葉修喜，余安勝

（中機(jī)第一設(shè)計(jì)研究院有限公司，合肥 230601）

1 引言

我國(guó)南方地區(qū)巖溶地質(zhì)廣泛分布，巖溶地區(qū)不良地質(zhì)作用較發(fā)育，地質(zhì)條件復(fù)雜，巖面起伏較大，沖（鉆）孔灌注樁是在巖溶地區(qū)應(yīng)用最為廣泛的一種樁型。近年來(lái)，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在建筑工程中得到廣泛的應(yīng)用。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁有質(zhì)量可靠、施工速度快、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁應(yīng)用在巖溶地區(qū)也有明顯的缺點(diǎn)：斷樁率高、樁長(zhǎng)變化大、遇溶洞易出現(xiàn)失穩(wěn)等方面的問(wèn)題。本文根據(jù)工程實(shí)踐，對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在巖溶地區(qū)的應(yīng)用進(jìn)行分析探討，針對(duì)不同情況提出應(yīng)對(duì)措施。

2 工程概況

項(xiàng)目位于廣東省佛山市，規(guī)劃用地約18.7×104m2，建筑面積約 12.6×104m2。擬建技術(shù)中心、研發(fā)樓、專(zhuān)家樓，地上 4～6 層，地下1 層，采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，砌體填充墻圍護(hù)；擬建廠房1～3 層，單層廠房采用門(mén)式剛架結(jié)構(gòu)，多層廠房采用鋼框架結(jié)構(gòu)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用雙層彩鋼板。

3 地質(zhì)情況

3.1 場(chǎng)地工程地質(zhì)分層及特征

場(chǎng)地地貌單元屬于沖積平原。場(chǎng)地地形平坦廣闊，原為魚(yú)塘和耕地，現(xiàn)已回填平整，整個(gè)場(chǎng)地最大高差0.9m。勘探深度范圍內(nèi)揭露地層主要有：素填土、沖積層（粉質(zhì)黏土、淤泥、細(xì)砂等）、殘積層粉質(zhì)黏土、灰?guī)r，土層具體特性如下。

①素填土：灰黃、淺灰色；松散；成分主要為黏性土及碎石，粒徑多為3～10cm，近期回填而成，未經(jīng)壓實(shí)，全場(chǎng)分布，厚度 1.0～4.0m。

②粉質(zhì)黏土：灰黃、淺灰色；濕，可塑；部分表現(xiàn)為黏土，含多量細(xì)砂顆粒，黏性較好，干強(qiáng)度中等，沖積成因，承載力特征值 fak=120kPa，局部分布，厚度 0.7～12.5m。

③淤泥質(zhì)土、淤泥：灰黑；飽和，流塑；含少量腐殖質(zhì)及多量粉細(xì)砂顆粒，黏性好，手捏有滑膩感，局部為含淤泥粉砂，沖積成因，承載力特征值fak=60kPa，局部分布，厚度0.9～10.7m。

④粉細(xì)砂：褐黃、淺灰；飽和，松散為主，局部稍密；砂的主要礦物成分為石英，含多量黏粒，局部表現(xiàn)為中砂，級(jí)配不良，沖積成因，承載力特征值fak=100kPa，局部分布，厚度1.1～11.5m。

⑤粉質(zhì)黏土：褐黃、紫褐色；稍濕，硬塑～堅(jiān)硬；含多量細(xì)砂顆粒，局部含圓礫、碎石，粒徑一般為2～6cm，局部地段夾多量全、強(qiáng)風(fēng)化巖塊，黏性一般，干強(qiáng)度中等，為砂巖、灰質(zhì)礫巖完全風(fēng)化殘留產(chǎn)物，遇水易軟化，殘積成因，承載力特征值fak=200kPa，局部分布，厚度 2.1～14.3m。

⑥1強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r：深灰、灰色，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，巖芯多呈半巖半土狀，夾少量中等風(fēng)化巖塊，巖質(zhì)極軟，遇水易崩解軟化。巖體完整程度為極破碎，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ類(lèi)，承載力特征值fak=500kPa，局部分布，厚度1.1～14.3m。

⑥2中等風(fēng)化灰?guī)r：灰黑、深灰色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、層狀構(gòu)造，主要礦物成分為方解石，含少量炭質(zhì)，節(jié)理裂隙發(fā)育，節(jié)理面多被方解石巖脈充填，巖芯多呈塊狀，巖質(zhì)較硬，巖體完整程度為極破碎，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ類(lèi)，承載力特征值fak=1 700kPa，局部分布，厚度 0.5～7.7m。

⑥3微風(fēng)化灰?guī)r：灰黑、深灰色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、層狀構(gòu)造，主要礦物成分為方解石，含少量炭質(zhì)，節(jié)理裂隙發(fā)育，多被方解石巖脈全充填，巖芯多呈柱狀，少部分為塊狀，巖質(zhì)較硬，巖體完整程度為較完整，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅲ類(lèi)，承載力特征值fak=3 700kPa，本次勘測(cè)未鉆穿該層。

3.2 巖溶發(fā)育情況

完成的255 個(gè)鉆孔中有43 個(gè)鉆孔揭露有溶（土）洞，見(jiàn)洞率16.9%，屬溶洞中等～強(qiáng)發(fā)育。其中50%的洞隙無(wú)充填，其余為半～全充填，洞隙埋深為12.5～31.9m。對(duì)于已形成的洞隙，由于地下水位隨氣候呈季節(jié)性升降變化大，場(chǎng)地基巖面起伏變化差異大，地下水的動(dòng)力條件較強(qiáng)，因此，土洞有加劇向上發(fā)展的可能性。這些巖溶的存在對(duì)地基的穩(wěn)定性構(gòu)成了隱患。

