泥巖持力層管樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工分析

周書東，張彤煒，張 益（東莞市建筑科學(xué)研究所，廣東 東莞 523809）

高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁（PHC 樁）具有施工速度快、適用范圍廣、施工質(zhì)量易保證、送樁深及環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)[1]，在各類工程中得到了廣泛應(yīng)用，在廣東省珠三角地區(qū)建筑工程應(yīng)用比例高達(dá) 80 % 以上；但預(yù)應(yīng)力管樁并非適用于所有地質(zhì)條件，有些地質(zhì)條件（如泥巖）下應(yīng)慎用預(yù)應(yīng)力管樁。泥巖廣泛存在于全國(guó)各地，具有天然含水率低、遇水后軟化、強(qiáng)度低等特征[2]。泥巖膠結(jié)不良，水穩(wěn)性能差，其力學(xué)性能不高，而且易隨含水量的變化而迅速變化[3]。本文以某工程為例，針對(duì)泥巖管樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中遇到的問(wèn)題進(jìn)行了分析和研究，提出了解決方法，總結(jié)了泥巖持力層管樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工中應(yīng)注意的問(wèn)題。

1 工程概況

1.1 工程地質(zhì)條件

本工程擬建 4 棟住宅樓，設(shè) 1 F 地下室，地上 1 ～ 23 F，采用高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁。擬建場(chǎng)地原始地貌為沖積地貌單元，地面平坦。按地層成因類型及巖土層性質(zhì)，場(chǎng)地內(nèi)地層自上而下分為第四系填土層、第四系沖積層、第四系殘積層及下第三系泥巖。場(chǎng)地內(nèi)地下水按埋藏條件和含水層介質(zhì)特征可分為孔隙水和基巖裂隙水兩種形式，地下水位埋深 0.3～ 1.3 m，水位年變化幅度為 0.5 ～ 1.5 m。具體巖土層如表 1 所示。

表1 巖土層物理力學(xué)參數(shù)表

各巖土層厚度如下。

（1）填土層：0.5 ～ 2.0 m，平均厚 1.6 m。

（2）淤泥：4.5 ～ 12.6 m，平均厚 7.67 m。

（3）細(xì)砂：0.6 ～ 3.8 m，平均厚 1.96 m。

（4）黏土：1.1 ～ 9.2 m，平均厚 3.67 m。

（5）淤泥：1.1 ～ 5.6 m，平均厚 3.52 m。

（6）粉質(zhì)黏土：0.5 ～ 2.8 m，平均厚 1.52 m。

（7）全風(fēng)化泥巖：11.0 ～ 18.2 m，平均厚 14.6 m。

（8）強(qiáng)風(fēng)化泥巖：3.8 ～ 10.4 m，平均厚 7.7 m。

（9）中風(fēng)化泥巖：3.0 ～ 6.9 m，平均厚 5.26 m。

1.2 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

本工程采用Φ400、500 mm AB 型管樁，設(shè)計(jì)承載力特征值分別為 1 200 kN、1 800 kN；有效樁長(zhǎng) ≥ 10 m，預(yù)計(jì) 10 ～ 15 m，入強(qiáng)風(fēng)化泥巖 ≥ 1 m。

1.3 靜壓樁施工及靜載試驗(yàn)情況

2016 年 12 月 22 日靜壓樁施工完成。2017 年 1 月13～ 16 日對(duì) 1、4 棟進(jìn)行了小應(yīng)變?cè)囼?yàn)，結(jié)果顯示，只有 1 支樁為 2 類樁，其他均為 1 類樁。2017 年 2 月 10 日對(duì) 6 支樁進(jìn)行了靜載試驗(yàn)，加壓至 200 t 時(shí)樁下沉量均已超過(guò) 100 mm，且下沉未穩(wěn)定。經(jīng)各方商議，2 月 14 日采用錘擊法進(jìn)行第一次復(fù)打，至 2 月 18 日共重打 88 支樁，管樁打沉量為 200 ～ 2 200 mm，多數(shù)為 1 000 ～ 1 400 mm。2 月 20日對(duì)已重打過(guò)一次的樁進(jìn)行第二次施打，對(duì)前 5 支樁進(jìn)行第二次復(fù)打后，其打沉量為 200 ～ 900 mm。鑒于以上情況，暫停對(duì)樁施打，對(duì)樁的承載力重新進(jìn)行評(píng)估。

3 月 6 日對(duì) 4 支樁進(jìn)行靜載試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表 2 所示。

