不宜采用預(yù)應(yīng)力管樁的工程地質(zhì)條件探討

■張曉東

（福建省第四地質(zhì)大隊 福建寧德35210）

不宜采用預(yù)應(yīng)力管樁的工程地質(zhì)條件探討

■張曉東

（福建省第四地質(zhì)大隊 福建寧德35210）

依據(jù)實際情況來分析不適合應(yīng)用預(yù)應(yīng)力管樁的地質(zhì)條件，從打樁施工和工程地質(zhì)方面進行分析，充分考慮局限預(yù)應(yīng)力管樁的因素，分析不適合的工程地質(zhì)條件，也就是說石灰?guī)r地層不宜使用、有堅硬隔層時不適合應(yīng)用、松軟突變到特別硬的地層不宜應(yīng)用、多障礙物和孤石的地層不宜應(yīng)用。

預(yù)應(yīng)力管樁工程地質(zhì)條件不宜采用

福建省地域應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁起步比較晚，但發(fā)展速度很快，得到廣泛應(yīng)用，但是不管是管樁產(chǎn)量，還是廠家數(shù)量，已經(jīng)占據(jù)全國2/3以上，也就是說近幾年屬于重點、熱點應(yīng)用預(yù)應(yīng)力管樁區(qū)域。預(yù)應(yīng)力管樁實際上是新型的基樁，被各界所接受，并且大量運用到水利、港口、公路、鐵路、建筑等工程中，特別是應(yīng)用在民用建筑和工業(yè)建筑中，已經(jīng)逐漸發(fā)展成我省高層建筑基礎(chǔ)樁型之一。但是也在實際應(yīng)用的時候存在一定的不足和問題，選用的時候需要考慮多方面對該樁型的成樁可行性影響因素，特別是場地的地質(zhì)條件尤為重要，因此，從打樁施工和工程地質(zhì)方面分析局限預(yù)應(yīng)力管樁的條件，為以后施工提供參考。

1　多障礙物和孤石的地層不適合使用

一般情況下，預(yù)應(yīng)力管樁能夠沉入到比較堅硬的粘土層、強風(fēng)化巖層、密實的砂土層及礫卵石層，目前，對于這些巖土層比較常用的方式就是錘擊法，并且主要就是柴油錘施打。在多障礙物和孤石的地層若應(yīng)用預(yù)應(yīng)力管樁，會出現(xiàn)很多施工質(zhì)量事故。福建沿海多分布花崗巖侵入巖，花崗巖在風(fēng)化過程中因風(fēng)化的差異性，造成在風(fēng)化巖土層中存在沒有風(fēng)化的巖核就是球狀風(fēng)化體；有的區(qū)域上覆第四系沖洪積砂粒、卵石層中存在較大粒徑的漂石；有的區(qū)域是山坡風(fēng)化地帶，會殘留沒有風(fēng)化的巖石或由于洪積物中存在粒徑較大的塊石；在廢棄堤壩、碼頭、橋墩、地下防空洞、路基、房屋基礎(chǔ)等不良的地下埋藏物及障礙物。在具有不良障礙物或者孤石的地方采用預(yù)應(yīng)力管樁，可能出現(xiàn)以下幾種質(zhì)量事故。

第一，管樁不能充分符合設(shè)計要求進入到預(yù)計的持力層。可能出現(xiàn)在相同承臺內(nèi)部，有的樁可以打進持力層，有的不可以打進持力層，造成樁端位于不同的持力層，造成工程樁施工時具有很大差異的樁長，有可能會造成沉降不均勻性。

第二，工程樁在施工時，樁尖在接觸到障礙物或者孤石時候，樁身在受錘擊壓力過大后會突然偏離原來的實際位置，或者大幅度傾斜。

第三，樁身在受錘擊壓力過大折斷樁身、樁尖破損、或者打爛樁頭及斷樁都會發(fā)生。

所以，在正式使用預(yù)應(yīng)力管樁以前需要進行詳細地質(zhì)勘查，盡可能查明有無不利的障礙物或者孤石分布情況，查明持力層及以上覆蓋層的分布情況，若場地內(nèi)存在很多障礙物或者孤石的地層中，建議需要事先清除上部的障礙物，避免使用靜壓式基樁。場地在低洼回填或者圍海造地的時候，以往的施工填土方案已經(jīng)逐漸不能滿足實際情況，所以，需要充分考慮以后地基處理方式和擬采用的基礎(chǔ)方案，當(dāng)場地可采用預(yù)應(yīng)力管樁時，場地的回填材料應(yīng)進行針對性選擇，不宜采用工業(yè)建筑垃圾中含有大量的混凝土碎塊或者采用山體開挖的塊石，采用這些材料對今后采用預(yù)應(yīng)力管樁施工前處理加大成本，使得以后導(dǎo)致極大損失[1]。

2　有堅硬隔層的時候不宜使用或者慎用

不少基巖以上區(qū)域中，會存在一定的堅硬隔層，隔層實際上就是，有時是密實的卵石層、有時是密實的砂層、有時是含硅質(zhì)或者含鈣質(zhì)堅硬的礫卵石層，還有的是貝殼碎片膠結(jié)層或者貝殼巖化的硬隔層。如果上述隔層具備比較大的厚度，并且沒有一定的軟弱下臥層，可以適當(dāng)考慮把這些巖土層當(dāng)作持力層，可選擇采用預(yù)應(yīng)力管樁作為樁基礎(chǔ)。如果隔層具有1~2m甚至幾十厘米的厚度，并且下臥層為一般土層或者軟弱層，管樁需要穿過堅硬隔層進入更深部的持力層，如果隔層比較堅硬，具有很高的標貫試驗擊數(shù)，選擇管樁可能貫穿不了堅硬隔層，對樁身具有很高的破損率，基于此，不適合應(yīng)用預(yù)應(yīng)力管樁，比較適合使用鉆孔灌注[2]。

