復(fù)雜巖溶地區(qū)預(yù)應(yīng)力管樁成樁質(zhì)量控制

吳少躍

（廣東省建筑工程集團(tuán)有限公司， 廣州 510000）

0 引言

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁遇到的復(fù)雜巖溶、厚砂層、斜巖等地質(zhì)情況，斷樁問題是困擾預(yù)應(yīng)力管樁施工的一大難題，本文依托廣州市白云國際機(jī)場(chǎng)噪音區(qū)擴(kuò)建改造工程樁基礎(chǔ)施工，有針對(duì)性地選取五個(gè)詳勘孔位進(jìn)行預(yù)應(yīng)力管樁破壞性試樁試驗(yàn),對(duì)類似地質(zhì)條件預(yù)應(yīng)力管樁施工具有一定的借鑒意義。

1 工程概況

廣州白云國際機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程噪音區(qū)治理項(xiàng)目總建筑面積為415402.2 ㎡。北區(qū)2 層地下室，南區(qū)1 層地下室。上部為20 棟27～32 層的高層住宅，總高約為83.1～91.8m，局部有3 層裙房，裙房高約為12.9m。

2 地質(zhì)情況

根據(jù)勘察報(bào)告的揭露，場(chǎng)地的主要地層按地質(zhì)成因從上至下依次分為：上覆土層主要為(Qml )第四系填土層<1-2>；（Qal+pl）沖積-洪積層<2-1>軟塑狀粉質(zhì)粘土、<2-3>粉細(xì)砂、<2-4>中粗砂、<2-7>可塑狀粉質(zhì)粘土、；（Qal+pl）沖洪積土層<3-1>可塑狀粉質(zhì)粘土和<3-3>流塑～軟塑狀粉質(zhì)粘土；(C1ds)基巖（石炭系石磴子組）灰?guī)r風(fēng)化巖帶。

本場(chǎng)地地質(zhì)情況主要包括：巖溶分布廣泛、巖面起伏、砂層過厚、砂層直接見巖等?；?guī)r分布被第四紀(jì)地層覆蓋，為埋藏型巖溶形態(tài)，場(chǎng)地內(nèi)的巖溶特征主要表現(xiàn)在以下幾方面：①灰?guī)r表層與第四紀(jì)覆蓋層接觸部位表現(xiàn)為凹凸不平，巖面起伏大；②溶洞、溶溝多發(fā)育于基巖面附近種類型：充填溶溝、半充填溶溝及空洞等，本場(chǎng)地大部分有充填物或半充填。超前鉆過程中鉆探出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，譬如漏水、漏漿、鉆具掉落、塌陷等。

3 試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

1）、核實(shí)詳勘地質(zhì)資料，確定有關(guān)各項(xiàng)施工工藝及參數(shù)，確定施工設(shè)備性能、工藝。

2）、驗(yàn)證按設(shè)計(jì)終壓值壓樁能否穿透砂層，按照?qǐng)D紙要求，預(yù)應(yīng)力管樁終壓值需達(dá)到3000kN，記錄壓樁速度、壓力值，確定管樁在厚砂層中施工的可行性，若無法壓入，與業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)單位現(xiàn)場(chǎng)確定。

3）、確定擠土樁之間施工過程的影響程度。

4）、記錄達(dá)到設(shè)計(jì)終壓值時(shí)管樁沉入深度，是否滿足入巖要求，達(dá)到設(shè)計(jì)有效樁長(zhǎng)不少于12 米。根據(jù)地質(zhì)資料初步暫定GJ1、GJ2、GJ3、GJ4、GJ5 樁長(zhǎng)分別為39.1m、33.7m、38.2m、34.7m、32.3m（未包含送樁長(zhǎng)度）。

5）、驗(yàn)證樁端持力層，是否能達(dá)到規(guī)范和圖紙入中、微風(fēng)化巖0.5m 的要求。

6）、確定斜巖對(duì)管樁成樁的影響，是否造成斷樁。

4 試樁施工機(jī)具及材料投入

本項(xiàng)目區(qū)域位于廣州市；沉樁機(jī)械選用液壓式樁機(jī)施工；焊接設(shè)備選用二氧化碳保護(hù)焊；供電設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)未接通市政供電系統(tǒng)，臨時(shí)用電采用柴油發(fā)電機(jī)組發(fā)電，按TN-S 系統(tǒng)進(jìn)行臨電布線，采用“三相五線”進(jìn)行三級(jí)配電、兩級(jí)保護(hù)方式布置。

5 試驗(yàn)結(jié)果分析

5.1 試樁數(shù)據(jù)匯總

施工前檢查有關(guān)動(dòng)力設(shè)備及電源等，防止壓樁過程中途間斷施工，確定無誤后，即可正式壓樁。壓樁是通過主機(jī)的壓樁油缸伸程之力將樁壓入土中。壓樁過程中，應(yīng)經(jīng)常觀察壓力表，控制壓樁阻力，調(diào)節(jié)樁機(jī)靜力同步平衡，勿使偏心，并詳細(xì)作好靜力壓樁施工記錄。樁在沉入時(shí)，根據(jù)靜壓樁機(jī)每一次的行程，記錄壓力變化情況。

