港珠澳大橋詳勘鋼管樁試樁與勘察成果對比

王愛國 黃 揚

(江蘇省水文地質海洋地質勘查院，江蘇淮安 223005)

1 工程概況

港珠澳大橋跨越珠江口伶仃洋海域，是連接香港、珠海、澳門的超級跨海通道，大橋詳勘階段在青州航道橋附近離橋梁設計軸線北側約150 m處進行了一組鋼管樁試樁，共2根，編號分別為SZ1，SZ2，樁頂標高均為 +5.0 m，樁底標高均為 －80.0 m，樁長85 m，樁(內)徑為170 cm，壁厚為25 mm/22 mm。為配合橋梁試樁施工及試驗研究，在試樁區進行了地質勘察工作，以便查明工程地質條件，為地基基礎設計、施工提供工程地質資料和巖土設計參數，在試樁位置布設2個鉆孔，終孔條件為進入中風化巖10 m～15 m或微風化巖5 m～10 m。

2 試樁區地層巖性

試樁樁位地層巖性見表1，表2，由于橋梁試樁補勘與橋梁詳勘分別為不同勘察單位施工，雖然大的地層層序一致，但各家在具體分層上存在差別，為增加可比性，選擇本次詳勘距離試樁位置最近的61號等墩臺鉆孔揭露地層與試樁位置地層進行對比，通過巖土現場描述、巖土物理力學指標找出兩者地層對應關系見表1，表2，經研究發現試樁區第④大層中的混卵石地層分布明顯少于青州航道橋段的部分墩段(如56號、57號、58號、59號墩，青州航道橋段不同墩位間也存在差異)。

3 鋼管樁試樁研究報告分析［1］

具體分析錨樁反力架法試驗結果可以發現，SZ1與SZ2試樁的極限承載力分別為20 500 kN，18 760 kN，相差1 740 kN。SZ1試樁起始加載為5 360 kN，荷載級別共11級，其中1級～6級級差為2 680 kN，7級級差為740 kN，8級～11級級差為1 000 kN，共加荷載23 500 kN。SZ2試樁起始加載也為5 360 kN，荷載級別共7級，級差均為2 680 kN，共加荷載21 440 kN，由于在第7級加載時未能及時根據Q—s曲線調整試驗荷載的級差，導致SZ2試樁確定的極限承載力偏低。

根據SZ1，SZ2兩個樁位地質鉆孔資料，采用JGJ 94-2008建筑樁基技術規范第5.3.7條規定的公式計算鋼管樁單樁豎向極限承載力標準值Quk，SZ1單樁豎向極限承載力標準值應為22 072 kN，試樁的試驗結果為20 500 kN，小于此值要求。SZ2單樁豎向極限承載力標準值應為21 404 kN，SZ2試樁的試驗結果為18 760 kN，小于此值要求。

SZ1樁端進入⑧2層強風化混合花崗巖0.90 m，地質資料提供的鋼管樁單樁極限端阻力標準值為5 500 kPa，樁端阻力容許值理論計算值為2 478 kN，其極限值的計算值為4 956 kN，而SZ1在施加20 500 kN的極限荷載時，對應的樁端軸力測試值為1 811 kN，進一步可反向計算出實際⑧2層強風化混合花崗巖提供的鋼管樁單樁極限端阻力標準值為2 010 kPa。

表1 SZ1樁位地層巖性表

SZ2樁端進入⑧2層強風化混合花崗巖1.08 m，地質資料提供的鋼管樁單樁極限端阻力標準值為5 500 kPa，樁端阻力容許值理論計算值為2 164 kN，其極限值的計算值為4 328 kN，而SZ2在施加18 760 kN的極限荷載時，對應的樁端軸力測試值為990 kN，進一步可反向計算出實際⑧2層強風化混合花崗巖提供的鋼管樁單樁極限端阻力標準值為1 258 kPa。

表2 SZ2樁位地層巖性表

試樁承載力從錨樁反力架法試驗結果與理論計算對比分析，二者產生差異的原因試樁報告認為是樁端閉塞效應與理論計算不符所致;從地質角度分析，SZ1，SZ2試樁均以⑧2層強風化混合花崗巖作為樁端持力層，樁(內)徑為170 cm，而兩根試樁進入持力層均約1 m，進入持力層的深度不夠，難以有效發揮出⑧2層強風化混合花崗巖對樁的承載力(包括側阻力和端阻力)，因此導致錨樁反力架法試驗結果得出的單樁豎向極限承載力標準值、樁端阻力極限值比理論計算值低。

