1、1浅谈管桩在岩溶地区中的应用摘要:结合广西玉林玉林国际商贸城工程实例，对在岩溶地区管桩适用性及常出现问题，提出一些建议及质量控制措施。 关键词：管桩基础；石灰岩；应用 Abstract: combining the yulin guangxi wood international trade city project examples, in the karst area pile applicability and often appeared problems, this paper puts forward some Suggestions and quality control mea
2、sures. Keywords: pile foundation; Limestone; application 中图分类号：U656.1+14 文献标识码：A 文章编号： 广西玉林地区下卧基岩主要为石灰岩,所以，在玉林地区采用的桩基中，绝大部分为灌注桩，预应力管桩很少。近几年,随着房地产行业发展，预应力管桩在玉林地区的应用得以不断推广，主要是管桩具有施工快、成桩质量可靠、污染少、噪声小和成本相对较低等特点。但在玉林岩溶地区，石灰岩基本为微风化基岩，岩面起伏变化大，对于岩面倾斜坡度较大地段，桩端位于倾斜坚硬石灰岩面上,给管桩的设计与施工带来了较大困难，桩基出现较多质量事故。如何处理？本文根据工
3、程实践，对管桩在岩溶地区应用进行探讨分析，并针对不同的情况提出相应的措施。 1 工程概况 2玉林国际商贸城一期工程位于玉林市玉州区二环北路城西片区，占地 1500 亩，分 A、B、C、D 区地块，拟建子项目包含有商铺、招商中心、独立交易展示区、综合展示中心、办公楼等。根据工程建设计划，先建设 A 区招商中心、B 区、C 区，拟建建筑物高 35 层，框架结构，设计采用锤击管桩基础，桩端置于石灰岩面上。 2 地质情况 场地属于清湾江二级阶地，上覆土层主要为冲洪积成因的黏性土、砂土，下伏基岩为下伏基岩为泥盆系中统东岗岭阶石灰岩。根据 A 区招商中心地质勘察报告，场地岩土层划分及 特性如下： 人工填土
4、：灰黄色，主要为黏性土,松散，承载力特征值 fak=70kPa，该层分布于整个场地，层厚 0.302.00m，耕土：灰色，较软，揭露厚度 0.300.70m，承载力特征值 fak=80kPa，分布于整个场地；黏土：黄褐色，可塑状，承载力特征值 fak=150kPa，局部分布，层面埋深 1.202.50m，平均厚 1.60m；粉质黏土：黄褐色，可塑状，承载力特征值 fak=140kPa，局部分布，层面埋深 0.502.10m，层厚 0.402.90m；粗砂：灰白色，饱和，松散，严重液化，承载力特征值 fak=80kPa，该层场地大部分有分布，埋深 1.103.80m，揭露厚度悬殊介于 2.909
5、.90m；石灰岩：灰白色，微风化，坚硬，较完整，浅层溶洞、溶蚀破碎一般发育，承载力特征值 fak=7000kPa，分布于整个场地，层面埋深 2.5043.0m； 地质报告对天然地基与桩基进行了评价，评价认为场地不宜采用管桩，适宜采用冲孔灌注桩（墩） ，结论建议采用水泥搅拌桩进行地基处理，3采用复合地基作为基础持力层，基础形式采用条形基础。 B 区地质情况与 A 区基本一致，C 区基岩埋藏相对较深为12.0043.0m，局部大于 45m，但在勘探中，因受建设方要求勘探深度15.00m 的限制，大部分钻孔深度为 15.00m，未钻到石灰岩面，且 6m以下基本为松散液化中粗砂、砾砂层。 3 桩基设计
