預應力管樁施工中短樁情況分析與應對措施

王立

（廣東省地質局第三地質大隊）

預應力管樁由于樁基承載力較大，施工簡便，施工質量較為可靠，已經成為采用最廣泛的基礎形式[1]。但由于地質條件的不均勻變化以及巖土勘察鉆孔取樣數量有限，往往難以準確地反映每個樁位的地質狀況，土層參數也經常與現場實際情況存在較大的差異[2]。在樁基施工過程中，經常出現壓樁荷載達到設計要求，但樁長出現短樁的情況[3]。如何對短樁進行處理是需要及時合理解決的問題[4]。

1 工程概況

科曼斯汽配產業園位于佛山市高明區明城鎮黎坑村，西側為盈富東路（在建），東側臨江肇高速公路，北側為待建空地，南側為一小河涌，場地周邊建筑環境較為空曠，交通便利。本工程規劃總用地面積為112745.12m2，擬建建筑物主要為：4棟2層廠房/倉庫、2棟1層門衛、1棟1層設備房、高架平臺及匝道；本工程未設地下室。

根據鉆孔揭露，典型的地質剖面圖如圖1所示。場地巖土層按其地質年代和成因類型的不同自上而下劃分可分為人工填土層（Qa1）、第四系沖積層（Qa2）、第四系坡積層（Qd1）、第四系殘積層（Q）、下第三系（E）泥質粉砂巖及石炭系（C1）灰巖。各巖土層分面及特征分述如下：

圖1 工程地質剖面圖

⑴第四系人工填土層（Qa1）

人工填土：灰、灰黃、褐紅、淺紅色，主要由粉質黏土回填而成，成份以粉粘粒、沙粒為主，均勻性較差，場地西側部分地段不均勻夾大量中風化巖塊、碎石。層厚0.50～9.30m，平均厚度 3.49m。

⑵第四系沖積層（Qa2）

淤泥質土：深灰、灰黑色，飽和，流-軟塑狀為主，成份以黏粒為主，含少量有機質以及腐植物，稍具臭味。層厚0.40～3.10m，平均厚度1.14m。

⑶第四系殘積層（Qdl）

粉質黏土：淺紅色，稍濕，可硬塑狀為主，為泥質粉砂巖風化殘積土，成份以黏粒為主，含少量砂粒，殘留原巖結構。層厚1.00～14.40m，平均厚度4.93m。

⑷基巖為下第三系（E）泥質粉砂巖

全風化灰巖：灰、灰黃色，巖石風化強烈，巖芯已風化成堅硬土狀，手折易斷，原巖結構巖體基本質量為V級；層厚1.00～5.80，平均厚度2.63m；層頂標高-2.71～8.81m，平均標高 2.75m。

⑸強風化泥質粉砂巖

褐紅色，巖石強烈風化，巖芯成半巖半土狀、塊狀為主，不均勻夾偏中風化巖，泥質鐵質膠結，層狀結構，手折易斷，原巖結構清晰，巖質軟，巖芯見光浸水易軟化。巖體基本質量等級為V級。層厚0.60～19.60m，平均厚度7.25m。

場地土對混凝土結構具微腐蝕性，對鋼結構具微腐蝕性；地下水對混凝土結構具微腐蝕性；對鋼筋混凝土及結構中的鋼筋具微腐蝕性。

巖土勘察報告提供的主要土層和設計參數取值如表1、表2所示。

表1 土層參數

表2 土層設計參數取值

2 樁基設計和施工情況

根據現場地質條件，本項目基礎部分巖面淺的區域采用天然地基，其他區域采用預應力管樁基礎，設計為摩擦端承型樁，采用直徑600、壁厚130mm的預應力管樁，樁凈長H為12～17m，樁端入持力層深度H1不小于1m，建筑樁基設計等級為乙級，單樁豎向承載力特征值1800kN，采用液壓錘擊方法施工，以最后貫入度不小于20mm/10擊作為收錘標準[5]，其中柱下三樁和四樁承臺布置情況如圖2所示。

圖2 樁布置形式

本項目在施工過程中，由于土質條件的變化和設計參數取值差異等原因，出現了部分短樁情況，樁長從3m到10m不等。

3 靜載試驗

為了掌握短樁的實際承載力情況，在樁基靜載試驗檢測中，對于樁長小于4m、樁長介于4～6m、樁長大于6m三種情況，共選取了4條短樁按照樁基檢測規范進行豎向承載力檢測，結果見表3、圖3～圖6。

圖3 設備用房3號樁

圖4 設備用房34號樁

圖5 設備用房28號樁

圖6 汽配產業園4號樁

表3 短樁靜載試驗

從圖3～圖6和表3的數據分析可知：

⑴設備用房3#、34#樁Q-S曲線回彈量大，說明樁體靜載時處于彈性受壓狀態，樁端承載力大，靜載試驗時以樁身彈性壓縮為主，卸載后，樁身回彈。

⑵設備用房28#Q-S曲線沉降較大，回彈量小，說明樁體承載力以側摩阻力為主。

⑶汽配產業園4#加載期間前期Q-S曲線沉降大，后期沉降回彈量小。從P-S曲線可以看出，在加載初期，由于靜載超過樁周極限側摩阻力，沉降S增長較快，隨著進入硬巖層及樁端阻力作用，沉降趨于穩定。

4 承載力分析

現場承臺開挖施工揭露的土質情況如圖7所示，主要為中風化巖，可見部分區域地質條件要好于巖土勘察報告提供的土層情況，采用巖土工程勘察報告提供的土層設計參數[6]，土層參數對比如表4所示。

表4 單樁豎向承載力特征值

圖7 施工現場土質情況

按照靜載試驗數據和實際樁長，按式⑴計算單樁豎向承載力特征值[5]。

式中：

qsik——樁側第i層土的極限側阻力標準值；

qpk——極限端阻力標準值。

計算表明，按規范提供的土層參數，基樁承載力都大于本項目設計值60%或以上。結合靜載試驗結果，考慮現場地質分布情況，經技術論證和參考以往案例[7]，形成如下的處理方案：

⑴對于樁長短于4m的，改樁基為天然地基基礎，重新設計基礎；

⑵對樁長介于4～6m之間的，結合土質情況和靜載試驗數據，單樁承載力特征值進行適當折減，同時考慮承臺底地基土對基樁承載力的貢獻，復核后承載力仍不滿足柱位荷載要求的，采取擴大承臺面積的方式處理，若擴大承臺后承載力還不滿足要求，則進行加樁；

⑶對樁長大于6m的，按照靜載試驗承載力結果取值。

5 結語

本工程針對樁基施工過程中出現的短樁情況，對場地地質情況和靜載試驗數據進行分析，結果表明地基土的分布以及設計資料提供的摩阻力、端承力與實際情況存在一定的誤差。對于不同樁長的短樁情況，采取了不同的處理方式，有效地解決了樁基的承載力分析復雜和現場施工困難的問題，取得了較好效果。