表2 靜載試驗(yàn)結(jié)果表

據(jù)靜壓樁施工及靜載試驗(yàn)情況，靜壓樁在施工完成時(shí)，單樁豎向抗壓承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求。但二十多天后，若對(duì)原靜壓樁做靜載荷試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)單樁豎向抗壓承載力降低，樁的沉降量加大。其中未復(fù)打的樁在二十多天后做靜載荷試驗(yàn)，樁的沉降量大，不穩(wěn)定，承載力下降量大。對(duì)復(fù)打或補(bǔ)做的樁二十多天后做靜載荷試驗(yàn)，其沉降量小，承載力較高。

2 管樁靜載實(shí)驗(yàn)承載力偏低原因分析

場(chǎng)地地質(zhì)條件較差，存在較厚流塑狀淤泥，持力層為強(qiáng)風(fēng)化泥巖，其在天然狀態(tài)下承載力較高。同時(shí)，其具有遇水軟化、崩解、承載力驟降等特性，造成管樁多次復(fù)壓、反復(fù)壓入的情況。出現(xiàn)承載力偏低的主要原因是強(qiáng)風(fēng)化泥巖遇水軟化，承載力大幅下降。水主要是管外土（巖）層中的水通過(guò)樁尖縫隙滲入管內(nèi)，或是管內(nèi)積水通過(guò)樁尖縫隙滲入風(fēng)化巖體中。強(qiáng)風(fēng)化泥巖遇水便軟化，因此樁端土承載力大幅降低。該工程管樁施工時(shí)未進(jìn)行封口等密封性施工措施。

3 施工處理建議

（1）4 支樁的承載力試驗(yàn)說(shuō)明，復(fù)打及按照嚴(yán)格要求補(bǔ)做的樁承載力較高，應(yīng)對(duì)全部樁進(jìn)行復(fù)打。

（2）鑒于承載力試驗(yàn)時(shí)不滿足規(guī)范要求的時(shí)間間隔，應(yīng)在時(shí)間間隔滿足規(guī)范要求后，重新選擇具有代表性的樁進(jìn)行承載力試驗(yàn)。試驗(yàn)樁選擇時(shí)應(yīng)考慮地質(zhì)條件、樁的位置等條件，確保試驗(yàn)樁的代表性。

（3）根據(jù)復(fù)打及承載力試驗(yàn)情況與按照相關(guān)廣東省標(biāo)準(zhǔn)，由設(shè)計(jì)單位對(duì)承載力進(jìn)行復(fù)核。根據(jù)復(fù)核情況考慮調(diào)整承載力設(shè)計(jì)值及補(bǔ)樁等措施。

（4）施工單位應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)單位調(diào)整后承載力設(shè)計(jì)值及補(bǔ)樁措施要求，編制施工方案，按要求進(jìn)行復(fù)打及補(bǔ)樁。

（5）對(duì)樁進(jìn)行復(fù)打時(shí)要注意確保樁身完整性，全部進(jìn)行小應(yīng)變?cè)囼?yàn)對(duì)樁繼續(xù)完整性檢測(cè)，接樁應(yīng)符合規(guī)范要求。

（6）樁基施工時(shí)應(yīng)依規(guī)范要求對(duì)樁尖進(jìn)行密封性措施。

4 結(jié) 語(yǔ)

（1）高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁（PH 樁）雖具有施工速度快、適用范圍廣、施工質(zhì)量易保證、送樁深及環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，但并非適用于所有地質(zhì)條件，部分地質(zhì)條件下應(yīng)慎用預(yù)應(yīng)力管樁。在強(qiáng)風(fēng)化泥巖作為持力層時(shí)，管樁在施工完成時(shí)，單樁豎向抗壓承載力可達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但經(jīng)過(guò)二十多天，通過(guò)靜荷載試驗(yàn)樁基沉降量大，承載力不能滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）已施工管樁承載力降低的主要原因是樁尖附近有水，或是管外土（巖）層中的水通過(guò)樁尖縫隙滲入管內(nèi)，或是管內(nèi)積水通過(guò)樁尖縫隙滲入風(fēng)化巖體中。強(qiáng)風(fēng)化泥巖遇水便軟化，因此樁端土承載力大幅降低。

（3）強(qiáng)風(fēng)化泥巖作為持力層管樁承載力降低的處理建議如下。① 根據(jù)復(fù)打及承載力試驗(yàn)情況，由設(shè)計(jì)單位對(duì)管樁樁基承載力進(jìn)行復(fù)核，根據(jù)復(fù)核情況考慮調(diào)整承載力設(shè)計(jì)值及補(bǔ)樁等措施。② 施工單位應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)單位調(diào)整后承載力設(shè)計(jì)值及補(bǔ)樁措施要求，進(jìn)行復(fù)打及補(bǔ)樁施工。③ 對(duì)樁進(jìn)行復(fù)打時(shí)要注意確保樁身完整性。④ 樁基施工時(shí)應(yīng)按照規(guī)范要求對(duì)樁尖進(jìn)行密封性措施。