一、前言

 

　　随着我国国力的增强，在全国各地兴起了一浪高过一浪的工程建设热潮。在这些工程中，预应力混凝土管桩凭借着造价低、施工快、适应面广等优点得到了广泛的应用。但我国幅员辽阔，在实际应用中，会遇到多种多样的地质条件。现结合着工程实例，就几种有代表性的特殊地质情况中预应力管桩的应用做一番探讨。

 

　　二、石灰岩地层中的应用

 

　　（一）工程实例

 

　　贵州省一办公楼，地质条件如下表所示：

 

 

 

　　设计采用采用φ500管桩，用柴油锤施打，桩端持力层为石灰岩层，单桩设计承载力为1300KN。在打桩时，大约有30%的桩打入长度超过15m，有几根桩打入长度甚至超过30m。还有一些桩则在静载检测中未达到设计要求的承载力。但在施工时，这些桩的贯入度等指标均未出现异常。

 

　　（二）示例分析

 

　　设计者组织人员在超长桩旁进行补钻，最终查明，造成上述情况的原因有以下四种：

 

 

　　石灰岩地层桩体事故示意图

 

　　（a）由于石灰岩一般都为新鲜岩面，十分坚硬，且表面一般都不平整，管尖一接触到岩层，经常沿倾斜的岩面滑移，造成桩尖断裂。如上部土层较薄，则表现为桩身倾斜，但若上部土层较厚，如本工程，倾斜不易察觉，桩尖破碎的混凝土吸收了锤击力，桩体还能不断的被打入，最终表现为桩体打入长度超长。

 

　　（b）这种情况称为“夹管”，由于夹住桩体的石灰岩能提供相当的摩擦力，所以在打桩时感觉正常，且桩体下部悬空，桩体仍能被打入，最终造成打入长度超长。

 

　　（c）、（d）石灰岩中广泛存在着突起及溶洞，施工时往往造成“假收锤”的现象。在进行载荷实验时，当桩体上传来的力压碎突起或溶洞上部的岩层时，桩体即告破坏，此时桩的承载力远远达不到设计要求。

 

　　（三）小结

 

　　总之，石灰岩多为新鲜岩，且溶洞、溶沟、溶槽、石笋、漏斗等等“喀斯特”现象相当普遍。打桩时破损率往往高达20%~30%，且容易出现桩尖断裂或滑移、桩身倾斜等问题，所以在石灰岩地区一般不宜采用预应力管桩。

 

　　三、软弱土地层中的应用

 

　　（一）工程实例

 

　　深圳市某高35m的多层住宅，地质条件如下表所示：

 

 

　　设计采用剪力墙结构，基础形式采用桩筏，桩用预应力混凝土桩（φ400），桩中心间距1.2m。施工时，基坑边沿与基底高差2.5m，无放坡开挖。在打桩过程中，土体隆起高达900mm，有约20%的桩发生明显偏移。基坑开挖后发生淤泥翻浆现象，桩体发生大面积倾斜。事故发生后，对桩进行检测，约60%桩发生不同程度损伤（其中28.7%轻微损伤，12.5%中等损伤，18.8%有严重缺陷）。

 

　　（二）示例分析

 

　　经分析，造成桩大范围偏移及损伤的主要原因是淤泥土层发生位移造成的，而造成这种情况有多种因素：

 

　　1、设计上桩距较小

 

　　设计中桩距为3d（1.2m）符合《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)中关于挤土桩最小间距3d的规定。但是规范规定的只是最小间距，在这种有大范围淤泥质土层的大片挤土桩基础中，仅仅三倍桩径将造成严重的土体上涌现象，伴随着土体的上涌，桩也随之产生移动并被破坏。在实际应用中可适当增大桩间距，一般认为4D~5D能有效的减小挤土效用。

 

　　2、该地基土中淤泥质土层属饱和粘性土，含水量高、渗透性差。新近堆填的素填土层使淤泥质土层中产生了较大的孔隙水压力，大面积的打桩和施工速度过快更加剧了这一现象。但施工中没有采取有效的排水措施导致孔隙水排出缓慢，孔隙水压力亦消散缓慢。随着基坑的开挖，释放了原有土体中的自重应力，并且原有土体结构受到扰动而被破坏，抗剪强度大幅下降。此时未排水固结的淤泥在孔隙水压力及周围土体自重应力的双重作用下，迅速沿着薄弱面从坑底涌起，带动桩体偏位或断桩。

 

　　3、基坑开挖范围不合理。基坑边缘距离最外侧一排桩距离过紧。该工程开挖后的土石方亦近堆放在基坑附近，造成边坡附加应力超过桩体抗弯弯矩，导致桩体破裂。如图所示：
 

 

　　（三）小结

 

　　综合上面论述，在软弱土地层进行桩基施工，应注意：

 

　　1.桩距应适当放大。

 

　　2.要采取适当的排水、降水措施，加速孔隙水压力的消散。

 

　　3.此类地基土的固结时间较长，应适当延长施工工期。

 

　　4.考虑到粘性土、淤泥质土的固结时间较长，施工组织设计时，应考虑全部成桩后15d开挖，让桩周土固结稳定，严禁边打桩边挖土。

 

　　5.要求分层开挖，且桩周土的高差≤1m。若桩露出开挖面以上，则必须先掏挖挖机一侧的土，以减小侧压，防止断桩。

 

　　四、结语

 

　　预应力管桩的广泛应用是必然的趋势，但只有对管桩的应用条件认识清楚，了解清楚有关地质资料，掌握适当的施工方法，才能减少不必要的工程事故。

 

　　参考文献：

 

　　[1]《桩基础设计指南》林天健、熊厚金、王利群编著。中国建筑工业出版社，2002年，452页