预应力管桩在软土地基施工中的常见质量问题及其防治措施探讨

何毅

广州市第二建筑工程有限公司 广东 广州 510000

1 工程概况

中国电子商务港（珠海保税园区）项目用地位于珠海市保税区宝峰路和宝湾路交汇的西南角，基地位置显要，交通便利。该项目总建筑面积124018.80m2，设3个塔楼及其连体裙房，均为商业性办公，塔楼编号分别为1-1栋、1-2栋、1-3栋，其中1-1栋、1-2栋高99.55米，共28层。1-3栋147.64米高，共38层，连体裙房为2层。另独立1栋商业展示中心3层。地下设 1层平移式机械停车库及设备用房。

根据珠海地区的工程实践，预制桩基础是珠海地区使用最为普遍的深基础类型，其具有施工容易、施工质量较易保证、工期短、效率高和施工管理容易等优点。本工程桩基除1-3栋塔楼核心筒工程桩采用冲孔灌注桩基外，其他位置工程桩均使用Φ600预应力管桩，桩型号为AB型，壁厚为130mm，桩身强度C80[1]。

2 工程地质条件

施工场地地貌为滨海平原地貌，原为鱼塘或红树林，近期经人工吹填造地而成。场地覆盖层有①冲填土、②1淤泥、②2中砂、②3粉质黏土、②4淤泥质土、②5中（粗）砂、③残积粉质黏土及下伏的④1全风化、④2强风化闪长岩层，厚度46.21～73.19m。场地土的类型为软弱土，场地类别为Ⅲ类。

地下室开挖层位于厚度较大的②1淤泥层中，淤泥的工程力学性质差，呈饱和、流塑状态。

3 施工部署

根据基坑设计要求及工程地质资料反映的情况，本工程地下室基坑采用中心岛式支撑基坑围护形式，基坑土方采用盘式开挖，基坑支护周边预留1:2反压土堤，在基坑中心岛土方开挖前先进行基坑支护桩、基坑中心岛以外的工程管桩的施工，并待支护管桩间止水搅拌桩及被动反压土区加固搅拌桩施工完成后，然后进行基坑中心岛土方开挖，待土方开挖到底后对中心岛坑底淤泥进行换填，再对基坑中心岛以内的工程管桩进行施打。因此本工程的支护管桩及工程管桩分二期施工，第一期在原土面对支护管桩及基坑预留反压土区工程管桩（靠基坑边三排桩承台的工程管桩）进行施工，拟采用2台静压桩机对基坑预留反压土区工程管桩进行静压法施工，2台静压桩机对支护管桩进行静压法施工，施工现场南边场地狭窄，靠近围墙边静压桩机无法施工的支护管桩则辅之以两台柴油锤桩机进行锤击法施工。第二期施工，待基坑中心岛土方挖至底板垫层底约-7.100m～-6.700m，对坑底淤泥全部进行换填后对基坑中心岛以内的工程管桩进行施打，拟采用4台柴油锤桩机对中心岛区域按照后浇带分区进行施工。

本工程支护管桩数为1033根，工程管桩数为1010根，按施工部署分为一期支护管桩、一期基坑预留反压土区工程管桩、二期基坑中心岛分区工程管桩[2]。

4 管桩施工中常见质量问题及其防治措施

4.1 减小挤土效应的技术措施

根据本工程地质报告及以往多个类似地质的施工经验，本项目地质情况对基础施工极为不利，在3～4米冲填土下面全是深淤泥层，土质呈饱和流塑状，根据淤泥层的特性，基础桩施工时会将土方往四处挤压，产生相当高的孔隙水压力，大幅度地降低土体中的有效应力，从而使土体隆起及水平运动，造成挤土效应。

挤土效应不仅影响环境，也影响到桩基础本身。一个是PHC管桩的施工因为上浮“悬空”起来，复压时出现非常大的沉降，造成很多桩的承载力达不到设计要求，存在严重的质量隐患；另一个则是出现“桩塞”问题，在淤泥层地基中压桩，会产生很高的孔隙水压力，若不能很快消散，会造成沉桩困难，甚至损坏桩身。同时由于有效应力降低，土体会发生隆起和侧向位移，使桩体产生上抬和水平挤动。

减小挤土效应的措施：

（1）施工前的准备工作

开挖防挤沟（释放坑槽），释放管桩施打时产生的土体侧压力，坑槽底宽度约4米，开挖深度应挖入淤泥层不少于1米，各坑槽之间间距不宜大于30米，坑槽底用沙包压实，防止淤泥大幅滑移；坑槽应根据现场管桩施工状况灵活调整或增加。

