某工程錘擊式預應力管樁在灰巖區施工問題淺分析

葉海兵 廖強

核工業西南勘察設計研究院有限公司杭州分院 浙江杭州 310031

摘要：經過近幾年的發展，錘擊式預應力混凝土管樁得到廣泛的運用。但在施工過程中也發現很多問題，本工程中在灰巖區施工中多有破碎，分析原因主要為巖溶發育、中風化面傾斜及錘擊過大所致。

關鍵詞：預應力混凝土管樁；灰巖；破壞

一、工程概況

杭州市轉塘鎮沈家弄村等九個村農轉居多層公寓G-R21-19地塊位于杭州市轉塘鎮320國道以南的雙流村，主體建筑物由26棟10-11層住宅樓組成，地下一層。詳勘報告中顯示，場區隱伏基巖有兩種，場地東北角為古生界（Pz）石灰巖，僅在5#樓4個鉆孔（ZK21～ZK23、ZK25）揭示，其余地段均為志留紀上統唐家塢組（S3t）巖屑長石砂巖，巖質均較堅硬-堅硬。

據設計提供：基礎形式為樁基加片筏基礎。設計采用預應力管樁基礎，錘擊式，PHC-AB500（125mm）的預應力管樁，設計以9-2層強風化砂巖及10-3中風化灰巖作為基礎持力層，樁端全斷面進入持力層不少于0.5米，施工工藝采用柴油錘擊式。

二、樁基施工過程遇到的問題

實際施工中在下覆基巖為砂巖地段樁基礎施工均正常，當施工5#樓時候，發現樁長變化異常，均超送3～6米不等，樁長變化異常有可能是場地存在點帶狀巖溶影響所致，經各主體單位現場討論后，對樁基異常區域進大致按一承臺一孔進行施工勘探工作。

2.1 施工勘察揭示巖溶一覽表：

從本次施工勘察7只鉆孔揭示溶洞情況看，溶洞分布深度在地表下25-32m左右，溶洞豎向洞徑在0.6-3.1m左右，以ZB3、ZB12兩孔揭露的溶洞洞徑分別達3.1m、2.7m較大，其他鉆孔揭示的溶洞洞徑在0.6-1.3m左右，相對較??；溶洞內均充填灰黃色、黃色的流塑狀粉質粘土，工程性能極差。從溶洞頂部中風化灰巖厚度分布看，該7只鉆孔中溶洞頂部巖體厚度較小，多在0.1～0.9m左右，且溶洞頂部及底部附近的巖體均有不同程度溶蝕現象，如巖體發黃，表面有溶蝕坑、溶槽、蜂窩狀蟲孔發育等。另外，在溶洞分布帶兩側附近的鉆孔勘探中揭示，有部分勘探孔全風化基巖呈軟可塑狀，說明一定程度上受巖溶發育帶的影響，本次勘探有鉆孔ZB18、ZB19、ZB21、ZB10、ZB24等孔埋深約在22-26m左右的全風化呈軟可塑狀。

2.2 中風化基巖面分布

受場地構造、地層、巖溶發育的影響，場地中風化基巖面起伏較大，場地現地面標高為6.5-7.0m左右，從目前場地地面起算，中風化基巖面埋深在22-32m左右。其中巖溶區中風化基巖面埋深較大，埋深在26-32m左右；巖溶區附近區域中風化基巖埋深次之，埋深多在25-29m；其余非巖溶區中風化基巖埋深相對較淺，在22-27m左右。從中風化巖體埋深看，中風化頂板起伏無明顯的規律性，如建筑物左側2號、3號、6號承臺勘探孔揭示的中風化基巖埋深分別為24.2m、21.8m、26.4m，而承臺間勘探點間距僅為4-5m左右，換算成坡度可達20-45°。

三、樁基礎施工異常原因分析

本次勘探中在預應力管樁內施鉆的鉆孔有2只，分別是ZB9、ZB12孔，該兩孔中均有管樁混凝土碎塊揭示，另外在距35#樁西邊50cm處的ZB8也揭示有混凝土管樁骨料，說明該處管樁樁身存在傾斜。上述鉆孔揭示情況詳見表3。

ZB8 23.5-24m為青灰色管樁混凝土碎塊、碎屑。25.3-30.5m中風化灰巖 無溶洞 ZB12 29.0-29.1m中風化、29.1-30.6m充填物為青灰色管樁碎屑。30.6-30.8m中風化灰巖巖塊，30.8-31.8m充填物為青灰色管樁碎屑。有溶蝕現象；31.8-32.8m全風化砂巖，灰綠色，可塑狀；32.8-38.0m中風化砂巖 有溶洞

ZB9 孔深18-22.5m均為管樁混凝土碎塊及碎屑，見鐵絲＼鋼絲少量，其中上部18-18.40m為混凝土碎塊。

從上表可知，35#樁及48#樁實際地面起算樁長應加上超送的3-6m，因此實際地面起算樁長為34m以上，而35#樁勘探揭示，該樁在20m左右已經碎裂，鉆孔顯示底部25.3m處已經為中風化基巖；48#樁所處地段有溶洞，鉆孔顯示在29-31.8m處樁身已經碎裂，底部為基巖。

