关于沿海软土人工回填场地桩基施工问题及桩基选型分析

'关于沿海软土人工回填场地桩基施工问题及桩基选型分析（珠海市金湾IX建设工程质量监督检测站，广东珠海519041）摘要：随着国家“一带一路”、“海上丝绸之路”战略布局，沿海城市加快了工业布局，越来越多的钢铁、煤炭、石化、电厂等大型厂房落户沿海重要港口。而沿海港口原始地貌属滨海滩涂地貌，大多由人工回填造地而成。一般表层为人工回填土或块石，其下为深厚的淤泥层。其地质条件较差，为后续的桩基施工带来了很多问题。木文笔者结合沿海某工程实例，简要分析了桩基施工过程中所遇到的问题、出现的原因及处理办法，最后对桩基选型进行对比分析。关键词：沿海；回填；桩基；问题；选型!/•■、刖目某不锈钢厂位于福建省福州市罗源湾，从2005年场地回填建厂，2008年底开始部分厂房建成投产。原为浅海滩涂地貌，地表下分布20.0〜40.0m厚的淤泥，建设期间通过在周边开山取石直接回填而成，淤泥上部回填厚度4.0m〜17.0m的开山块石、碎石。因为私营企业主要考虑投资效益回收等原因，未进行长远规划，未对场地淤泥进行处理，也未考虑后期建设对场地整体稳定性的影响,建成投产后不过几年，目前场地已发生道路沉陷；建（筑）物发生严重变形、沉降、倾斜：场地失稳等因岩土工程引起的问题，给生产带来了很大的维修压力,同时造成巨大的经济损失和不良的社会影响。1场地工程地质、水文地质条件1.1地形地貌厂区原始地貌为浅海滩涂，后经人工回填造地而成。地面标高在6.50m左右。1.2地基岩土构成与特征根据己有厂区勘察资料，拟建场地内分布的主要地层有：（1）人工填积层（Q4ml）:主要由块石、碎石组成，夹杂少量粘性土和中粗砂等，该层结构松 散。（2）第四系全新统长乐组海积层（CWcakm）:主要为淤泥、淤泥质粘土，呈流塑状；（3）第四系全新统东山组海积层（CMcakm）:主要为粘土层，软塑〜可塑状；（4）第四系上更新统龙海组冲洪积层（CWcal+m）:主要冇含粘性土砾卵石、粘土、粉质粘土等互层，含粘性土砾卵石呈稍密〜中密状，粘土、粉质粘土呈可塑〜硬塑状；（5）第四系残积层（del）:由花岗岩风化而成，主要成分为粘性土、砾砂等，偶见未风化完全的岩块；（6）燕山期侵入花岗岩（γ52~3）风化层。1.3水文地质条件1.3.1拟建场地内地下水分潜水、承压水二种类型。潜水赋存于填土层中，大气降水渗入为其主要补给来源，勘察期间测得其稳定水位埋深为0.58m〜2.20m,相当于1985国家高程3.27m〜4.85m。承压水赋存于含粘性土砾卵石层（地层代号为④1）中。根据抽水试验实测结果，其承水头标高为5.2m。1.3.2场地内地下水对混凝土结构，在干湿交替情况下具奋微腐蚀性，无干湿交替的情况下均具有微腐蚀性；对钢筋混凝上结构中的钢筋，在干湿交替的情况下具有弱等腐蚀性，在长期浸水的情况下具有微腐蚀性。2桩基施工过程中出现的主要问题2.1PHC管桩2.1.1桩身倾斜、偏位出现原因：（1）施工中桩身不垂直，桩帽、桩身不在同一直线上；（2）沉桩过程中遇到块石，桩身挤向一侧；（3）对于表层块石层，用预钻（冲）孔引孔吋，成孔垂直偏差较大，沉桩吋桩沿钻孔倾斜方向发生偏移；引孔完成后用水渣冋填孔洞避免二次塌孔;（4）当桩间距较小吋，施工顺序不当，导致应力扩散不均匀，产生明显的挤土效应。