不宜采用預應力管樁的工程地質條件探討

■張曉東

（福建省第四地質大隊 福建寧德35210）

不宜采用預應力管樁的工程地質條件探討

■張曉東

（福建省第四地質大隊 福建寧德35210）

依據實際情況來分析不適合應用預應力管樁的地質條件，從打樁施工和工程地質方面進行分析，充分考慮局限預應力管樁的因素，分析不適合的工程地質條件，也就是說石灰巖地層不宜使用、有堅硬隔層時不適合應用、松軟突變到特別硬的地層不宜應用、多障礙物和孤石的地層不宜應用。

預應力管樁工程地質條件不宜采用

福建省地域應用預應力混凝土管樁起步比較晚，但發展速度很快，得到廣泛應用，但是不管是管樁產量，還是廠家數量，已經占據全國2/3以上，也就是說近幾年屬于重點、熱點應用預應力管樁區域。預應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，特別是應用在民用建筑和工業建筑中，已經逐漸發展成我省高層建筑基礎樁型之一。但是也在實際應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，特別是場地的地質條件尤為重要，因此，從打樁施工和工程地質方面分析局限預應力管樁的條件，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，預應力管樁能夠沉入到比較堅硬的粘土層、強風化巖層、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用預應力管樁，會出現很多施工質量事故。福建沿海多分布花崗巖侵入巖，花崗巖在風化過程中因風化的差異性，造成在風化巖土層中存在沒有風化的巖核就是球狀風化體；有的區域上覆第四系沖洪積砂粒、卵石層中存在較大粒徑的漂石；有的區域是山坡風化地帶，會殘留沒有風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應力管樁，可能出現以下幾種質量事故。

第一，管樁不能充分符合設計要求進入到預計的持力層。可能出現在相同承臺內部，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生。

所以，在正式使用預應力管樁以前需要進行詳細地質勘查，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方案，當場地可采用預應力管樁時，場地的回填材料應進行針對性選擇，不宜采用工業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應力管樁施工前處理加大成本，使得以后導致極大損失[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、有時是含硅質或者含鈣質堅硬的礫卵石層，還有的是貝殼碎片膠結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，可以適當考慮把這些巖土層當作持力層，可選擇采用預應力管樁作為樁基礎。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，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，不適合應用預應力管樁，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，有可能達到400~500擊/m，會導致出現疲勞破損。

第三，有的可以貫穿砂隔層，有的不可以貫穿，導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　石灰巖地層不宜應用

在石灰巖地區中經常分布溶洞、漏斗、溶溝、石筍、溶槽等具備一定喀斯特現象，對于巖體風化受后期地質作用明顯，采用預應力管樁時對樁長及成樁有一定局限性，對于較密實的風化層不易穿越。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,不適合用作預應力管樁。由于石灰石區域存在溶洞、漏斗、溶溝、石筍、溶槽等具備一定喀斯特現象，因此必需進行詳細地質勘察，查明深度范圍內不良的地質埋藏物等，如果使用預應力管樁，會出現以下幾種事故：

第一，在預應力管樁接觸巖層風化表面以后會進行繼續捶打，樁身不出現側移的時候，會具備比較小的貫入度，樁身出現反彈，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，當樁尖位于中風化巖面時，當巖面頂板起伏較大時，會出現滑移巖面的現象，有的會持續出現突然滑移，發現時已經折斷；有的會慢慢進行滑移，一定程度也會折斷，但是不容易發現，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應力管樁，建筑物具備比較小柱力的時候，可以適當使用沉管灌注樁；建筑物具備比較大柱力的時候，可以適當使用孔灌注樁。

4　從松軟突變到特別堅硬的地層不宜應用

這種情況主要為沿海地區濱海沉積的巖土層，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，采用預應力管樁時，當布孔過密時會產生擠土效應，產生地面隆起，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，不適合使用預應力管樁[6]。會出現以下幾方面事故：

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，因擠土效應造成地面隆起及浮樁現象；

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，預應力管樁穿過松軟土層以后，會遇到堅硬巖層，多次錘擊以后，沒有發現樁身損壞，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，會出現突變沉降量的現象，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　結束語

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

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

[2]張思華.深圳填海區域的預應力管樁工程技術 [J].廣東科技,2011(16):301-303.

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

P5[文獻碼]B

1000-405X（2016）-2-83-1