１４２ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－９９４３．２０１ １．０３．０５８ 能源技术与管理 ２０１ １年第３期 颧钏管程的 往铁陷 析＆处理 祝红山 （中南电力设计院，湖北武汉４３００７１） ［摘要］根据某自备电厂桩基工程实例，主厂房、烟囱等地基处理采用静压预应力管桩，桩 端持力层为强风化或中风化岩层，开挖后发现部分地段的预制管桩存在较大面积 的缺陷，桩基检测中出现不同程度的Ⅲ、Ⅳ类桩，数量较多，分析了该桩基工程中产 生缺陷的原因，提出了加固补强方案及处理后效果，提出了桩基施工合理的建议。 ［关键词］ 管桩；缺陷；加固补强；补桩 ［中图分类号］ＴＵ４７３．１ ３［文献标识码］Ｂ［文章编号］１６７２－９９４３（２０１１）０３－０１４２－０３ 应性，桩端持力层为强风化或中风化岩层。桩长约 为２４ ｍ，直径为５００ ｍｍ ＰＨＣ管桩。 １．１ 工程地质 １ 工程概况 某自备电厂位于珠江三角洲，根据岩土工程 详细勘察报告，场地上部分布有较厚的第四系冲 积软弱层，天然地基不能满足建筑物对地基承载 根据岩土工程勘察地质报告，场地内地层自 上而下为：人工填土层（Ｑ ）、第四系冲积层（Ｑ ） 及白垩纪泥岩（Ｋ）。各岩土层强度及桩的侧阻力、 端阻力如表１所示。 力及变形要求，需采用桩基。经过比选，主厂房、烟 囱等地基处理采用静压预应力管桩具有较好的适 表１岩土层强度及桩的侧阻力、端阻力一览表 １．１．１人工填土层（Ｏ ） ０．６～２．６０ ｍ，平均１．３０ ＩＩ１。 填土（层序号①）：浅黄色，松散，湿。主要由吹 填砂粒组成，含少量碎石和粘性土。各孔均见。层 厚２．６Ｏ～３．８０ ＩＴＩ，平均３．０９ ｍ。 中风化泥岩（层序号③：）：深灰色，局部夹强 风化微薄层，岩石为泥质结构，厚层状，岩质较硬， １．１．２第四系冲积层（Ｏ ） 属软质岩石，裂隙较发育，岩芯呈块状、短柱状。各 孑Ｌ均见。揭露层厚１．２～４．６０ ｍ，平均２．７３ ｍ。 １．２桩基施工情况及检测情况 工程桩于２００８年１１月完成桩基施工，静载 淤泥质粉质粘土（层序号② ）：灰黑色，饱和， 流塑～软塑。有异味，主要由粉粘粒组成，含少量 腐殖质。各孔均见。层厚１２．２０—１５．２０ ｍ，平均 ｌ３．８６ Ｉ１１。层顶埋深２．６０～３．８０ ｍ，平均３．０９ ｍ。 试验单桩竖向极限承载力为３ ０００ ｋＮ，单桩水平 极限承载力为８０ ｋＮ，２００９年底现场已经进行了 土方开挖，开挖后发现烟囱、１３号锅炉地段的预 中粗砂（层序号② ）：灰白色、浅黄色，饱和， 稍密 中密。主要由石英质中粗粒砂组成，含少量 粉粘粒。各孔均见。层厚０．５０～４．１０ ｍ，平均２．１４ ｍ。 １．１＿３粉砂质泥岩（Ｋ） 制管桩存在较大面积的缺陷，由于基坑已开挖了， 整个施工现场就没有完整的通道供大型机械通 强风化泥岩（层序号③ ）：深灰色，泥质胶结， 层状构造，原岩结构大部分破坏，风化裂隙很发 育，岩芯呈半岩半土状，岩块手可捏碎或可折断， 行，若采用静载试验和高应变检测现场无法实施， 为了保证桩基安全，业主速请该市检测中心进行 了检测，中南电力设计院检测中心也于２０１０年２ 含中风化夹层，干钻不易钻进。各孔均见。层厚 月９日至２月１０日进行了复检，完成了该地段共 计１２０根基桩的低应变检测工作，根据桩基检测 ２０１ １年第３期 祝红山预制管桩的沉桩缺陷分析及处理 １４３ 报告，上述两地段桩基出现不同程度的Ⅲ、Ⅳ类 桩，具体如表２所示。 