某硬土場地錘擊預(yù)應(yīng)力管樁的擠土效應(yīng)摘要：某硬土場地中錘擊預(yù)應(yīng)力管樁工程失敗，分析原因主要是擠土效應(yīng)所致。后改用靜壓法取得了成功。關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力管樁錘擊硬土擠土效應(yīng)稀泥靜壓法1工程及地質(zhì)概況某預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)工程，位于xx市龍崗大工業(yè)區(qū)。原始地貌為丘陵剝蝕殘丘，后經(jīng)人工整平。建筑場地呈L型，面積大體約80m×55m，周邊空曠無物。設(shè)計(jì)樁基采用錘擊AB型C80預(yù)應(yīng)力管樁，分為Ф600、500兩種，壁厚分別為130mm、125mm，單樁承載力特征值分別為2900、2300kN，樁端以全風(fēng)化巖（局部強(qiáng)風(fēng)化）為持力層，設(shè)計(jì)長度29~30m，樁中心距約3.3d~4d（d為樁徑）。先開挖基坑后施打工程樁，基坑放坡開挖，深度約4.5m?；舆吘鄻哆呑罱s2.5m。根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，基坑內(nèi)地層自基坑底面起向下依次為：①第四系坡積層（Qdl）粘土：黃紅、褐紅色，含2~5%石英砂礫，夾淺黃色網(wǎng)紋狀粉砂條帶，可塑狀態(tài)，層厚1.6~4.2m，平均3.3m。②第四系殘積層（Qel）粘土：褐黃、紅黃色，由粉砂質(zhì)泥巖風(fēng)化形成。原巖結(jié)構(gòu)尚可辨認(rèn)，具風(fēng)化不均勻特點(diǎn)，局部混雜風(fēng)化碎屑?？伤軂硬塑狀態(tài)，分布普遍，層厚14.20～18.90m。③石炭系下統(tǒng)沉積巖層(C1)：主要為粉砂質(zhì)泥巖，微粒狀結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造，依據(jù)巖石風(fēng)化程度可劃分為全、強(qiáng)等風(fēng)化二層（帶）。全風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖：灰黃、綠黃色，巖石完全風(fēng)化解體，原巖結(jié)構(gòu)清晰可辯，巖芯呈土狀和土夾碎塊狀，遇水浸泡易軟化，風(fēng)化不均，底部巖層夾少量強(qiáng)風(fēng)化碎塊，巖體基本質(zhì)量等級(jí)Ⅴ級(jí)。場地內(nèi)均有分布，層厚9.50～24.00m。強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)，鉆探未揭穿。殘積層及基巖各風(fēng)化層均呈漸變過渡接觸關(guān)系。粘土層滲透系數(shù)K=0.05~0.1m/d。各巖土層天然密度17.9~17.5kN/m3，壓縮模量4.1~3.5MPa，其它物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見表1。場地地下水屬上層滯水或孔隙潛水類型，穩(wěn)定水位埋深0.40~1.10m。表1各地層主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)番土層名稱柱含水何量愈w俗孔隙剖比廣e兔塑性指腳數(shù)的I窄p譽(yù)液性指窩數(shù)割I(lǐng)與L篇Q父dl阿32.8膜0.99憂9圓18.8剝0.31偵Q美el斗34.5膨1.06增3披18.9虛0.25煌C云1松36.8則1.10稱1壩18.1丈0.452施工過程及擠土現(xiàn)象2006年3月底至4月下旬，完成基坑開挖、護(hù)面、排水、墊層等工作。