（2）施工期间的防治措施

①控制打桩速率：一般静压桩的打桩速率控制在1m/min左右。在实际施工过程中应控制每天的最多沉桩根数，每天进行测斜和水平位移测试；如发现位移过大，则减少沉桩根数，甚至停止沉桩一至两天，合理控制打桩速率，留有时间使土体释放内力。控制施工过程中停歇时间，避免由于停歇时间过长，摩阻力增大影响桩机施工，造成沉桩困难。

②合理安排打桩顺序：在各种防治措施中，有效的打压桩路线是最经济实用的。若桩较密集，且一侧靠近释放坑槽时，宜从相邻释放坑槽开始，由近及远进行；桩数多于30根的群桩基础，应从中心位置向外施打。

③重视管桩的接头连接：制定合理的桩长组合，同一承台内的群桩，避免在同一截面内接桩，相互错开，防止产生土压力及水压力效应较大时，对整体桩身产生剪切破坏。同时合理的确定桩体组合长度，避免接头处于土层分界处及土层活动较多处，以防止土层活动时对桩身的破坏。

4.2 控制桩顶位移、桩身上涌或桩身倾斜的技术措施

发生这种现象的原因有以下几种：

（1）静压桩机自重加配重总重量大，桩机基础如不平整坚硬，压桩过程中，桩机容易产生不均匀沉降，桩身极易发生偏移。

（2）桩入土后，遇到大块孤石或坚硬障碍物，把桩尖挤向一侧。

（3）接桩或施工中桩身不垂直，桩顶不平，打桩时桩帽、桩锤及桩身不在同一直线上。

（4）在基坑底软土层施工较密集的群桩时，如沉桩次序不当，由一侧向另一侧挤压施打，常会使桩向一侧挤压造成位移或涌起。

为确保能顺利把桩送入至设计标高及同时保证送完桩之后，桩位及标高的精度，要求采取如下保证措施：

（1）施工场地要平整坚硬，在较软的场地中适当铺设角石、砖渣、砂土道路等。不能使桩机在打桩过程中产生不均匀沉降。静压桩桩机对施工场地要求较高，由于桩机及配重达500吨以上，为防止桩机下陷而造成桩身倾斜、桩机挤压对桩的影响，影响施工质量及施工安全，必须对施工场地进行回填平整，采取必要的措施提高地基承载力，使其达到静压桩施工的要求。

（2）施工过程中要严格控制好桩身垂直度，重点放在第一节桩上，垂直度偏差不得超过桩长的0.5%，对桩要吊线检查，桩不垂直，桩尖不在桩纵轴线上时不宜使用。

（3）打压桩必须垂直，垂直偏差应在1%以内，不得歪斜。

（4）打桩严格按照桩机行走路线施打，必要时可采取降低速率和区域跳打的方法。同时采用开挖应力释放坑槽的方式，以消散孔隙压力，避免桩位移或涌起。当出现严重问题及时与有关单位研究处理。

（5）若遇孤石时，进入粉质黏土层后的施压记录详细描述，包括施压速率、时间、压力值变化过程等，孤石所处位置提供给相关设计单位征求处理意见。若在较浅土层遇孤石，可考虑采用小钻孔再插预制桩的方法施打。

4.3 控制群桩效应的技术措施

虽然预制管桩的沉桩施工对地基土的排土量较方桩小，但在沉桩的过程中桩端附近的土层受挤压和振动作用，产生较大的超孔隙水压力，并未经消散就不断切入管内，由于群桩的连续施工引起土中超孔隙水压力急剧上升，一般情况下，超空隙水压力消散速度较慢，故密集区域的工程桩的连续施打将使土体上抬并产生侧向位移，对桩基施工质量造成危害。

为保证此高密度桩群质量控制在规范之内，打桩施工时，应先打深桩，后打浅桩；先打跨中桩，后打边区桩；先打近桩，后打远桩；先打毗邻释放坑槽的桩，后打远离坑槽的桩；群桩范围内，先内后外。

必要时可采取如下防护措施：为了保证本工程桩位施打的精度，我们合理安排沉桩施工顺序和进度，在施工中尽可能采用先长桩后短桩、按区域跳打的施工原则和施工方法，另外，根据施工的实际情况调整打桩速率[3]。

5 结束语

预应力管桩本身具备的性质造就了它的广泛使用性，在软土地基施工实际应用时，应结合工程的实际情况，优化施工方案，加强施工过程的监督管理，才能保证施工质量，打造精品工程。