6、 建设单位为了追求施工速度，不采纳地质报告建议，要求设计单位采用管桩，而设计单 位为广西区外某设计院，对在岩溶地区进行管桩设计经验不足，采纳了建设单位的意见，设计为管桩基础，直径为 =400 ，要求桩端为石灰岩面，其中石灰岩的桩端土的极限端阻力标值 qpk=10000kPa，采用锤击法进行施工。 4 施工情况 桩基施工队根据建设方和设计要求进行施工,施工情况如下: A 区招商中心施工情况:已施工 50 根桩后，有 25 根断桩，6 根斜桩，承载力不满足要求，不合率达 62%。B 区未施工；C 区综合展示中心桩基施工情况：施工 76 根桩，有 6 根断桩，有 6 根桩桩长达 35m 尚未到基岩面
7、，且承载力未满足承载力要求。 5 设计变更 首先建设单位委托勘察单位进行了补充勘察。根据补充地质资料，A区招商中心出现断桩位置基岩埋藏深度与原勘察报告提供的基本一致为2.507.00m，但同一基础内岩面起伏变化大，为 13m 不等；C 区综合4展示中心出现断桩位置基岩埋藏深度 7.008.00m 左右，同样同一基础内岩面起伏变化大；而桩长超长未达承载力要求的 6 根桩位置，基岩埋藏深达 40.0045.00m,桩端落在液化砂土上，且桩周大部分为严重液化砂土。 根据补充地质资料，结合施工实际情况，对基础设计进行了变更： （1）对于尚未施工的 B 区变更采用墩（灌注桩）基础。因 A 区招商中心和
8、C 区已进行管桩施工，仍继续采用管桩基础，在断桩位置，充分利用所断裂在下部土层桩体进行压桩。 （2）考虑到桩端受到石灰岩面倾斜影响，在管设计中对于倾斜石灰岩的桩端极限端阻力标值 qpk 由原 10000kPa 改为 5000kPa 进行设计。 （3）以静压法施工代替原设计的锤击法，同时降低单桩承载力的要求，桩径由 =400mm 变更为 =500mm。 （4）为了消除石灰岩面陡坡对桩基长期稳定性的影响，要求静压桩施工时，压桩压力为桩承载力特征值的 3.03.5 倍。但对于桩长短于 9m的管桩，特别是已施工的 A 区招商中心中桩长为 46m 的管桩，压桩压力改为桩承载力特征值的 2.5 倍。 6
9、设计变更后的施工质量情况 设计变更后，管桩工程按以上要求施工后，断桩率大大降低，桩不合率由原 62%降至 6左右，其中在石灰岩埋藏深度小于 9m 的地段断桩率较高达 10%，在石灰岩埋藏深度为 15m 左右的地段断桩率约为 5%，而在石灰岩埋藏深度为 20m 以上的地段断桩率约为 1%。断桩经补桩后，经验桩全部合格。 57 工程实例分析 管桩在广西玉林石灰岩地区应用较少，建设方、设计方与施工方的经验不足，造成了上述工程管桩断桩量较大，建设方邀请玉林相关设计单位和勘察单位相关专家进行多次讨论，基础设计和施工也经历了多次修改。根据本工程情况，分析其原因主要有如下几点： (1)地质资料原因：应对每个
10、基础进行施工勘察；地质情况不够详细，致使原设计使用了不合理的设计参数(如石灰岩的极限端阻力取值)和施工技术要求，也给施工方对基岩控制造成了一定难度。 (2)设计原因：未采纳地质报告建议，服从业主意见采用管桩；对石灰岩地区没有设计经验，未对岩溶地区管桩适用性进行充分论证，采用施工方法及个别设计参数不符合实际。 (3)施工原因：缺少岩溶地区施工经验，施工前未进行试桩，遇到常易断桩情况，未及时向建设方、设计方反映情况，及时修正施工参数。 8 石灰岩地区管桩适宜性评价及质量控制措施 根据玉林石灰岩地区管桩施工实例，综合考虑岩溶地质特征，对管桩在玉林岩溶地区的适宜性进行评价，并对加强质量控制的措施建议如