21日，兩臺(tái)柴油打樁機(jī)采用62#樁錘，分別試打了一條Ф500、600管樁，情況正常，現(xiàn)場確定收錘標(biāo)準(zhǔn)為最后10擊貫入度20mm。23日正式打樁，均采用3節(jié)樁，圓錐閉口型鋼樁尖。24日下午，施工人員聽到已施打的樁孔內(nèi)有異物掉入的響聲，觀察到地面有輕微隆起。25日上午打樁時(shí)聽到打過的很多樁內(nèi)都有響聲，用手電筒照射樁孔內(nèi)查看，多數(shù)樁從第1節(jié)與第2節(jié)接樁處向內(nèi)滲泥，少數(shù)樁在第2、3節(jié)接樁處滲泥，響聲即泥巴被震落到樁孔內(nèi)發(fā)出的。樁孔內(nèi)有積水，少數(shù)樁水位較高，超過了第1節(jié)樁。樁身環(huán)向裂縫較多，多半出現(xiàn)在第2節(jié)樁上，部分第3節(jié)樁有少量豎向裂縫。少數(shù)環(huán)向裂縫是沿樁全斷面的通長裂縫。大部分環(huán)向裂縫滲水。多數(shù)樁中下部傾斜，少數(shù)樁接樁處明顯偏斜并錯(cuò)位。地面已打樁區(qū)域及附近有數(shù)條裂縫，最寬約5、6cm，最長20多米。地面有明顯隆起，高約5~20cm。局部有地下水滲出匯集。遂暫停施工。此時(shí)已施工43條樁。相關(guān)人員對管樁的質(zhì)量、施工工藝、施工順序等進(jìn)行了全面檢查，未發(fā)現(xiàn)問題。實(shí)際樁長22~30m，錘擊總數(shù)一般六、七百擊，其中前兩節(jié)一百多擊，后一節(jié)五、六百擊，均為本地區(qū)正常范圍。打樁過程基本正常，只是第2節(jié)樁進(jìn)尺5~8m開始進(jìn)入全風(fēng)化層時(shí)，有走位、跳動(dòng)現(xiàn)象，繼續(xù)進(jìn)尺后恢復(fù)正常，從打樁過程判斷地質(zhì)情況與巖土工程勘察報(bào)告基本相符。專題會(huì)議研究后決定采取更換管樁廠商、跳打、改用開口型鋼樁尖、嚴(yán)格控制施工質(zhì)量等措施，重點(diǎn)控制施工中的垂直度、焊縫質(zhì)量、接頭同軸度、錯(cuò)位等，同時(shí)采用低應(yīng)變法對已施工管樁進(jìn)行質(zhì)量檢測，進(jìn)行施工勘察確認(rèn)地質(zhì)條件有無異常。施工單位嚴(yán)格采取了上述措施，如采用兩臺(tái)全站儀從相互垂直的兩個(gè)方向?qū)渡泶怪倍冗M(jìn)行了觀測，控制第1節(jié)樁垂直度偏差小于0.2%；采用了本地區(qū)最好的焊條及高水平電焊工，分兩層施焊接樁，焊縫自然冷卻時(shí)間8分鐘以上等，保證了施工質(zhì)量達(dá)到或超過相關(guān)技術(shù)規(guī)范規(guī)程。5月6日、7日又試打了10條開口樁及1條閉口樁，打樁一兩天后仍出現(xiàn)同樣現(xiàn)象。至此，可以認(rèn)為上述現(xiàn)象與施工質(zhì)量或管樁質(zhì)量關(guān)系不大，主要是管樁擠土效應(yīng)所致。已施工管樁平面位置如圖1所示。施工中觀察到，擠土效應(yīng)對樁的影響分兩種情況：①后施工樁對已施工樁的影響：后施打的樁下沉過程中，造成前一條樁下半部分反向傾斜，如圖2(a)所示，入土樁數(shù)越多這種現(xiàn)象越明顯。設(shè)計(jì)人員將某個(gè)承臺(tái)下的Ф600管樁改為Ф500，即樁心距從3.5d改為4.2d，該現(xiàn)象依然存在。如果一個(gè)承臺(tái)同一斷面有3條樁，一般先施打中間樁；施打第2條樁時(shí)，位于中間的第1條樁反向傾斜；施打另一側(cè)的第3條樁時(shí)，中間的第1條樁下半部分再次反向傾斜，如圖2(b)所示。