對(duì)GJ1、 GJ2、 GJ3、GJ4、 GJ5 五根預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行試樁，共出現(xiàn)4 次斷樁。

5.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中得出：

GJ1 以3000kN 入砂層4m，沉入4m 后壓力值增加至3300kN，繼續(xù)沉樁7m 壓力值降低至2200kN 并持續(xù)3m，此時(shí)應(yīng)為管樁穿透砂層，22m 時(shí)壓力突增，按照設(shè)計(jì)要求以3000kN 復(fù)壓三次，無異常反應(yīng)，逐漸加壓至4500kN，樁機(jī)壓力表指針震蕩，并且壓力值短暫跳至500kN 左右后繼續(xù)回升至2000kN 后繼續(xù)沉樁。與設(shè)計(jì)、監(jiān)理各方確認(rèn)，應(yīng)為壓力值達(dá)到4500kN 時(shí)出現(xiàn)斷樁。

GJ2 以3000kN 穿透砂層，至粉質(zhì)粘土層后壓力值逐漸降至2200kN，至巖面壓力值增加至4500kN 穿破溶洞，在溶洞中以4500kN 繼續(xù)沉樁，至32.5m 時(shí)，樁機(jī)壓力表指針震蕩，之后讀數(shù)穩(wěn)定在1600kN，直至沉至37m，此時(shí)樁長(zhǎng)已經(jīng)大大超過設(shè)計(jì)值，遠(yuǎn)超過基巖深度。與監(jiān)理現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)，應(yīng)為沉至巖面發(fā)生斷樁。

GJ3 以3000kN 入砂層5m，當(dāng)沉至入砂層5m 時(shí)壓力值升至3500kN，繼續(xù)沉樁2m 后壓力值降低至2800kN 穿透砂層，在粉質(zhì)粘土中以2400kN 沉樁至30m 觸巖，壓力值提升，并以5000kN 破巖，溶洞中壓力值一直穩(wěn)定在以4500kN，壓至37.5m 無法壓入，說明再次觸巖。

GJ4 以3000kN 入砂層7m，之后逐漸難入，繼續(xù)沉入砂層2m 其壓力值增加至4500kN，并以4500kN 沉至30m，此時(shí)樁機(jī)壓力表指針震蕩，并且壓力值短暫跳至150kN 左右后繼續(xù)回升至5000kN，沉至33m 后無法繼續(xù)壓入，與業(yè)主、監(jiān)理現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)為壓至30m（巖面）時(shí)發(fā)生斷樁?，F(xiàn)場(chǎng)利用吊繩測(cè)得沉樁深度約為30m。

GJ5 以3000kN 入砂層2m，之后逐漸難入，繼續(xù)沉入砂層2m 其壓力值增加至4500kN，并以4500kN 沉至20m，此時(shí)樁機(jī)壓力表指針震蕩，并且壓力值短暫跳至300kN 左右，繼續(xù)回升至2500kN 沉樁至34m，壓力值有所上升，以2800kN 沉至39m，此時(shí)樁長(zhǎng)已經(jīng)大大超過設(shè)計(jì)值，遠(yuǎn)超過基巖深度。與代建、監(jiān)理、設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)為壓至20m 時(shí)發(fā)生斷樁。

6 試樁結(jié)論

1、利用本次試樁試驗(yàn)復(fù)核現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況，證明地質(zhì)條件與詳勘資料基本相符。

2、對(duì)于厚砂層地質(zhì)條件，靜壓樁機(jī)在壓進(jìn)的過程中會(huì)發(fā)生連續(xù)振動(dòng)，壓力表顯示值會(huì)比較大且在小范圍內(nèi)連上下擺動(dòng)。按設(shè)計(jì)終壓值取3000kN，能夠穿透較薄砂層，但對(duì)于厚砂層成樁（GJ4 和GJ5），只能入砂層2～7m，無法達(dá)到設(shè)計(jì)有效樁長(zhǎng)，需4000～4500kN 方可穿透砂層。

3、對(duì)于復(fù)雜巖溶地質(zhì)條件，當(dāng)沉樁穿透砂層進(jìn)入粘土層或?yàn)榧?xì)砂時(shí)，由于樁端阻力較小，終壓值難以達(dá)到3000 kN，一般為2500～3000kN 之間。

4、對(duì)于斜巖地質(zhì)條件，因遇巖層的情況下，樁入土深度不增加或壓進(jìn)緩慢的情況下壓力值會(huì)突然猛增，需及時(shí)停止施壓，繼續(xù)加大壓力的情況下，極可能發(fā)生斷樁。

5、采用該控制措施施工大面預(yù)應(yīng)力管樁，效果良好，斷樁率僅為1.6‰，表明靠譜，對(duì)于地質(zhì)復(fù)雜的厚砂層、溶巖和斜巖地區(qū)預(yù)應(yīng)力管樁施工有借鑒意義。