最常見的一種隔層就是砂隔層，有以下幾種情況：密實（30

第一，會增大樁身尤其是樁頭的破損率，可能出現(xiàn)高于10%以上的打樁破損率。

第二，貫穿砂層的時候，會增大每米打樁錘擊數(shù)，有可能達到400~500擊/m，會導(dǎo)致出現(xiàn)疲勞破損。

第三，有的可以貫穿砂隔層，有的不可以貫穿，導(dǎo)致相同承臺存在不同持力層。

如果具備比較密實并且厚砂隔層的時候，需要合理使用高強管樁。

3　石灰?guī)r地層不宜應(yīng)用

在石灰?guī)r地區(qū)中經(jīng)常分布溶洞、漏斗、溶溝、石筍、溶槽等具備一定喀斯特現(xiàn)象，對于巖體風(fēng)化受后期地質(zhì)作用明顯，采用預(yù)應(yīng)力管樁時對樁長及成樁有一定局限性，對于較密實的風(fēng)化層不易穿越。使樁端持力層位于不同深度，因此，一般情況下上述土層比較適合選擇沖鉆孔灌注樁,不適合用作預(yù)應(yīng)力管樁。由于石灰石區(qū)域存在溶洞、漏斗、溶溝、石筍、溶槽等具備一定喀斯特現(xiàn)象，因此必需進行詳細地質(zhì)勘察，查明深度范圍內(nèi)不良的地質(zhì)埋藏物等，如果使用預(yù)應(yīng)力管樁，會出現(xiàn)以下幾種事故：

第一，在預(yù)應(yīng)力管樁接觸巖層風(fēng)化表面以后會進行繼續(xù)捶打，樁身不出現(xiàn)側(cè)移的時候，會具備比較小的貫入度，樁身出現(xiàn)反彈，會十分容易破壞樁管：或者打爛樁頭、或者樁尖變形、或者斷裂樁身，在打爛樁尖以后，也會適當(dāng)破壞樁身混凝土，從表面淶水，錘擊幾下貫入一點，但那時由于會破壞樁身擠壓四周，出現(xiàn)假象。

第二，很難控制樁長度以及很難配置樁長，不易進入持力層有效深度。

第三，當(dāng)樁尖位于中風(fēng)化巖面時，當(dāng)巖面頂板起伏較大時，會出現(xiàn)滑移巖面的現(xiàn)象，有的會持續(xù)出現(xiàn)突然滑移，發(fā)現(xiàn)時已經(jīng)折斷；有的會慢慢進行滑移，一定程度也會折斷，但是不容易發(fā)現(xiàn)，如果具有軟而淺的土層，會明顯偏移樁身。

因此，一般情況下，石灰石巖層不適合使用預(yù)應(yīng)力管樁，建筑物具備比較小柱力的時候，可以適當(dāng)使用沉管灌注樁；建筑物具備比較大柱力的時候，可以適當(dāng)使用孔灌注樁。

4　從松軟突變到特別堅硬的地層不宜應(yīng)用

這種情況主要為沿海地區(qū)濱海沉積的巖土層，上部分布厚度較大的流塑~軟塑的軟土層，對樁身存在負摩阻力，采用預(yù)應(yīng)力管樁時，當(dāng)布孔過密時會產(chǎn)生擠土效應(yīng)，產(chǎn)生地面隆起，施工機械不宜在地面移動，易對已施工工程樁造成破壞影響，因此，必需進行表層硬化，為了避免地面不均勻沉降需進行一定深度的表層軟土固化處理，以此，不適合使用預(yù)應(yīng)力管樁[6]。會出現(xiàn)以下幾方面事故：

第一，樁身傾斜率或者樁長變化不像石灰石那么大，但是具有一定傾斜比例，因擠土效應(yīng)造成地面隆起及浮樁現(xiàn)象；

第二，表層厚度較大的軟土層需進行一定深度的固化處理，加大成本。

第三，預(yù)應(yīng)力管樁穿過松軟土層以后，會遇到堅硬巖層，多次錘擊以后，沒有發(fā)現(xiàn)樁身損壞，樁尖既有可能會擊碎表面巖層，促使沉降管樁，如果剛好在錘擊破碎層面的時候停止，會出現(xiàn)突變沉降量的現(xiàn)象，增加荷載到一定程度，會降低沉降量，因此會降低樁的承載力。

5　結(jié)束語

總而言之，以上四種不宜采用預(yù)應(yīng)力管樁的工程地質(zhì)條件，在實際使用預(yù)應(yīng)力管樁的時候，需要進行充分考慮，作好場地詳細地質(zhì)勘察工作，避免破壞管樁。

[1]周峰,張平,宰金珉等.缺陷預(yù)應(yīng)力管樁的加固處理 [J].建筑技術(shù),2010,36(4):278-280.

[2]張思華.深圳填海區(qū)域的預(yù)應(yīng)力管樁工程技術(shù) [J].廣東科技,2011(16):301-303.

[3]陳月萍,蔡偉娟,張芳等.紹興平原區(qū)地基基礎(chǔ)方法的分析與研究 [J].紹興文理學(xué)院學(xué)報 (自然科學(xué)版),2010,27(8):87-90.

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1000-405X（2016）-2-83-1