不宜使用管樁的工程地質(zhì)條件:
1、弧石和障礙物多的地質(zhì)。
2、有堅(jiān)硬類層且又不能做持力層的地質(zhì)。
3、石灰?guī)r(巖溶)地區(qū)。
石灰?guī)r不能做管樁的持力層,除非石灰?guī)r上面存在可作管樁持力層的其他巖層。大多數(shù)情況下,石灰?guī)r上面的覆蓋土層屬于軟土層,而石灰?guī)r是水溶性巖石幾乎沒有強(qiáng)風(fēng)化巖,基巖表面就是新鮮巖石。在這中地質(zhì)條件下應(yīng)用管樁,常會(huì)發(fā)生下列工程質(zhì)量事故。
① 管樁一旦穿過覆蓋層就立即接觸到巖面,如果樁尖不發(fā)生滑移,那么貫入度就立即變小,樁身反彈特別厲害,管樁很快出現(xiàn)破損現(xiàn)象或樁尖變形、樁頭打碎、樁身斷裂,破損率往往高達(dá)30%~50%。
② 樁尖接觸巖面,很容易沿傾斜的巖面滑移。有時(shí)樁身突然斷裂,斷樁后可很快發(fā)現(xiàn);有時(shí)卻慢慢傾斜,到一定時(shí)候樁身被折斷。如果覆蓋層淺而軟,樁身跑位相當(dāng)明顯,即使樁身不折斷,成樁的傾斜率也大大超過規(guī)范要求。
③ 施工時(shí)樁長很難掌握,配樁相當(dāng)困難。樁長參差不齊、相差懸殊是石灰?guī)r地區(qū)的普遍現(xiàn)象。
④ 樁尖只落在基巖面上,周圍土體嵌固力很小,樁身穩(wěn)定性差,有些樁的抗尖只有一部分在巖面上而另一部門卻懸空著,樁的承載力難以得到保證。
4、從松軟突變到特別堅(jiān)硬的土層
大多數(shù)石灰?guī)r也屬于“上軟下硬、軟硬突變”的地層,但這里指的不是石灰?guī)r,而是其他巖石如花崗巖、砂巖、泥巖等等。一般來說,這些巖石有強(qiáng)、中、微分化巖層之分。
管樁認(rèn)這些基巖的強(qiáng)風(fēng)化層做樁端持力層是相當(dāng)理想的,不過有些地區(qū),基巖中缺少強(qiáng)風(fēng)化巖層,且基巖上面的覆土層比較松軟。在這種地質(zhì)條件下打管樁,有關(guān)類似于石灰?guī)r地區(qū),樁尖一接觸巖面,貫入度就立即變小甚至為零。這種巖面一般比較平坦,成樁的傾斜率沒有石灰?guī)r地區(qū)那大。但打樁的破損率并不低,這是因?yàn)橹虚g缺少一層“緩沖層”。這個(gè)道理如同鐵釘一樣,鐵釘釘入有彈性的木板,敲一下進(jìn)去一些,不會(huì)發(fā)生什么問題。鐵釘若想釘入堅(jiān)硬的巖石,只要敲幾下就彎而折屈。
一些設(shè)計(jì)者在工程設(shè)計(jì)中仍以長細(xì)比來控制樁長或樁徑,造成工程樁的不必要的浪費(fèi)。長細(xì)比限值主要是為了保證樁身不產(chǎn)生壓屈失穩(wěn),以及考慮施工條件的要求,對(duì)于端承樁因有一較堅(jiān)硬的不變形的持力層,在樁頂豎向荷載作用下,樁身若過于細(xì)長,可能會(huì)像壓桿一樣出現(xiàn)失穩(wěn)破壞。而對(duì)于摩擦型樁,樁身應(yīng)力向下衰減,且樁會(huì)隨著荷載加大而產(chǎn)生沉降,不會(huì)產(chǎn)生壓屈失穩(wěn),所以不需考慮長細(xì)比的限制。根據(jù)我國的實(shí)際情況,迄今為止尚未發(fā)現(xiàn)質(zhì)量正常的低承臺(tái)樁在使用過程中出現(xiàn)壓屈失穩(wěn)的例子,所以兩本規(guī)范不再提長細(xì)比的要求了。但具體應(yīng)用中如遇到樁周土軟弱或可液化,或8度以上地震區(qū)的情況,當(dāng)樁身強(qiáng)度控制設(shè)計(jì)時(shí),仍應(yīng)慎重對(duì)待,可按相關(guān)規(guī)范驗(yàn)算樁身壓屈。