濱州某工程引孔打樁承載力及岸坡穩定性研究

鐘 洲

(天津市北洋水運水利勘察設計研究院有限公司，天津 300000)

1 工程概況

擬建工程位于山東省濱州市，濱州港海港港區東一疏港路東側。管廊支架長16.3 km、寬5 m，上部結構形式為鋼結構，每榀管架典型間距9 m。管廊支架一部分位于濱州港引堤工程及防波堤一期工程上方，一部分位于已建防波堤東外側，支架基礎擬采用樁基礎。

根據下部地質條件，本工程試樁初步設計考慮三種樁型，分別為預制混凝土實心方樁(500 mm×500 mm)、預應力混凝土管樁(PHC φ600 mm)、插接式預應力混凝土變截面管樁(T-PHC φ600 mm)。根據試樁技術要求，擬通過現場試樁載荷試驗和基樁檢測方式選定對場地適應性好、施工高效的樁型，通過試沉樁，確定擬定的不同樁型的可打性，為合理選定樁型、樁長提供依據。通過采取岸坡監測的方式監控不同樁型在沉樁過程中打樁振動對既有堤身岸坡穩定的影響，為本工程正式施工設計提供技術支撐。

2 檢測/監測內容及目的

2.1 試樁檢測

高應變檢測：檢測樁身各土層側摩阻力、樁端承載力、單樁豎向抗壓極限承載力、分析樁錘的性能指標、為沉樁施工選錘提供參考意見，并將高應變動力檢測的垂直極限承載力結果與靜載試驗結果進行比較。

2.2 岸坡監測

通過對打樁過程及試樁檢測過程中的深層土體水平位移、孔隙水壓力消散、胸墻沉降及水平位移監測，確定試樁及檢樁過程中機械作業對岸坡穩定的影響范圍及程度，準確掌握施工期間岸坡土體變化趨勢，控制施工速率，動態指導施工，確保岸坡安全可控。

3 試樁區域地質概況

根據本工程勘察揭示，擬建工程場地因東側防波堤修建時局部地段拋填有連續的、厚度較大的①5碎石、①6塊石，碎石粒徑大小不一，無序，夾有塊石，含有物亦復雜多變，且主要為松散或稍密狀態，采用樁基礎時，基樁難以穿透，必須采用合理有效的引孔措施。

4 監測儀器埋設位置

在試打樁作業及試樁檢測過程中，需要進行對岸坡的孔隙水壓力消散和堤身的沉降及水平位移進行監測。

孔隙水壓力監測采用振弦式孔隙水壓力計，埋設于胸墻靠陸側。

胸墻沉降及水平位移觀測點布置于胸墻頂面。

5 檢測/監測數據

5.1 高應變初打測試

各試樁初打測試結果見表1。

表1 高應變檢測初打測試結果匯總表

5.2 高應變復打測試結果

高應變檢測復打測試結果匯總表見表2。

表2 高應變檢測復打測試結果匯總表

5.3 孔壓監測結果

孔壓消散曲線如圖1所示。

5.4 胸墻沉降曲線

胸墻沉降曲線圖如圖2所示。

5.5 胸墻水平位移曲線

胸墻水平位移曲線圖如圖3所示。

6 檢測數據分析

1)高應變測試結果表明，試樁區域土阻力恢復系數較一般施工工藝偏大，預制樁打樁結束休止一定時間后，樁端提供較為可靠的承載力，樁身側摩阻力明顯提高，樁身總承載力均能滿足設計要求，高應變復打擬合分析結果表明：預制方樁極限承載力為3 940.4 kN，預制管樁極限承載力為3 152.7 kN，預制變截面管樁極限承載力為2 828.9 kN；從高應變擬合法分析樁身側摩阻力分布情況來看，下節樁側摩阻力較上節樁大，主要受沉樁施工工藝和土層性質影響加大，上節樁樁周主要是淤泥質土和拋填碎石，下節樁樁周主要是粘性土和粉質粘性土。

2)孔隙水壓力監測數據表明，打樁作業過程中，孔壓會有輕微反彈，但反彈量較小，應力增加不大于3 kPa，由于下部土體采取打設塑料排水板加固工藝，目前還具備一定的排水效果，超靜孔隙水壓力能在短時間內消散。

3)胸墻沉降及水平位移監測結果表明，打樁作業過程中，打樁作業區附近胸墻會有明顯沉降及水平位移變動，日沉降量最大可達9 mm，日水平位移最大可超過10 mm。岸坡構筑物對震動荷載及附加荷載較為敏感。

7 結語

1)通過在拋石層上進行引孔施工，孔位穩定性保持良好，后期樁基施工時，由于已經引孔完成，樁施工效率較正常施工高，可打性強。在施工時，引孔直徑可略小于樁身直徑，樁體強度可以保證順利完成擴孔，同時增大樁身摩擦力。

2)對比各項試驗數據來看，試樁選用的沉樁施工工藝對本工程地質條件具有較好的適應性，建議在引孔過程中確保孔徑和垂直度滿足規范和設計要求。

3)現場岸坡監測結果表明，現場成孔及打樁作業對岸坡穩定影響較為明顯，岸坡構筑物坐落在濱海相軟土地基上，且施工區域外側海域水深，坡度變化大，對震動荷載及附加荷載較為敏感。