巖溶地區PHC 管樁施工質量控制措施

王路瑤

（中交四航局第六工程有限公司，廣東珠海 519000）

0 引言

房建項目基礎形式采用PHC 管樁施工型式已大面積普及，PHC 管樁常用施工方式采用靜壓和錘擊兩種形式，兩種施工方式在場地要求、施工功效、施工質量、安全管控等方面各有優劣，個別地區采用液壓高頻振動打拔機施工，打拔機施工主要對軟基層，適用性不強，但功效快。PHC 管樁具有耐打、耐穿、穿透力強、豎向承載力高、抗震性能好、造價便宜、穿透力強、施工工期短、安全文明施工易管理的特點[1]。同時PHC 管樁的抗彎性能不強，在施工過程中如遇到孤石、斜巖及溶洞等地質易發生斷樁；在溶洞見洞率高的地區，且溶洞頂部距離巖面過小時，溶洞若不能有效處理，為PHC 管樁基礎工程的整體穩定性帶來安全隱患。本文結合廣州市花都區某工程實際，為巖溶地區PHC 管樁遇到斷樁及承載力不足的問題時提供參考。

1 案例項目概況

本項目PHC 管樁主要有兩種類型，分別為抗壓樁、抗壓兼拔樁，樁外徑為500mm，壁厚125mm，均為摩擦端承樁，持力層為中（微）風化灰巖，樁端落在中（微）風化灰巖面。

本場地主要有巖溶和土洞兩種不良地質情況。根據鉆孔揭露情況可知，場地基巖處于溶洞發育區，在本地塊的106 個孔中，有9 個鉆孔揭露有土洞，見洞率為8.49%，洞高1.20～10.00m，平均洞高4.22m，層頂埋深12.00～19.50m，平均15.91m；有42 個鉆孔揭露有溶洞，見洞率為39.62%，揭露洞高0.10～18.70m，平均洞高3.37m，層頂埋深11.70～25.20m，平均17.46m，巖溶率為5.66%，場地巖溶發育等級為強發育。

本工程PHC 管樁持力層為巖溶發育的灰巖地層，設計及相關文件要求樁端進入持力層（中、微風化灰巖面）不少于1～2m。

2 典型問題

（1）樁端持力層厚度不足使建筑基礎受力不穩定，有突發沉降的風險。

溶洞、土洞特性：①巖溶按埋藏條件分類，屬于深覆蓋型，無巖溶景觀顯露地表。②從平面位置來看，整個地塊均有溶洞發育，溶洞揭露率較高，總體上看，溶洞分布無明顯規律性，整個地塊均為溶（土）洞發育范圍。③溶洞體高度及分布無規律性。④溶洞體巖層頂板厚度無規律，巖層頂面起伏大，且存在串珠狀溶洞發育。⑤在充填情況上，揭露到的溶洞大多為半充填，充填物主要為流塑狀粉質黏土、黏性土及松散砂，個別孔段含少量石灰巖碎塊，見洞率44.07%。⑥本場地土洞分布廣，且以中大型土洞為主。

質量危害：①溶洞頂板薄，分布廣、體量大，后期大型機械現場施工存在塌陷隱患。②溶洞頂板巖溶水豐富、上方砂層厚，易軟化，極易造成地基承載力不穩定。③樁端持力層厚度不足，樁基工程質量存在風險。典型鉆孔柱狀圖如圖1 所示。

圖1 典型鉆孔柱狀圖

（2）斷樁。本工程場地巖土層分布及組成結構較復雜。場區地層主要包括填土層、中粗砂層、粉質黏土層、圓礫等，基巖為灰巖、炭質灰巖及砂巖。場地內各巖土層分布不均勻，各層地質層厚及埋深變化極大，結構復雜，出現石灰巖的基層上存在硬砂層的情況，也存在石灰巖基層上存在軟土層的情況，造成施工過程中樁基下降速度極不穩定，遇巖前下沉速度過快時，設備停壓不及時，很容易造成斷樁。特別是巖面起伏大，巖層存在大面積斜巖，絕大多數巖面角度大于45°，最大巖面傾斜角度達63°，使樁基當遇巖時，若不能及時調整壓力值，極易造成斷樁。典型地質剖面如圖2 所示。

圖2 典型地質剖面

施工中發現，同一個五樁承臺，相鄰兩根樁遇巖面高程相差6～8m，造成現場施工配樁困難，相鄰樁位的配樁情況基本無參考價值，不僅造成資源浪費，更使得高概率出現送樁過深和斷樁的情況。斷樁率統計如表1 所示。

