预应力管桩在浅埋强风化地层中应用

浅谈预应力管桩在浅埋强风化地层中的应用摘要：通过工程实例介绍了在浅埋强风化地层中预应力管桩的应用，对桩型、桩锤的选择做了一定分析，对类似场地的基础选型有一定的参考、借鉴价值。

关键词：预应力管桩：浅埋强风化地层

预应力管桩按沉桩方法分静压式和锤击式两种工艺,一般情况下,只要能采用锤击工艺的，就不采用静压工艺。同一场地、同规格的桩，锤击成桩的承载力相对来说更高。预应力管桩作为一种经济、可靠的桩基础技术，目前己得到广泛应用。预应力管桩因其强度高、耐打性好、有一定的穿透力、承载力较高,施工进度快深受欢迎,是一种少泛被采用的桩型,施工技术逐渐走向成熟。然而不是所有的建筑场地和建（构）筑物均能采用该基础型式,如在花岗岩地区进行预应力管桩从础施工，其只能进入强风化层一定深度，且不能穿过稍厚的块状强风化夹层或中、微风化的孤石、风化球等，并易形成断桩。在泥岩、页岩、泥质粉砂岩发育地区，因岩体破碎，差异风化严重，在残积层或全、强风化层中常存在中、微风化的岩块或硬夹层，其对预应力管桩施工有所影响并经常导致基础选型的失败。一般在强风化地层埋深浅、差异风化较大的场地,人们首先想到的是不宜采用预应力管桩基础。事实说明并非如此，只要勘察准确、桩长选择适宜、桩锤配置合适的情况下,是可以采用预应力管桩做为多层或高层基础型式。

2 某风化不均场地预应力管桩成功实例

某工程拟建物有7栋高层，层数18~30层不等;2栋4层的多层住宅楼及其他公共设施、半层或一层地下室。该工程勘察由我公司承担，笔者曾赴勘察现场了解地层情况，参加了基础选型讨论，查检了桩基检验结果，现就相关情况介绍如下。

2 . 1 场地工程地质条件

场地内第四系地层自上而下依次为：杂填土（q ml）耕植层，( qpd）、冲积层（qal）、残积层（qel） ,下伏基岩为第二系泥页岩（n）。

①杂填土：主要由中砂或粘性土组成，砂质较纯，湿~饱和，松散~稍密状态。含少量的建筑垃圾和碎块石。场地西侧部分钻孔该层以粘性土为主。全场地分布,厚0 . 60~6.40m,平均 2.51m 。

②耕植土：褐黄色。主要由粘性土组成,含少量腐殖质,稍湿,可塑状态。不连续分布，0 . 20 ~ 2.00m ，平均0 . 72m 。

③冲洪积粉质粘土：局部含少量的粉砂，土质较均匀，稍湿，可~硬塑状态。局部分布，层厚 1 . 60~ 3 . 40m ，平均 2 . 44m 。

④冲洪积淤泥质粉质粘土：含少晕有机质及粉细砂。湿,软塑~流塑状态。分布拟建场地绝大部分，揭露层厚 0 . 30 ~9 . 60m , 平均 2 31m。

⑤冲洪积粉砂：主要由石英砂组成,局部含卵、砾石，饱和,粘粒含量不均,中密状态为土,局部为松散~稍密或密实状态。绝大部

分场地分布,层厚0 . 70 ~ 9 . 60m ，平均4.49m。通过标贯试验分析，该层不属于液化层。

⑥冲洪积含中砂和有机质粉质粘土：含少量有机质和中砂，局部为含有机质的砂团块或透镜体，湿，软~可塑状态。大部分场地分布，层厚 0.60 ~6 . 80m ，平均 2 . 94m。

⑦残积粉质粘土：由第三系泥页岩风化残积而成,湿,可塑~坚硬状态,局部夹有硬块。不连续夹强、中风化夹层，土质不均。分布于拟建场地绝大部分，层厚0.60~ 10 . 90m，平均3 . 22m。

