參考重新選擇6根樁進行靜載試驗，試驗結果滿足設計要求。

結語

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強風化凝灰熔巖，在地下水等作用的影響下，導致成樁后復壓樁頂沉降異常，最終采取降低單樁豎向承載力設計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，對于類似本工程地質條件場地的勘察和設計，在基礎形式的選擇和單樁豎向承載力的取值等都應引起注意。

表1 靜壓管樁復壓情況一覽表

[1]建筑樁基技術規范（JGJ 94-94）.北京:中國建筑工業出版社.1995

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

[3]第九次中國巖石力學與工程學術大會論文集.靜壓管樁遇孤石夾層后豎向承載力研究.沈陽:中國科學技術出版社.2006

劉宗慶，男，1966年11月生，福建省寧德市人，現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

預應力管樁; 凝灰熔巖; 復壓;沉降