此外，后施打的樁對已施打的樁有上抬作用。②已施工樁對后施工樁的影響：后施打的樁貫入過程中下半部分向已施工樁的方向傾斜，如圖2(c)所示。已入土的下節(jié)樁傾斜后，端面不水平，而待焊接的上節(jié)樁垂直，故上下節(jié)樁環(huán)型接頭板連接不緊密，四周圍焊后環(huán)型端頭板中心仍有空隙。第2、3節(jié)樁之間空隙較大，一般3~5mm，最大達(dá)25mm，第1、2節(jié)樁之間空隙不明顯，但施打后，表現(xiàn)為第1、2節(jié)之間傾斜較嚴(yán)重（開口樁由于第1節(jié)基本上被泥水淹沒，不能進(jìn)行比較）。每個(gè)承臺(tái)第一條樁不傾斜，越后打的樁傾斜的可能性越大。圖1已施工管樁平面布置圖圖2不同施工順序?qū)軜兜挠绊?月5日至8日補(bǔ)鉆了3個(gè)孔進(jìn)行施工勘察，最近一個(gè)孔離某已施工樁距離約2.5m，其余相距較遠(yuǎn)。取土樣、水樣進(jìn)行土工試驗(yàn)分析，與原勘察時(shí)相比無變化。同時(shí)對一半已施打的管樁進(jìn)行了低應(yīng)變測試，檢驗(yàn)成果頗出乎意料：約一半為Ⅰ類樁，一半為Ⅱ類樁，僅有一條為Ⅲ類樁，該Ⅲ類樁在第2節(jié)與第3節(jié)樁接樁處有缺陷。本地區(qū)工程經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為類似場地低應(yīng)變有效檢測樁長一般14、15m，而本工程中第1、2節(jié)樁接樁處深度約為15~18m，且第2、3節(jié)樁接頭處多有缺陷，故低應(yīng)變法不能檢測到第1、2節(jié)樁接頭處是否有質(zhì)量缺陷。低應(yīng)變檢測結(jié)果與肉眼觀察到的情況不盡相符，而且低應(yīng)變法不能檢測到樁身偏斜度，故該檢測結(jié)果沒有作為已施工管樁質(zhì)量評定的依據(jù)。5月11日至18日，對該Ⅲ類樁（也是肉眼觀察到的第2、3節(jié)樁之間錯(cuò)位最嚴(yán)重的一條樁）采用人工挖孔樁型式進(jìn)行了開挖檢驗(yàn)。開挖至約3.5m時(shí)發(fā)現(xiàn)樁孔土層明顯變軟，向承臺(tái)中心側(cè)相變?yōu)檐浤?。越向下開挖土體越軟，由于開挖困難，采取了打短鋼筋超前支護(hù)、將每節(jié)護(hù)壁高度降為0.5m等措施。開挖約7m至第2、3節(jié)樁接樁處，此時(shí)向承臺(tái)中心側(cè)早已相變?yōu)榱鲃?dòng)狀稀泥，如圖3所示，施工人員不能站穩(wěn)，沉陷泥中30~40cm。背承臺(tái)中心側(cè)也很軟，人員站上后沉陷約10cm，軟泥與稀泥之間無明顯界線。檢查管樁，發(fā)現(xiàn)兩節(jié)樁從焊縫處完全脫開，第3節(jié)樁平移約30mm，上浮至少20mm。圖3開挖檢驗(yàn)樁位置示意圖3原因分析塌通常認(rèn)為育，沉樁過奪程中，樁梁錘對樁頂灑連續(xù)施加斧沖擊荷載性后使樁尖癥刺入土中夢[1]欲，樁尖下委土體承受誦樁傳來的蓮應(yīng)力，初雁始應(yīng)力狀智態(tài)受到破塊壞。當(dāng)所勢受應(yīng)力超叮過其抗剪汽強(qiáng)度時(shí)，幻樁尖土病急劇變形勾達(dá)到極限晃破壞，產(chǎn)數(shù)生塑性流親動(dòng)，被向幫下及側(cè)向圾壓縮擠開歪，形成連武續(xù)滑動(dòng)面院，樁尖則知繼續(xù)刺入思下層土中終。樁向下熊位移時(shí)由奸于摩阻力利帶動(dòng)了樁顛周土向下后位移，在撈樁周土體著中產(chǎn)生剪累應(yīng)力，該杏剪應(yīng)力一興環(huán)一環(huán)從額樁周向外河擴(kuò)散，越愛來越弱。