表1 斷樁率統計

3 典型問題處理措施

3.1 土洞、溶洞處理

當巖溶地區屬于溶洞強發育地帶時，建議采用注漿加固的方式對溶（土）洞進行預處理，土洞處理方法如表2 所示[2]。

表2 土洞處理方法

對于溶洞頂板覆蓋層大于3m 的砂土層且溶洞頂部距離巖面小于2m 時，溶洞處理方法如表3 所示。

表3 溶洞處理方法

（1）在注漿前先對溶洞大小進行初步分類，針對大型溶洞，先取一個孔作為一序注漿孔，注完一輪后再于附近取一個孔作為第二序注漿孔，第二輪注完后，再于超前鉆鉆孔的附近取一個孔作為第三序注漿孔，袖閥管分別下至溶洞底（距離洞底20～50cm）、溶洞中段、溶洞頂（距離洞頂20～50cm），鉆孔距離樁中呈等邊三角形布置，間距≤2/3 樁徑，當單孔總注漿量大于50m3時，建議根據現場實際情況確定增加雙液漿對溶洞進行二次封堵。

（2）水泥。建議采用32.5R 號普通硅酸鹽水泥（單液漿）/采用42.5R 號普通硅酸鹽水泥（雙液漿）[3]。

（3）現場注漿時，一次注漿量達10m3后，間隔30～60min 后再依次進行下次注漿。

（4）注漿孔深。溶洞處理深度范圍如圖3 所示。

圖3 溶洞處理深度范圍

（5）溶洞處理時應遵循“先外后內、先大洞后小洞、先下后上、隔一跳一”的原則進行處理[4]。

先外后內：為了避免注漿流入場外非探測的溶洞內造成水泥漿浪費，優先對外側的土溶洞進行處理，然后再對內側溶洞進行處理。

先大后?。合葘τ诎胩畛浜蜔o填充的單層洞高或多層串珠中單層超過8m 大溶洞采取袖閥管注漿施工工藝進行處理注漿，再處理較小溶洞。

先下后上：對串珠溶洞，按照設計及施工經驗，應先施工下層溶洞，待漿液注滿后，再灌注上層溶洞，按照地質報告由下向上逐個處理。

隔一跳一：對于超前鉆揭露有連續溶洞分布的區域，采用隔一跳一施工方法。

（6）每次注10m3水泥漿后間歇30～60min 待漿液初步達到膠結后再進行注漿直至達到：①設計預估方量。②注漿壓力達到0.5MPa（單液漿）/0.8MPa（雙液漿）。

3.2 斷樁處理建議

在處理斷樁率高的情況時，先后采用了多種方法，包括靜壓樁改為錘擊樁形式、增加預應力管樁的壁厚為145mm、更換管樁廠家、將單樁豎向承載力特征值的2.3 倍改為2.1 倍及將鋸齒形樁檢變更為十字形樁檢等方式，均不能有效解決斷樁的問題，斷樁率仍然很高，經分析主要是因為巖面傾斜度過大，管樁若遇到巖面，底部會在極端的時間內發生斷裂，同時大面積地區發現巖層上屬于軟土，管樁下降速度過快，當設備壓力表反應入巖時，往往機手來不及停機即發生斷樁。經過各方不斷摸索，發現變更機長操作手法可有效降低斷樁率，具體如下。

機長要對每根樁的樁長有予估值。此值以鉆探資料及臨近管樁作參考。以20m 樁長的管樁（靜壓樁施工工藝）為例進行說明。

（1）機長應以正常操作雙杠低壓（壓樁速度快）壓樁至14m（70%樁長）后停機。

（2）改用四缸高壓（壓樁速度慢）重新以不超過低速進行壓樁，壓樁過程中根據管樁下降的速度判斷樁尖到達的地質界面，從砂層進入軟土層時下降速度會加快，反之則會降速，再根據地勘圖提前預判巖面位置，當壓強值突變時立即收樁，并記下突變時的最大壓強值，如6MPa。

（3）驗證是否真正到灰巖。設備以四缸壓樁，先加壓至50%×突變時的最大值6MPa＝3MPa，若管樁無明顯下移則收力。再以80%×6MPa＝4.8MPa 加壓一次，若管樁無明顯下移，則可認為樁端已到灰巖面。

（4）多次短時間穩壓，達到收樁條件；當判斷管樁到達巖面時，再加壓到達終壓值時應立即受力，反復加壓2～3 次，在滿足終壓值的條件下，觀察管樁下沉高度，若下沉高度不超過1cm，則可收樁完成施工[5]。

4 結語

PHC 管樁施工已逐漸普遍化，巖溶地區PHC 管樁施工成型質量的控制成為工程施工常發性問題，本文通過對注漿預處理及靜壓樁機操作工藝的探討，為PHC 管樁施工斷樁及樁端持力層不足的問題提供了解決方案，本文所提供的處理措施在實際施工中取得了良好的效果。