表２两地段桩基检测情况 ２Ⅲ、Ⅳ类管桩缺陷成因分析 该工程两地段出现较多数量的Ⅲ、Ⅳ类工程 桩，其桩身结构完整性不满足工程的要求，且出现 的地段均为重要建、构筑物，这些情况引起了参建 各方的高度重视，经过综合考虑、研究Ⅲ、Ⅳ类桩 的成因及桩的设计参数，根据不同的施工条件和 设计要求，采用了加固补强和补桩处理措施。 ２．１ 接桩位置 本工程的接桩方法采用了ＣＯ 保护焊的接桩 方式，焊接工人均是持证上岗，且现场监理非常严 格。ＰＨＣ管桩如果采用焊接方法进行接桩，要求 管桩焊缝需冷却足够长的时间，以避免焊缝遭遇 到地下水立即冷却收缩，产生脆断，焊缝位置造成 水平裂缝。经过检查施工记录，基本可以排除上述 可能性。 ２．２压桩时“挤土效应” 由于地质情况的复杂性，管桩在压桩过程中， 容易造成邻桩因为“挤土效应”而产生了水平剪 力，另外，管桩在沉桩后，由于桩周土体已经受扰 动，当重达约４００ ｔ的桩机在桩顶表面行驶时，可 能产生土压力从而引起水平力的产生，而ＰＨＣ管 桩抵抗水平能力较差，容易在这两种水平力的组 合作用下，导致桩身缺陷。 ２．３打桩偏差 从沉桩记录反映可以看出，压桩过程中，桩的 垂直度有效控制，不会由此造成垂直度偏差，本工 程在每批次管桩进场时，均有专职质检员及监理 工程师进行验收，包括桩身表面验收，可以排除这 种可能性。 ２．４开挖不当 软土地区施打（压）大面积密集的预制桩后， 在沉桩区进行深基坑开挖（开挖深度４～５ ｍ以 上），在本地区的此深度范围内存在着淤泥等软弱 土层，这就给开挖带来许多困难，若挖土和弃土不 当，容易发生桩身裂缝与歪斜，并易引起桩身大幅 度位移、倾倒或折断。 （１）打（压）桩后，由于土体被挤紧挤密，土的 挤压内应力没有完全消散掉，土体中的水没有形 成流动通道，在深基坑开挖时，原有的土体平衡被 破坏，土的挤压内应力和水压力得到释放，加上淤 泥本身的流动性，土体产生侧向力向开挖方向流 动，而基桩对水平力的抵抗能力小，于是随着土体 的位移而向开挖方向倾斜，造成桩顶大量位移。 （２）基坑开挖时，一般采用机械开挖，机械设 备的重量、振动、土体标高的高低差和土体的重量 都是引起淤泥质土体移动的主要因素。 本工程桩基承台基本上是多桩承台，桩数量 多，承台且都位于淤泥质土层上，若先做深基坑支 护，开挖承台，不但桩机行走困难，而且周边的支 护还会影响孔隙水的消散。因此，本工程只能先打 桩，后开挖，由于预制管桩送桩深度又有限（当地 地方规定：“送桩深度不宜大于２ ｍ”）且深浅不一， 现场开挖时采用挖沟机，载重汽机等机械，且没有 按设计要求采用分层开挖，导致桩接头处有缺陷。 ３处理方案 （１）Ⅲ类桩按加钢筋笼灌芯的方法补强。考 虑到低应变检测确定裂缝位置误差达到１～２ ｍ的 情况，灌芯深度从桩顶至低应变检测到的裂缝下 ３．５ ｍ处。灌芯纵筋采用８￣ｐ１８，上端锚入承台，箍 筋为 ８＠１５０，灌芯混凝土标号为Ｃ３５微膨胀细 石混凝土。 （２）Ⅳ类桩按钢管插芯补强处理。①清孔，请 勘察专业队伍清净桩芯杂物至设计持力层，同时 做好孔壁清洗和抽水工作；②混凝土浇捣，为确保 混凝土灌芯的质量，混凝土标号采用Ｃ３５微膨胀 细石混凝土，混凝土浇捣前先试放管芯插管，混凝 土浇捣时首先利用混凝土下料自由落体的冲击力 达到自振，每次下料高度约１．０ ｍ，下料速度快，一 次下完，人工振捣密实，直至低应变检测到的裂缝 下１．５ ｍ左右，然后安放￣ｏ２０３ Ｘ ８．０ ｍｍ钢管插至 已浇捣混凝土１．０ ｍ左右就位，先浇灌管桩与钢 管壁之间的缝隙混凝土并振捣密实，再浇捣管芯 混凝土至密实。 （３）由于ｌ３号锅炉桩基础Ⅲ、Ⅳ类桩比例较 高，还需补桩。 （４）根据检测结果，烟囱部位未出现Ⅳ类桩， １４４ 进行补强处理即可。 能源技术与管理 ２０１１年第３期 危及基坑和附近建筑物的安全，建议此时采用补 桩，补桩采用大直径灌注桩，全桩长配筋；桩基事 故处理费钱费时，因此必须重在预防，当现场及地 质条件许可时，应采用先开挖后打桩，否则，应分 层开挖，由于送桩长度有限，可根据打桩记录，在 每层开挖之前，先挖出可能外露的桩头，回填桩坑 后，才能机械挖土。 ［作者简介］ ４结论及建议 为了避免压桩的“挤土效应”，应控制压桩顺 序和压桩量，同时加强施工过程中的检查监测工 作；在土方开挖过程中，严格按图施工，并选择合 理的开挖机械，专人现场指挥，尽可能避免由于开 挖机械碰撞管桩和野蛮开挖而造成的质量问题； 当出现群桩缺陷时，采用开挖接桩时，一定要注意 祝红山（１９６８一），高级工程师，长期从事电力土建设计 大面积挖土接桩等于加大基坑的埋深，及有可能 与管理工作。 ［收稿日期：２０１１一Ｏ１—１７］ （上接第１４１页） ４．２爆破保证 岩塞爆破必须一次成功，成形要符合设计要 求，碎裂达到要求。因此采用了毫秒微差电雷管分 四段，一次预裂爆破、中心掏槽爆破、二次扩槽爆 破的光面爆破技术方案，确保成形碎裂要求，同时 为保证一次起爆成功。采用串、并联双路连线方法 保证了起爆成功。 ４．３隧洞与钢管连接处结构和金属构件的安全 岩塞爆破后隧洞内的水流速度计算瞬间为 ２４．２５ ｒｒｄｓ，按此速度只需４２ ｓ即可到达下游隧洞 连接处和金属构件点，将对它产生严重破坏。因此 图３装药结构示意图 必须想法给予控制。采取的具体措施是：①为防止 爆破后碎石对隧道、取水结构及下游金属构件的 破坏，在施工组织中规定爆破后，第一时间下放事 ３．４爆破安全校核 对岩塞爆破参数需要校核振动对周围建筑物 的安全情况，因此，根据鲍氏公式计算，本次岩塞 爆破振动也不会对竖井结构造成危害，岩塞爆破 故检修闸门，最大限度控制水流。②在下游隧洞内 存放半洞水，对爆破产生的碎石起到阻滞作用。③ 为防止爆破后大量汽水引起对隧洞产生汽爆作 用，在关好下游控制阀门的基础上打开阀门进人 选择的参数是合理的。 ４岩塞爆破的安全保障措施 ４．１ 施工安全 孔和排气阀，便于更好的通气。 由于引水隧洞施工的特殊性，特别是引水口 处在山体的边坡上，施工到岩塞段时特别在放炮 ５实施效果 本工程通过岩塞爆破取得了理想的效果，爆 破后立即下放动水闸门时间为１３ Ｓ，下游１ ０００ ｍ 后易引起漏水或透水事故，因此施工安全特别重 要。本工程采用的措施：①短段爆破，边掘进边超 前注浆边衬砌的施工工序，以减少隧洞后方的渗 漏水和前方岩体的整体性。②加强探测。本工程同 时采取两个办法对前方情况进行探测。一是采用 雷达进行总体探测，二是采用边探边掘，长探短掘 的办法结合雷达探测成果进行施工探测。最后由 长钻杆分上、中、下探得岩塞厚度，与设计厚度基 本一致。探孔用先准备好的干松木塞打紧封孔，施 工安全得到了保证。 处的控制阀门进人孔产生大量汽水，升高约７～８ ｍ， 排气阀呜叫，碎石一直被冲到下游离控制阀门约 ４００ ｍ处，经潜水员探摸岩塞段断面成形良好，从 ２００９年７月供水试运行至今供水符合设计要求。 ［作者简介］ 何锡明，浙江宁波人，高级工程师，１９８６年毕业于中 国矿业大学采矿工程系，曾任宁波市重大供水工程项目指 挥部工程建设部主任，现任宁波市市政公用工程安全质量 监督站总工程师 ［收稿日期：２０１卜０３一（）１］