⑧强风化泥页岩：局部夹泥质粉砂岩，层理极发育，呈薄层~中厚层状构造。绝大部分钻孔揭露岩芯顶部约 0 .5~ 3m为土状，夹有硬块，其下多为块状强风化，局部为中风化夹层。泡水易软化，抗风化能力差。该层个别钻孔缺失外,厚度0.50~ 12.00m，平均4 . 23m ，顶板理深 7 . 40~17 . 80m ,平均 12.16m 。

⑨中风化泥页岩：岩芯呈碎块或短柱状,岩块锤击易断。全场地分布,顶板标高－17 . 86~－6.7lm.

2 . 2 基础选型

低层、多层建筑采用预应力管桩基础，以强风化层作为持力层，或采用水泥土搅拌桩或 cfg 桩进行地基处理形成复合地基。小高层可采用预应力管桩以强风化（块状部分或中风化厚夹层）为基础持力层，或采用复合地基。高层采用冲孔灌注桩基础以中风化为持力层。经比选，在先试桩的前提下，设计采用锤击预应力管桩为多

层、小高层的基础选型。

2 .

3 试桩结果

成桩情况:设计试验桩的单桩承载力特征值和有关成桩参数如

下表1。

表1

根据试验结果确定单桩竖向极限承载力统计值时,试 l＃、试2＃、试3＃桩的单桩竖向极限承载力可取4200kn、4950kn、4200kn。级差未超过平均值4450kn的30 % ,取平均值4450kn为单桩竖向极限承载力统计值，单位工程统条件下的单桩竖向承载力特征值为2225kn 。根据规范，对桩数为3根或3根以下的柱下承台，单桩竖向极限承载力统计值取低值4200kn ,单桩竖向承载力特征值为2100kn 。

3 分析

试桩结果能满足设计单桩承载力要求，拟建场地可采用预应力管桩基础。试桩前，针对该拟建场地的岩土特性，一般认为，采用预应力管桩基础本来并不是理想或可靠的选择，相关人员提出了很多置疑，主要有：①预应力管桩穿透能力有限，能否够穿越块状强风化夹层或中风化岩块或夹层；②强风化埋深较浅，桩长较短，承载力能否满足上部结构荷载要求；③桩端基岩浸水软化降低桩端承载力；④如进行预应力管桩基础，施工至一定程度发现不可行，基

础如何处理等问题。

笔者分析拟建场地采用预应力管桩成功主要有三点。①勘察能够准确、详细的查明场地硬夹层的分布范围、发育程度和埋深，为设计提供了可靠数据；②设计采用块状强风化或稍厚的中风化夹层为基础持力层，其块状强风化、中风化比土状强风化抗压强度高，浸水软化影响较小，有效的提高了强风化层的桩端承载力；③充分的分析岩土特性，配置适宜的桩径、选择合理的桩锤是重点。不同重量的桩锤提供的锤击能量不一样，作用至桩端的穿透能力也不一样。锤重过小，冲击能小，沉桩速度慢，桩端的穿透能力差，不能进入稳定较高承载力的持力层；锤重过大，冲击能大，沉桩速度快，桩端穿透能力强，但遇到硬夹层（如中风化夹层）易造成桩端破碎或断桩。根据经验，般500 ~ 600mm的管桩多采用4 . 5~5t的桩锤（常用桩径、桩锤选用配合如下表3) ，而本工程采用了6t的桩锤，有效的提高了桩端对本场地硬塑状残积层和强风化夹层的穿透能力，也不至于损坏桩身。

表3

4 结论

通过本工程实例可以说明，在浅埋强风化场地也可考虑采用预应力管桩基础作为多层、小高层甚至高层建筑的持力层，但要结合实际的工程地质条件充分分析，准确的掌握硬夹层的破坏强度，配