4 試樁研究報告與勘察報告成果對比分析

SZ1，SZ2試樁結果得到的與詳勘報告提供的樁側摩阻力標準值的對比見表1，表2，下面將SZ1，SZ2試樁根據荷載試驗得到的與詳勘報告提供的樁側摩阻力值進行具體對比分析。

①1層淤泥試樁得到的數值為10 kPa～15 kPa，詳勘報告提供的數值為10 kPa，兩者差值在正常范圍，產生差異的原因在于淤泥的含水量變化較大，從而導致其能提供給鋼管樁的側阻力大小有別。

①2層淤泥試樁得到的數值為15 kPa，詳勘報告提供的數值為12 kPa，兩者數據基本吻合。

①3層淤泥質土試樁得到的數值為17 kPa～18 kPa，詳勘報告提供的數值為18 kPa，兩者幾乎一致，吻合的很好，說明詳勘報告通過對該層土的室內土工試驗數據、現場原位測試成果分析評估并結合地區經驗提供的樁基參數比較可靠、比較符合實際情況。

③31層粉質粘土混砂試樁得到的數值為35 kPa～39 kPa，粘土混砂試樁得到的數值為45 kPa;詳勘報告提供的數值為35 kPa;除粘土混砂層樁側摩阻力外兩者數據基本吻合;試樁區③31層粘土混砂狀態為軟塑且混較多粉細砂，而詳勘報告中③31層粘土混砂狀態為流塑且局部混粉細砂;根據地質經驗，粘土狀態由軟變硬則所能提供的樁側阻力也隨之提高，粘土混砂量增加也會提高樁側阻力，因此試樁區③31層粘土混砂由于狀態稍好、含砂量較高從而導致其能提供給鋼管樁的側阻力比詳勘報告中③31層粘土混砂提供的要高。

④1層粉細砂試樁得到的數值為35 kPa～39 kPa，詳勘報告提供的數值為40 kPa～50 kPa，兩者存在一定的差異。試樁區④1層粉細砂密實度以稍密～中密為主且夾薄層粘性土，而詳勘報告中④1層粉砂密實度為中密，不夾薄層粘性土;根據經驗砂土狀態由松散至密實則所能提供的樁側阻力也隨之提高，同樣密實度的砂土由于夾薄層粘性土可能導致其提供的側阻力偏低，因此試樁區④1層粉細砂由于狀態稍差、夾薄層粘性土從而導致其能提供給鋼管樁的側阻力比詳勘報告中④1層粉砂提供的要低。

④31層中砂試樁得到的數值為70 kPa，詳勘報告提供的數值為65 kPa～75 kPa，兩者數據基本吻合。

④52層圓礫試樁得到的數值為125 kPa～130 kPa，詳勘報告提供的數值為120 kPa～140 kPa，兩者數據基本吻合。

由于SZ2試樁在第7級加載時未能及時根據Q—s曲線調整試驗荷載的級差，導致試樁確定的極限承載力偏低。從加強數據的可對比性分析，下面層位僅將SZ1試樁根據荷載試驗得到的與詳勘報告提供的樁側摩阻力值進行具體對比分析。

④5層粗砂試樁得到的數值為98 kPa～100 kPa，詳勘報告提供的數值為95 kPa～110 kPa，兩者數據基本吻合。

⑧21層強風化混合花崗巖試樁得到的數值為63 kPa，詳勘報告提供的數值為150 kPa，兩者數值差異很大，分析原因，如前所述，SZ1試樁進入⑧2層強風化混合花崗巖只有0.90 m，進入持力層的深度不夠，難以有效發揮出對樁的承載力(包括側阻力和端阻力)，因此還是以詳勘報告提供的樁側摩阻力標準值作為設計依據為宜。

［1］廣東省長大公路工程有限公司，交通運輸部公路科學研究所.港珠澳大橋主體工程橋梁鋼管樁試樁報告［R］.2011.

［2］江蘇省水文地質海洋地質勘查院，中交公路規劃設計院有限公司.港珠澳大橋主體工程橋梁DB01標段施工圖設計工程地質勘察報告［R］.2011.

［3］JGJ 94-2008，建筑樁基技術規范［S］.