11、下： (1)应有详细、准确的地质资料作为保证 地质资料必须详细、准确。采用管桩，当石灰岩面埋藏较浅时，应在详细勘察的基础上进行对每个柱位布孔进行施工勘察，详细了解石灰岩分布范围、岩面埋深、岩溶洞隙及沟槽分布规律等，为设计和施工提供全面、准确的地质依据。 6(2)对石灰岩场地管桩适用性应进行充分分析评价 在掌握详细的地质资料的情况下，应根据场地石灰岩特征和建筑物特点对管桩的适用性进行充分分析评价，不但考虑岩溶地区中岩溶发育、岩面倾斜、管桩无法嵌入基岩等对桩基长期稳定性造成影响，同时还要针对石灰岩面复杂多变易造成断桩，液化砂土、溶沟溶槽部位流塑状淤泥等造成承载力不满足等不良地质因素的影响。根据工程
12、经验，对于管桩岩溶地区的适应性建议为：对于岩面埋藏深度小于 6m 石灰岩场地，不宜采用管桩；对于岩面埋藏深度小于 9m 石灰岩场地，多层与高层建筑不宜采用管桩基础；对于岩面埋藏深度小于 16m 石灰岩场地，高层建筑不宜采用管桩基础； （3）选择适当的沉桩方法 预防和控制断桩是设计和施工的关键。静压法施工可根据桩机压力表读数初步确定桩承载力及据此直观判断桩的完整性，可以减轻岩面冲击反力、减少断桩，对桩身质量控制好，所以其为岩溶地区管桩施工的首选，一般不宜采用锤击法施工。 （4）控制断桩率 在复杂多变的岩溶地区，不管是锤击法或静压法施工，如何控制断桩率是关健，一般可通过如下方法进行控制：一是通过加
13、大桩径进行控制，采用相对较大桩径的桩能比较小桩径的桩有效降低断桩率；二是增强桩的刚度，B 型桩比 A 型管桩的抗弯折能力高，能大大减少断桩量。对于断桩多发地段 (石灰岩面埋深较浅：9m 以下及 912m)，认为断桩率控制在 37内为合适，它对工程总造价影响较小，且施工质量较好7控制。所以，建议岩溶地区管桩设计时，应选择 500 以上桩径以上的抗弯性能相对较高的 B 型管桩。 （5）确定静压桩的施工终止压力及承载力 利用加大静压压力的办法，可以一定程度消除溶洞、岩面不平坦、管桩无法嵌入基岩等对桩基长期稳定性的影响；但为了减少断桩，其值控制在桩身竖向极限承载力 60范围内为宜；单桩竖向承载力特征值
14、取可按终止压力除以 2.53.5 取值，当石灰岩面较陡、溶洞发育时取低值；静压桩的承载力取值建议为：终止压力60桩身竖向极限承载力；单桩坚向承载力特征值=终止压力除以 2.53.5。 （6）选择桩尖 根据现场试验对比，采用锥型桩尖明显优于平底型桩尖。由于石灰岩面起伏不平，使用平底型桩尖，容易于桩端处因支撑点不平而产生偏心力作用，支撑点滑移而产生断桩。而锥型桩尖则有利于岩面反力居中，避免偏心，减少断桩。 9 结论 在岩溶地区使用管桩基础,应以详细、准确的地质资料作基础，全面考虑岩溶场地复杂多变的地质特征，充分论证其适用性；要根据不同地段不同地质情况进行正确选择桩型、单桩承载力、终止压力等设计与施工技术指标；应充分考虑岩溶复杂多变不良因素对基础长期稳定性影响、单桩承载力离散性大等不利状况，选择综合协调平衡强的综合类基础类型。 参考文献： 81建筑地基基础设计规范(GB 50007-2002)中国建筑工业出版社，2002. 北京： 2建筑桩基技术规范(JGJ 94-2008)中国建筑工业出版社，2008. 北京： 3 江正荣建筑地基与基础施工手册（第二版） 中国建筑工业出版社，2005. 北京：
