滨州某工程引孔打桩承载力及岸坡稳定性研究

钟 洲

(天津市北洋水运水利勘察设计研究院有限公司，天津 300000)

1 工程概况

拟建工程位于山东省滨州市，滨州港海港港区东一疏港路东侧。管廊支架长16.3 km、宽5 m，上部结构形式为钢结构，每榀管架典型间距9 m。管廊支架一部分位于滨州港引堤工程及防波堤一期工程上方，一部分位于已建防波堤东外侧，支架基础拟采用桩基础。

根据下部地质条件，本工程试桩初步设计考虑三种桩型，分别为预制混凝土实心方桩(500 mm×500 mm)、预应力混凝土管桩(PHC φ600 mm)、插接式预应力混凝土变截面管桩(T-PHC φ600 mm)。根据试桩技术要求，拟通过现场试桩载荷试验和基桩检测方式选定对场地适应性好、施工高效的桩型，通过试沉桩，确定拟定的不同桩型的可打性，为合理选定桩型、桩长提供依据。通过采取岸坡监测的方式监控不同桩型在沉桩过程中打桩振动对既有堤身岸坡稳定的影响，为本工程正式施工设计提供技术支撑。

2 检测/监测内容及目的

2.1 试桩检测

高应变检测：检测桩身各土层侧摩阻力、桩端承载力、单桩竖向抗压极限承载力、分析桩锤的性能指标、为沉桩施工选锤提供参考意见，并将高应变动力检测的垂直极限承载力结果与静载试验结果进行比较。

2.2 岸坡监测

通过对打桩过程及试桩检测过程中的深层土体水平位移、孔隙水压力消散、胸墙沉降及水平位移监测，确定试桩及检桩过程中机械作业对岸坡稳定的影响范围及程度，准确掌握施工期间岸坡土体变化趋势，控制施工速率，动态指导施工，确保岸坡安全可控。

3 试桩区域地质概况

根据本工程勘察揭示，拟建工程场地因东侧防波堤修建时局部地段抛填有连续的、厚度较大的①5碎石、①6块石，碎石粒径大小不一，无序，夹有块石，含有物亦复杂多变，且主要为松散或稍密状态，采用桩基础时，基桩难以穿透，必须采用合理有效的引孔措施。

4 监测仪器埋设位置

在试打桩作业及试桩检测过程中，需要进行对岸坡的孔隙水压力消散和堤身的沉降及水平位移进行监测。

孔隙水压力监测采用振弦式孔隙水压力计，埋设于胸墙靠陆侧。

胸墙沉降及水平位移观测点布置于胸墙顶面。

5 检测/监测数据

5.1 高应变初打测试

各试桩初打测试结果见表1。

表1 高应变检测初打测试结果汇总表

5.2 高应变复打测试结果

高应变检测复打测试结果汇总表见表2。

表2 高应变检测复打测试结果汇总表

5.3 孔压监测结果

孔压消散曲线如图1所示。

5.4 胸墙沉降曲线

胸墙沉降曲线图如图2所示。

5.5 胸墙水平位移曲线

胸墙水平位移曲线图如图3所示。

6 检测数据分析

1)高应变测试结果表明，试桩区域土阻力恢复系数较一般施工工艺偏大，预制桩打桩结束休止一定时间后，桩端提供较为可靠的承载力，桩身侧摩阻力明显提高，桩身总承载力均能满足设计要求，高应变复打拟合分析结果表明：预制方桩极限承载力为3 940.4 kN，预制管桩极限承载力为3 152.7 kN，预制变截面管桩极限承载力为2 828.9 kN；从高应变拟合法分析桩身侧摩阻力分布情况来看，下节桩侧摩阻力较上节桩大，主要受沉桩施工工艺和土层性质影响加大，上节桩桩周主要是淤泥质土和抛填碎石，下节桩桩周主要是粘性土和粉质粘性土。

2)孔隙水压力监测数据表明，打桩作业过程中，孔压会有轻微反弹，但反弹量较小，应力增加不大于3 kPa，由于下部土体采取打设塑料排水板加固工艺，目前还具备一定的排水效果，超静孔隙水压力能在短时间内消散。

3)胸墙沉降及水平位移监测结果表明，打桩作业过程中，打桩作业区附近胸墙会有明显沉降及水平位移变动，日沉降量最大可达9 mm，日水平位移最大可超过10 mm。岸坡构筑物对震动荷载及附加荷载较为敏感。

7 结语

1)通过在抛石层上进行引孔施工，孔位稳定性保持良好，后期桩基施工时，由于已经引孔完成，桩施工效率较正常施工高，可打性强。在施工时，引孔直径可略小于桩身直径，桩体强度可以保证顺利完成扩孔，同时增大桩身摩擦力。

2)对比各项试验数据来看，试桩选用的沉桩施工工艺对本工程地质条件具有较好的适应性，建议在引孔过程中确保孔径和垂直度满足规范和设计要求。

3)现场岸坡监测结果表明，现场成孔及打桩作业对岸坡稳定影响较为明显，岸坡构筑物坐落在滨海相软土地基上，且施工区域外侧海域水深，坡度变化大，对震动荷载及附加荷载较为敏感。