处理对策： （1）加强施工过程质量控制，严格控制桩身垂直度(2)合理设置跳打施工顺序2.1.2贯入度过大，导致管桩材料浪费问题出现原因：桩端持力层含粘性土卵石(④1层)软硬不均，厚度不一；处理对策：(1)适当增加钻孔数量，摸清持力层情况；(2)采用设汁桩长与贯入度双控标准，根据试桩静载试验结果，合理确定收锤标准。2.1.3桩身断裂、上浮问题出现原因：(1)管桩在堆放、起吊、运输过程中保管不当；(2)桩身倾斜，导致锤击偏心；(3)遇地下障碍物；(4)淤泥深厚，呈流塑饱和状，强度低，触变性大。因而在快速密集沉桩吋，土体结构受超孔隙水压力及沉桩挤土的不利影响，极易受到拉应力，导致桩体上浮或接头处拉裂。处理对策：(1)加强施工过程质量控制，严格控制桩身垂直度；(2)根据地层情况、桩规格选择适当的锤重，控制好沉桩速度、总锤击数；(3)加强监测，若有桩上浮现象，及吋采取复打方式防止桩上浮拉裂；(4)若真发生桩身断裂，可根据具体情况采取桩芯加筋灌芯或补桩处理。2.2钻(冲)孔灌注桩2.2.1块石层漏浆、塌孔、偏孔出现原因：块石层新近冋填，土质松散，孔隙大。处理对策： (1)对于表层填石，采用长钢护简护壁，或套内双护筒；(2)采用膨润土泥浆，泥浆比重控制在1.2g/cm3〜1.5g/cm3,为提高泥浆的胶体率和稳定性，可在泥浆中加入适当火碱；(3)注入水泥浆液(加水玻璃)，待浆液渗入块石孔隙中固结后再施工2.2.2淤泥层中缩孔出现原因：(1)淤泥的流塑性；(2)成孔方法选择不合适，对淤泥扰动太大。处理对策：(1)采用优质泥浆，降低失水量；(2)成孔吋，加大泵量，加快成孔速度，在成孔一段吋间内，孔壁形成泥皮，起护壁作用；(3)采用回转钻进的方式成孔，减少对淤泥的扰动，可在导正器外侧焊接一定数量的合金刀片，在钻进或起钻吋起到扫孔作用。如出现缩颈，采用上下反复扫孔的办法，以扩大孔径。2.2.3桩底沉渣量过多出现原因：(1)孔深过大，采用正循环方式清孔不干净或未进行二次清孔；(2)桩端持力层为含粘性土卵石(④1层)，泥浆比重过小或泥浆注入量不足而难于将沉渣浮起；(3)钢筋笼吊放过程中，未对准孔位而碰撞孔壁使泥土坍落桩底；(4)清孔后，待灌吋间过长，致使泥浆沉积。处理对策：(1)成孔后，钻头提高孔底10-20cm，保持慢速空转，维持循环清孔吋间不少于30分钟；(2)采用性能较好的泥浆，控制泥浆的比重和粘度，不要用清水进行置换; (1)钢筋笼吊放时，使钢筋笼的中心与桩中心保持一致避免碰撞孔壁。可采用钢筋笼冷压接头工艺加快对接钢筋笼速度，减少空孔吋间，从而减少沉渣；(2)下完钢筋笼后，检查沉渣量，如沉渣量超过规范要求，则应利用导管进行二次清孔，直至孔U返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求；(3)开始灌注混凝土吋，导管底部至孔底的距离宜为30-40mm，应冇足够的混凝土储备量，使导管一次埋入混凝土面以下1.0m以上，以利用混凝土的巨大冲击力溅除孔底沉渣，达到清除孔底沉渣的0的。2.2.4钢筋笼上浮出现原因：(1)混凝土品质差。易离析的、初凝时间小够的、塌落度损失大的混凝土，都会使混凝土面上升到钢筋笼底端吋钢筋笼难以插入或无法插入而造成上浮，有吋混凝土面己升至钢筋笼内一定高度时，表面混凝土开始发生初凝硬结，也会携带钢筋笼上浮；(2)操作不当、即钢筋笼的孔口固定不牢、提升导管过猛、导管埋深太浅，导管变形挂带钢筋笼，混凝土面进入钢筋笼一定高度后，导管埋深过大;(3)钢筋笼过长，而单根钢筋长度为9〜12m,导致焊接时间过长，且垂直度不好控制。