4 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

基坑開(kāi)挖后基底主要有①素填土、②粉質(zhì)黏土、③淤泥質(zhì)土、④粉細(xì)砂，上述土層承載力低，力學(xué)性質(zhì)差，不能滿(mǎn)足建筑物對(duì)天然地基承載力和變形要求。場(chǎng)地下伏基巖為灰?guī)r，巖面起伏大，并發(fā)育有土洞和溶洞。因此，對(duì)于荷載較大的多層框架結(jié)構(gòu)和跨度較大的單層廠房，地質(zhì)報(bào)告建議優(yōu)先采用鉆（沖）孔灌注樁，以中風(fēng)化～微風(fēng)化巖作為樁端持力層，建議樁徑800～1 400mm，預(yù)計(jì)樁長(zhǎng)15～35m。樁型也可選用預(yù)制樁方案，但需要進(jìn)一步查明溶洞、土洞的分布范圍，對(duì)溶（土）洞進(jìn)行處理后采用，以強(qiáng)風(fēng)化～中風(fēng)化巖作為樁端持力層，樁徑400～600mm。

根據(jù)工程的實(shí)際情況，該工程若采用鉆（沖）孔灌注樁，施工周期及造價(jià)很難滿(mǎn)足建設(shè)單位的要求。綜合考慮工期、造價(jià)等各方面因素，多層框架結(jié)構(gòu)和跨度較大的單層廠房采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)，樁端以強(qiáng)風(fēng)化～中風(fēng)化巖作為樁端持力層。

根據(jù)巖土工程詳細(xì)勘察報(bào)告，溶（土）洞見(jiàn)洞率16.9%，巖面起伏較大，微風(fēng)化巖頂面高差達(dá)14.5m，建議開(kāi)展施工勘察【1】，施工勘察包含 2 部分內(nèi)容。

第一部分：按一承臺(tái)一孔原則布置施工勘察孔，查明完整巖層（持力層）的埋深、標(biāo)高等情況，為樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

第二部分：根據(jù)已實(shí)施的勘探孔推測(cè)溶（土）洞分布范圍，在溶（土）洞區(qū)域周邊或內(nèi)部增加鉆孔，進(jìn)一步查明溶（土）調(diào)分布范圍、大小、填充物等情況。

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的特點(diǎn)是抗壓強(qiáng)度高、抗剪能力差，在巖溶地區(qū)，巖面高低不平，在沉樁過(guò)程中，樁下端碰到傾斜的巖面很容易斷裂，該地區(qū)某些工程斷樁率超過(guò)10%。設(shè)計(jì)通過(guò)3 方面措施來(lái)減小斷樁率：（1）控制單樁承載力特征值大小，本工程采用φ500mm×125mm 管樁，單樁豎向承載力特征值Ra=1 300kN；（2）接樁采用機(jī)械嚙合接頭，樁尖采用 H 型鋼樁尖【2】；（3）采用高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PHC）、較大壁厚、AB 型及以上樁型號(hào)，根據(jù)需要亦可以將管樁箍筋加大加密。

巖溶地區(qū)，巖面起伏較大，樁長(zhǎng)變化大，但根據(jù)一承臺(tái)一孔施工勘察數(shù)據(jù)確定的樁長(zhǎng)與地質(zhì)實(shí)際情況吻合度高，施工過(guò)程中只要通過(guò)合理計(jì)劃配樁即可減小樁長(zhǎng)變化大的不利影響。

預(yù)應(yīng)力管樁施工前，根據(jù)施工勘察查明的溶（土）洞分布范圍、大小，采用水泥灌漿方式對(duì)溶（土）洞進(jìn)行處理，確保溶（土）洞灌滿(mǎn)水泥漿，注漿完成后用水泥砂漿封孔。溶（土）洞內(nèi)水泥漿填充物膠結(jié)、硬化后檢測(cè)填充率和填充物承載力，確保灌漿質(zhì)量滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。溶（土）洞處理后再進(jìn)行預(yù)應(yīng)力管樁施工，不會(huì)出現(xiàn)樁遇溶（土）洞易出現(xiàn)失穩(wěn)的問(wèn)題。

5 預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工

巖溶地區(qū)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工過(guò)程中斷樁率高，施工工程須采取措施把斷樁率降到最低【3】。

1）根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和施工勘察報(bào)告，選用合理的樁節(jié)組合，盡量減少接樁次數(shù)。

2）嚴(yán)格控制樁身質(zhì)量，有質(zhì)量缺陷的樁嚴(yán)禁使用。

3）采用靜壓法施工工藝。

4）壓樁過(guò)程中要密切注意控制壓樁力及入土速度。

5）壓樁過(guò)程應(yīng)測(cè)量樁身垂直度，當(dāng)樁身垂直度偏差大于1%時(shí)，應(yīng)停止壓樁，找出原因并設(shè)法糾正。

6）出現(xiàn)斷樁及時(shí)上報(bào)，由設(shè)計(jì)人員出具補(bǔ)樁方案。

6 結(jié)語(yǔ)

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在本工程應(yīng)用過(guò)程中，共出現(xiàn)斷樁17根，斷樁率0.5%，斷樁率遠(yuǎn)小于該地區(qū)其他工程，樁基工程已全部檢驗(yàn)合格。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工速度快、樁身質(zhì)量穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)性好，通過(guò)合理的設(shè)計(jì)與施工，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在巖溶地區(qū)的應(yīng)用有較大推廣價(jià)值。