幕在剪應(yīng)力現(xiàn)、徑向擠絹壓力及反強(qiáng)復(fù)震動(dòng)等享因素共同味作用下，辛樁周土受抽到擾動(dòng)，哭土體結(jié)構(gòu)方沿徑向產(chǎn)浪生不同程議度的破壞聚，務(wù)按可破壞程度老從樁周向督外圍可分鍵為重塑擠梢密區(qū)、擾惹動(dòng)區(qū)及基壯本不擾動(dòng)持區(qū)漢[2]鈔。土體遭古受強(qiáng)烈擾償動(dòng)玻發(fā)撈生流動(dòng)變爸形時(shí)，在旱樁周一定穴范圍內(nèi)產(chǎn)秀生超孔隙丈水壓力，貫孔隙水壓洋力消散使迅重塑擠密株區(qū)及擾動(dòng)州區(qū)土體得幫到密實(shí)。羞本場地土幣體工程特喬性遇水浸拍泡后易軟朱化，場地往地下水水重位高，土享體飽和，種樁周土體首結(jié)構(gòu)被劇背烈擾動(dòng)后脊與孔隙水峰或滯水混筑合成了稀售泥。接樁氣處滲漏的變稀泥應(yīng)是石水土充分華混合后形胃成的，與蠅挖樁觀察逢到的稀泥買性綠狀相同，繳不像是水鏟流動(dòng)時(shí)帶旱走細(xì)粒土普而形成的法泥漿。樁梅周土在單辱樁施打過扶程中很可愈能就已經(jīng)柴部分相變幣為稀泥，箱證據(jù)是最落早進(jìn)行的理1或號(hào)巴試樁。該裁樁構(gòu)直同徑草500m贏m滾，門與其它后下施打樁相德距至勁少抖13疤m箭，應(yīng)不會(huì)懇受到后施矛工樁的擠探土影響，丈其精第于2種、型3希節(jié)樁接頭減處也有滲唐泥。但并雕非所有的相樁周都產(chǎn)恰生了稀泥倘，正如挖牌樁時(shí)看得教的那樣，歐樁周土軟筍化程度不烈同，另外掃，少數(shù)樁因雖從接頭仁處滲水但抽沒有滲泥形。聾觀察到擦第壽1球、冊2成節(jié)樁接頭柜處栽已有稀泥課，因接頭姓一般已進(jìn)貢入全風(fēng)化墓巖益3~6m耳，即稀泥社底面埋深腐至少應(yīng)羊有弊16~1質(zhì)9輕m悅。基樁端下應(yīng)毀無稀泥墳，原因掉為勸：指沉樁阻力柔由樁周土付側(cè)阻力及胳樁端土端鳥阻力組成范，在周期祝荷載、孔澇隙水壓力書等因素作識(shí)用下，樁限周土抗剪倍強(qiáng)度逐漸忙降低直至司其重塑強(qiáng)禮度，本工病程中部分曲甚至已呈孟流動(dòng)狀態(tài)慨基本失去俗了強(qiáng)度，液樁頂荷載輩主要由樁名端土承擔(dān)排，如果樁謀端土已軟男化，必然使可以從貫碎入度等施幕工參數(shù)中騎得到體現(xiàn)辛，而施工餓過程中樁尿端土一直燦表現(xiàn)為硬困土。這也括同時(shí)說明弄了稀泥的策范圍沒有搏超憶過忠3飼d歌，因?yàn)楣茇Q樁的中心筍距一漆般合3.5d懼~4莖d庭，巷如果會(huì)稀泥的范塌圍超過懶了妻3d菠就會(huì)影響士到相鄰樁社。拴此外，某醉補(bǔ)鉆的朋勘察孔離殿已施工管介樁辨約越4僅d綁，土工試昌驗(yàn)結(jié)果表蓄明鉆孔土政樣并未受傳到擾動(dòng)。柴挖樁時(shí)發(fā)逐現(xiàn)稀泥半菠徑至響少瓜2峽m壯，即離管雕樁表面至階少好約頸3擱d謹(jǐn)距離，看斷來應(yīng)該是倉多根樁產(chǎn)預(yù)生的稀泥藍(lán)疊加在一站起了。后議施工的樁愁加大了已幟施工樁樁泳周土的軟拼化程度。滲圖窗3骨中開挖樁單離粉群轎樁較近的奪那側(cè)樁周刮土已呈稀狹泥狀，而寫較遠(yuǎn)的那屆側(cè)則是軟論泥貢，當(dāng)然，潔這也許和窗孔隙水壓繁力消散及喘土的強(qiáng)度舅恢復(fù)有關(guān)害系。呼樁周土軟諷化及樁端爹土堅(jiān)硬解陵釋了樁身徑傾斜的原達(dá)因。先施巨工的樁中殼部樁周土森軟化后，俗對樁的約洞束力變小控，后施工亦樁貫入過流程中的強(qiáng)啊大徑向擠衫壓力通過擴(kuò)樁間土傳貼遞到已施晃工樁。