復雜巖溶地區預應力管樁成樁質量控制

吳少躍

（廣東省建筑工程集團有限公司， 廣州 510000）

0 引言

預應力混凝土管樁遇到的復雜巖溶、厚砂層、斜巖等地質情況，斷樁問題是困擾預應力管樁施工的一大難題，本文依托廣州市白云國際機場噪音區擴建改造工程樁基礎施工，有針對性地選取五個詳勘孔位進行預應力管樁破壞性試樁試驗,對類似地質條件預應力管樁施工具有一定的借鑒意義。

1 工程概況

廣州白云國際機場擴建工程噪音區治理項目總建筑面積為415402.2 ㎡。北區2 層地下室，南區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 地質情況

根據勘察報告的揭露，場地的主要地層按地質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>軟塑狀粉質粘土、<2-3>粉細砂、<2-4>中粗砂、<2-7>可塑狀粉質粘土、；（Qal+pl）沖洪積土層<3-1>可塑狀粉質粘土和<3-3>流塑～軟塑狀粉質粘土；(C1ds)基巖（石炭系石磴子組）灰巖風化巖帶。

本場地地質情況主要包括：巖溶分布廣泛、巖面起伏、砂層過厚、砂層直接見巖等。灰巖分布被第四紀地層覆蓋，為埋藏型巖溶形態，場地內的巖溶特征主要表現在以下幾方面：①灰巖表層與第四紀覆蓋層接觸部位表現為凹凸不平，巖面起伏大；②溶洞、溶溝多發育于基巖面附近種類型：充填溶溝、半充填溶溝及空洞等，本場地大部分有充填物或半充填。超前鉆過程中鉆探出現異常現象，譬如漏水、漏漿、鉆具掉落、塌陷等。

3 試驗目的

1）、核實詳勘地質資料，確定有關各項施工工藝及參數，確定施工設備性能、工藝。

2）、驗證按設計終壓值壓樁能否穿透砂層，按照圖紙要求，預應力管樁終壓值需達到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，與業主、監理、設計單位現場確定。

3）、確定擠土樁之間施工過程的影響程度。

4）、記錄達到設計終壓值時管樁沉入深度，是否滿足入巖要求，達到設計有效樁長不少于12 米。根據地質資料初步暫定GJ1、GJ2、GJ3、GJ4、GJ5 樁長分別為39.1m、33.7m、38.2m、34.7m、32.3m（未包含送樁長度）。

5）、驗證樁端持力層，是否能達到規范和圖紙入中、微風化巖0.5m 的要求。

6）、確定斜巖對管樁成樁的影響，是否造成斷樁。

4 試樁施工機具及材料投入

本項目區域位于廣州市；沉樁機械選用液壓式樁機施工；焊接設備選用二氧化碳保護焊；供電設備，現場未接通市政供電系統，臨時用電采用柴油發電機組發電，按TN-S 系統進行臨電布線，采用“三相五線”進行三級配電、兩級保護方式布置。

5 試驗結果分析

5.1 試樁數據匯總

施工前檢查有關動力設備及電源等，防止壓樁過程中途間斷施工，確定無誤后，即可正式壓樁。壓樁是通過主機的壓樁油缸伸程之力將樁壓入土中。壓樁過程中，應經常觀察壓力表，控制壓樁阻力，調節樁機靜力同步平衡，勿使偏心，并詳細作好靜力壓樁施工記錄。樁在沉入時，根據靜壓樁機每一次的行程，記錄壓力變化情況。

對GJ1、 GJ2、 GJ3、GJ4、 GJ5 五根預應力管樁進行試樁，共出現4 次斷樁。

5.2 試驗結果分析

從實驗結果中得出：

GJ1 以3000kN 入砂層4m，沉入4m 后壓力值增加至3300kN，繼續沉樁7m 壓力值降低至2200kN 并持續3m，此時應為管樁穿透砂層，22m 時壓力突增，按照設計要求以3000kN 復壓三次，無異常反應，逐漸加壓至4500kN，樁機壓力表指針震蕩，并且壓力值短暫跳至500kN 左右后繼續回升至2000kN 后繼續沉樁。與設計、監理各方確認，應為壓力值達到4500kN 時出現斷樁。

GJ2 以3000kN 穿透砂層，至粉質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 繼續沉樁，至32.5m 時，樁機壓力表指針震蕩，之后讀數穩定在1600kN，直至沉至37m，此時樁長已經大大超過設計值，遠超過基巖深度。與監理現場確認，應為沉至巖面發生斷樁。

GJ3 以3000kN 入砂層5m，當沉至入砂層5m 時壓力值升至3500kN，繼續沉樁2m 后壓力值降低至2800kN 穿透砂層，在粉質粘土中以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，繼續沉入砂層2m 其壓力值增加至4500kN，并以4500kN 沉至30m，此時樁機壓力表指針震蕩，并且壓力值短暫跳至150kN 左右后繼續回升至5000kN，沉至33m 后無法繼續壓入，與業主、監理現場確認為壓至30m（巖面）時發生斷樁。現場利用吊繩測得沉樁深度約為30m。

GJ5 以3000kN 入砂層2m，之后逐漸難入，繼續沉入砂層2m 其壓力值增加至4500kN，并以4500kN 沉至20m，此時樁機壓力表指針震蕩，并且壓力值短暫跳至300kN 左右，繼續回升至2500kN 沉樁至34m，壓力值有所上升，以2800kN 沉至39m，此時樁長已經大大超過設計值，遠超過基巖深度。與代建、監理、設計現場確認為壓至20m 時發生斷樁。

6 試樁結論

1、利用本次試樁試驗復核現場地質情況，證明地質條件與詳勘資料基本相符。

2、對于厚砂層地質條件，靜壓樁機在壓進的過程中會發生連續振動，壓力表顯示值會比較大且在小范圍內連上下擺動。按設計終壓值取3000kN，能夠穿透較薄砂層，但對于厚砂層成樁（GJ4 和GJ5），只能入砂層2～7m，無法達到設計有效樁長，需4000～4500kN 方可穿透砂層。

3、對于復雜巖溶地質條件，當沉樁穿透砂層進入粘土層或為細砂時，由于樁端阻力較小，終壓值難以達到3000 kN，一般為2500～3000kN 之間。

4、對于斜巖地質條件，因遇巖層的情況下，樁入土深度不增加或壓進緩慢的情況下壓力值會突然猛增，需及時停止施壓，繼續加大壓力的情況下，極可能發生斷樁。

5、采用該控制措施施工大面預應力管樁，效果良好，斷樁率僅為1.6‰，表明靠譜，對于地質復雜的厚砂層、溶巖和斜巖地區預應力管樁施工有借鑒意義。