处理对策：(1)操作不当引起的钢筋笼上浮较好预防，即注意操作，不用变形导管；由于混凝土表面初凝引起的钢筋笼上浮，则应通过配置混凝土和加快灌注速度予以避免；(2)在地面预先将2节或多节钢筋笼焊接好，缩短下放钢筋笼施工吋间2.2.5桩身混凝土质量问题属于这一类的事故有：桩身混凝土强度低于设计要求；桩身上部混凝土质量低；桩身混凝土夹泥、混凝土离析、断桩；桩端沉渣过多导致承载力不足等。3桩基选型与比较 3.1桩端持力层选择场地内②1、②2、③1、③2层为软弱土，均不宜作为桩端持力层。④1层可作为荷载不大桩基础桩端持力层。若设计单桩承载力大，可采用⑥1层以下花岗岩风化岩层作为桩基础桩端持力层。3.2沉（成）桩可行性分析若采用PHC管桩，由于持力层以上为深厚流塑状的淤泥，一般不存在沉桩闲难的问题，场地表层冋填块石层（平均厚度9.0m）为桩基施工的主要难点。可采用锤击贯入法施工，但在施工吋应考虑到填土中块石、表层硬壳层对沉桩的影响，对表层块石可采取局部勾机开挖清障处理，深部块石建议采用潜孔锤钻机或冲孔桩机引孔处理。同时预应力混凝土管桩属于挤土桩，挤土效应可能会使邻近桩身偏位，其至出现断桩。场地冇厚度较人的软弱土，挤土效应更会影响沉桩质量，应严格控制沉桩速度，并合理安排施工顺序。若采用钻（冲）孔灌注桩施工，由于钻（冲）孔灌注桩有较强的适应各种地层的能力，而II也充分发挥其桩长、桩径灵活的特点，不存在成桩困难的问题，同吋由于钻（冲）孔灌注桩为非挤土桩，不会对周围环境产生不利影响。但是场地有深厚流塑状的淤泥，钻（冲）孔灌注桩施工吋易缩径，厚层的冋填块石层、含粘性土中粗砂和丰富的地下水，钻（冲）孔灌注桩施工时容易塌孔，影响成桩质量。可考虑全护筒钻（冲）进，或上冲下钻的方式。另外，钻孔灌注桩施工中容易造成污染（泥浆污染），应严格控制。3.3桩侧负摩阻力分析该厂区分布的人工填土结构松散，尚未完成固结，其在自重固结吋，会产生一定的负摩阻力。该场地的饱和软土层在其•上增加大面积荷载时，会产生一定的附加沉降量，从而产生一定的负摩阻力。因饱和软土不作为持力层用，当上面荷载不增加吋，随着填土的逐步固结完成，附加应力减小，负摩阻力也会减小。在单桩承载力设计计算吋，可以根据不同的情况酌情适量考虑负摩阻力的影响，具体有待进一步分析。4结语 (1)表层深厚的块石层和流塑状的淤泥层是本厂区桩基施工难点的主因，施工前必须进行详细准确的地质勘察。尤其对含粘性土卵石层(④1)层的成分、密实度等勘察准确，建立地层动探数与锤击管桩锤击数、贯入度、承载力等数据间的相对关系表(2)PHC管桩相比灌注桩而言，具冇施工速度快、施工质量易控制、场地文明等优点，建议优先选用PHC管桩(3)采用PHC管桩，需采用潜孔锤钻机或冲孔桩机进行引孔处理，注意施工过程中垂直度；挤土效应引起的偏桩、断桩；桩上浮等问题(4)采用混凝土灌注桩，建议采用桩径1000mm以上的大直径桩，其成孔方式可采用上冲孔下冋转钻进或上冲孔下旋挖的方式，减少对淤泥的扰动,增快施工速度，节约成本。参考文献：［1】邓观仁.地质条件对高层建筑桩基造型的影响［」］.中国高新技术企业，2012(15)［2】孔祥文.高层建筑桩基的处理要点［」］.中国新技术新产品，2011(8)'