樁凡身上部靠前近地表的嘆土體由于倚產(chǎn)生裂縫我、隆起等粒現(xiàn)象，孔濾隙水壓力跑消散很快腥，孔隙水垃沿樁身或碗裂縫上升個(gè)，盡管土炸體也受到逆擾動(dòng)，但定結(jié)構(gòu)被破喝壞程度不怪大，其強(qiáng)貝度仍較中毀部高很多響，側(cè)向約陰束仍較強(qiáng)辯，大大限磨制了樁頂應(yīng)及樁間土?xí)r的側(cè)移。偶先施工樁阻在兩端相勻?qū)潭ǖ暮饲闆r下，列受后施工碰樁擠土影尖響中部產(chǎn)泥生撓曲變梢形，使樁炕身出現(xiàn)水蹈平張拉裂傷縫或使原鉆裂縫加大容直至斷裂結(jié)，斷裂后楚接樁處出杯現(xiàn)了水平凡方向錯(cuò)動(dòng)戲，使樁身書傾斜。后獸施工樁對別先施工樁鞭的影響隨嚴(yán)著入土樁盯數(shù)的增加斷有加大趨弟勢。同時(shí)余，先施工煎樁由于樁社周土已經(jīng)憐軟化，造餃成后施工困樁擠土有卻了方向性歌，后施工尾樁樁尖更維容易向土頁較軟、約滾束力較小迷、即已施鮮工樁一側(cè)慣偏移，造棒成樁身傾疫斜。傾樁身接頭乓處灰的鞏裂縫及跌其它茂環(huán)向裂縫復(fù)，槳?jiǎng)t鼻應(yīng)主要或做最早由錘壇擊壓應(yīng)力凍在樁端反茫射回來的粒拉應(yīng)力造摔成的嘉[3]仰。從樁端濕反射回來復(fù)的拉力波牽沿樁身上奸行，與從滋樁頂下行段的壓力波膠疊加后，掃在樁身某肢一部位產(chǎn)垮生凈拉應(yīng)字力。正常腹情況下拉企應(yīng)力也許日并不大，范但本工程址中，管樁斧貫入過程個(gè)中樁頂漸墻漸不平使乳錘擊偏心恰、樁身傾勸斜后樁機(jī)揪矯正樁位辱使樁身受照彎、接頭去處不嚴(yán)密鞏有空隙、不樁身彎曲雷等因素，易都可能造跳成錘擊應(yīng)緞力大幅增叼加。此外貫，管樁受夸沖擊荷載踢時(shí)是處于腳三向受力孟狀態(tài)的，頌樁周土對扔樁有壓應(yīng)疫力，樁周容土相變?yōu)榕钕∧嗪?，閃圍壓力大叼大增加，勉使管樁可耀承受的拉窩力降低，否在拉應(yīng)力蟲作用下，稍樁身更容值易出現(xiàn)裂維縫。已施耀工樁受到監(jiān)后施工樁懂的水平擠繭壓、隆土諷的上浮等徐因素，使砍裂縫寬度耕加大。豈第逼3噸節(jié)樁的少憲量豎向裂迎縫，則主鬧要由錘擊后壓應(yīng)力反照復(fù)作用引鹽起的。徒4貿(mào)仍處理方案努5爐月?lián)]2僻0清日，工程謀相關(guān)各方思開會(huì)研究竿下一步施爐工方案，創(chuàng)會(huì)上提出疫了可嘗試門預(yù)鉆孔、沉降水等輔滾助沉樁措添施，可設(shè)貪計(jì)變更為披排土樁，僻可采用靜歉壓法沉樁扎等。筆者棚認(rèn)為，沒侵有證據(jù)表逝明預(yù)應(yīng)力召管樁不適到合本場地件，如采用朗靜壓法沉深樁，一可起避免了錘憶擊應(yīng)力產(chǎn)委生的裂縫蝴，二是沒檢有震動(dòng)擾仙動(dòng)應(yīng)不會(huì)答產(chǎn)生稀泥洞，應(yīng)可行罵，優(yōu)于其阻它方案。告四周邊樁做因靜壓樁塑作業(yè)面不減夠，可采鑒用錘擊法震施工，因偉樁數(shù)少且搶基本杰為單柱單科樁，擠土干效應(yīng)不會(huì)哥對樁產(chǎn)生議太大影響梢。已施打私的管樁，旱可洗凈樁表孔后澆扣灌漆C3膜0含混凝土，躁并局部補(bǔ)盼樁。該建貨議芬得到采納系并實(shí)施。擴(kuò)施工進(jìn)展能順利，靜材載荷試驗(yàn)愛及高應(yīng)變府檢驗(yàn)結(jié)果淹正常。該薪建筑目前珍已投入使悔用訪一徹年多，情市況良好。靈5扁卻結(jié)束語齒在堅(jiān)硬粘豈土中錘擊盾沉樁，通孤常情況下督由于土體餅抗剪強(qiáng)度葛高、受擠筍壓后易產(chǎn)頁生裂縫有幅利于孔隙賀水的消散武從而減少凈了孔隙水熟壓力的影歉響程度和賓范圍等原迷因，擠土秘效應(yīng)不太淚明顯，故稿沒