從35#樁分析：①樁底處已經碎裂；②樁底部碎裂的樁體已往西側擠出；原因可能是在地表下25m左右遇到堅硬的中風化灰巖，該區域上部地層以淤泥質土為主，側向摩擦力很小，重錘夯擊下，樁頭撞擊堅硬的中風化灰巖引起碎裂。

48#樁底部有溶洞，因溶洞頂部中風化厚度小，樁頭揭穿溶洞頂板后進入溶洞內，后撞擊溶洞底板基巖引起樁底碎裂。如果該處基巖面傾斜則將加劇底部樁身的傾斜。

對于4#樓14-16#樁樁長超過中風化基巖埋深的現象，則是該地段中風化巖體頂面傾斜過大造成樁身傾斜或樁頭碎裂造成的。

綜上分析，從地質條件上分析，由于該管樁施工區域存在帶狀巖溶溶洞、中風化基巖面起伏較大等情況，客觀上對管樁施工及樁長的控制帶來難度；同時該區域上部土層以淤泥質土為主，側向抱握摩擦力小，而底部較軟弱的強風化巖體往往厚度不一，在強風化厚度較小甚至缺失地段，樁頭直接與中風化灰巖碰擊，在此種情況下，重錘錘擊時易引起樁端撞擊巖石導致樁底碎裂、樁身傾斜等現象（如樁35#），不同于其他南側區域，上部淤泥質土層厚度小，基巖上部工程性能相對較好的土層厚度較大，樁基施工時管樁樁身所受的側向抱握摩擦力較大，而樁底附近中風化砂巖多不直接接觸，且砂巖強度相對較小，因此在樁錘作用下，樁端實際所受應力較小，故樁頭不易碎裂、樁身不易傾斜。

四、處理方案

工程相關各方樁基會議中我方提出如下施工方案：

（1）5#樓巖溶發育區域：因管樁質量得不到保證，樁頭易碎裂、樁身易傾斜，對于溶洞頂板灰巖厚度較大的地段又難以貫穿溶洞，因此不宜采用，建議采用鉆孔灌注樁基礎?？紤]巖溶發育對周邊可能存在一定的不利影響及其不規律性，可適當擴大鉆孔灌注樁的布設范圍。

（2）5#樓其他地段：現階段管樁基本未實施，仍可采用預應力管樁方案，施工前相關人員應結合附近承臺鉆孔地層情況，進行管樁的配樁及相應的試成樁工作，同時作好成樁的貫入度隨深度變化的記錄，尤其是在接近持力層附近時的貫入度變化情況；對于該區域的管樁施工，須精心施工，作好每一顆管樁的施工工作及記錄。若該區域管樁施工難度大、施工質量難以得到保證，必要時也可考慮采用鉆孔灌注樁方案。

（3）4#樓14-16#樁：該區域中風化灰巖頂面傾斜角度大，前期施工的三顆樁可能存在傾斜及樁頭爆裂現象，再小范圍內移位進行管樁施工質量仍不易得到保證，建議采用鉆孔灌注樁基礎。

該建議得到采納并實施。施工進展順利，靜載荷試驗檢驗結果正常。該建筑目前已通過基礎驗收，情況良好。

五、結束語與小結

1、從本工程可看出，上覆土層較為松軟，全～強風化層薄弱，很多地方甚至缺少本層，這種地質條件俗稱”上軟下硬、軟硬突變”，在這樣的地層打樁，管樁很快穿越上覆地層，錘擊樁直接碰到新鮮的中風化基巖面，容易出現樁頭打碎，樁身斷裂現象。本工程還出現這樣的假象，樁身破裂后，樁身混凝土隨著上部錘擊打樁而連續不斷地遭受破壞，表面上看，樁身在進尺，實際上樁身均已破壞。

2、從本工程4#樓破壞情況看，基巖面傾斜較大的地層，也不宜采用錘擊式預應力管樁。

3、從本工程也可看出在上部全～強風化層薄地段，尤其下面為堅硬的中風化地層，在這樣的地質條件下，收錘標準與打樁破壞也有較大關系，本工程采用10T柴油錘，現場確定收錘標準為最后10擊貫入度10mm。從現場打樁情況看，在其余地段持力層多為8-1卵礫石層、8-2粉質粘土夾碎石、9-2層強風化砂巖此標準是合適的，但是在灰巖區上部硬土層較薄，錘擊能過大有可能導致樁破壞。

參考文獻：

[1] 《建筑樁基技術規范》JGJ94-2008

[2] 《工程地質手冊》（第四版）

[3] 浙江省標準《建筑地基基礎設計規范》（DB33/1001-2003

作者簡介：

廖 強（1983-），男，四川宜賓人，核工業西南勘察設計研究院有限公司杭州分院，工學學士，工程師、主要從事巖土工程勘察、設計；

葉海兵（1987-），男，安徽安慶人，核工業西南勘察設計研究院有限公司杭州分院，工學學士，助理工程師，主要從事巖土工程勘察、設計。