基于设计视角的软土地基中桩基的管控探析

吴 享

福州市建筑设计院，福建 福州 350001

近些年，随着城市化进程的发展，在东南沿海的部分城市，城市空间不断向沿江，沿海的区域扩张。而这些区域的建筑又较多位于软土地基上。这部分软土地基通常施工条件较差，承载力低，淤泥含水率高。

从设计之初的桩基选型到施工方案的制定和比选，既要考虑施工周期、工程造价、施工质量等诸多因素，又要对现场出现的桩基问题（事故）作出科学的总结并采取合理的解决方式。

1 工程实例

某工程由十几栋高层建筑组成，一层地下室。其中A 号楼，32 层住宅。以下为A 号楼的土层分布：

杂填土（约4m 厚）：人工无压实堆填而成，色杂，稍湿-饱和，松散，主要以黏土、淤泥和少量建筑垃圾填成。

淤泥层（约16m～24m）：深灰色，为冲淤积成因，饱和，流塑-软塑，干强度、韧性中等，有光泽反应。淤泥含水率为61.66%，承载力特征值40kPa。

全风化花岗岩层（约4m～6m），灰白色、灰黄色，岩芯呈砂土状，浸水易软化，原岩结构基本破坏，完整程度分类为极破碎。

砂土状强风化花岗岩层（约2m～3m），灰白色、灰黄色，岩芯呈散体状。

碎块状强风化岗岩层（约1m～4m），灰黄色、褐黄色，岩芯呈碎块状，花岗结构，块状构造。

中风化花岗岩层，灰白色、青灰色，花岗结构，块状构造，完整程度分类为破碎-较破碎。

基础采用锤击PHC800-AB-130 管桩，总根数100 根。承载力特征值为4500kN。在建筑物范围内采用水泥土搅拌桩固化处理。桩径为500mm，桩中心距450mm，布置成格栅形，桩长为承台底下8m，置换率约20%。

基坑开挖至桩顶标高时，将挖除杂填土层和约1.5m 的淤泥层。

2 第一次桩基问题描述、原因分析、解决方式

在A 号楼桩基施工后，部分桩顶标高留在现有地面做静载的同时，就立即开挖位于主楼东边的塔吊基础，开挖深度约5米。开挖时位于主楼东侧的桩基出现较大的斜度（向东侧倾斜）。后赶工期，在A 号楼静载结束后，马上开挖A 号楼的土方（周边地下室的土方并未开挖），且未分层开挖，一挖到底。土方开挖后，进行小应变检测，发现三类，四类桩占了75%。现场桩基偏位出现如下的规律：（1）靠近东侧的基桩由于塔吊基础的先行开挖，向东侧倾斜严重。（2）由于北向为行车道，且退土方向为由南向北，大多数桩基向南倾斜，北向的桩基比南向的倾斜严重。（3）坑中坑的桩基倾斜最严重，直接向坑中倾斜。

针对本次桩基问题，参建各方基本形成如下意见［1］：（1）场地地质与天气原因：淤泥土层深厚16～24m，流塑性强、压缩性高、强度低；土方开挖后，连日降雨加大了淤泥的流塑性，发生土体流动从而造成桩基偏移，加剧了管桩的破坏。（2）静载检测原因：静载试验时，静载配重块及机械设备（约1000t）在A 号楼内转运，同时东侧塔吊基础开挖（塔吊基础挖深约5m），随即出现桩基移位，最大的达到1.3m。（3）基坑周边堆载原因：基坑开挖过程中渣土车及其他重型材料运输车对基坑的挤压。且土方堆在坑顶没有及时外运。（4）基坑临时支护原因：拉森钢板桩悬臂支护，工期快、成本低，但拉森钢板桩刚度弱，在淤泥侧向土压力下变形大，加上连续下雨，基坑泡水后，拉森钢板桩基本失效。（5）土方分区开挖原因：未采取分层平衡开挖方式，一挖到底。

针对出现的问题，各方提出了如下处理意见：方法一：人工接桩法。由于很多桩基倾斜，且断点太深（8～12m），基于安全和现场操作的难度考虑，果断放弃此做法。方法二：再次用管桩进行补桩。因为已经开挖至坑底，故应采用砖渣回填约1.5m后采取锤击桩的工艺进行补桩，但是考虑到锤击桩的挤土效应会对既有合格管桩的影响，经过权衡，未采纳此做法。方法三：砖渣回填约1.5m，采用冲（钻）孔灌注桩进行补桩。

经过权衡，通过计算采用灌注桩进行补桩，共补桩68 根灌注桩。

LI Chao, WANG Liping, GUO Zhaohua, et al. Synthesis of 13X zeolite by fly ash acid residue and its adsorption performance on lead ions[J]. Conservation and utilization of mineral resources, 2018(6):98-102.

3 第二次桩基问题描述、原因分析、解决方式

冲（钻）孔灌注桩施工结束并开挖后，发现缺陷桩47 根，大多数问题桩位于主楼北侧且向南边倾斜。

分析其原因：（1）地质原因：本场地淤泥含水率高，灵敏度高，强度低，施工扰动后进一步降低了淤泥强度。（2）桩基施工原因：施工速度过快，桩身混凝土未初凝之前移机，桩基施工拔导管控制不当，泥浆护壁配合比等原因；桩基施打过于密集，成孔成桩过程中出现缩颈、串孔、塌孔现象；补桩初期出现明显的塌孔缩颈等现象未能引起重视，因赶工未及时停工分析原因。（3）土方开挖原因：滞留土层未及时外运，堆载土方造成的土压力差导致桩身倾斜甚至断桩，桩顶移位最大的达2m。

补的灌注桩出现了占比70%的问题桩，毕竟淤泥土层经过二次扰动，灵敏度已经很高了，如果再次用灌注桩进行补桩，虽然可以在第一次失败的基础上进行总结，但建设单位和施工单位信心不足。如果二次补桩改为用锤击预制管桩进行补桩，又担心挤土效应会对目前合格的基桩造成影响。最后经过权衡，采用800 径C105 超高强预应力管桩进行二次补桩，单桩承载力特征值为5400kN，较之前的C80 的管桩相比，承载力有所提高，可以较少桩基的根数。并采取了如下措施［2］：（1）限制每天的沉桩根数，每天施工桩基数不得多于4 根。（2）本次补桩应在周边土体全面挖除至本场地补桩作业面标高（避免形成不平衡土压力），方可进行。最大限度避免了第一次补桩时出现的周边土压力差的影响。（3）图纸明确新补桩和原有桩基的最小净距。（4）用钻孔机械取300 径孔（驱土），放下10m 长300径的钢筋笼，钢筋笼周边用钢丝网围住，作为缓冲空间。让锤击沉桩过程中钢筋笼周边的淤泥“挤进”钢筋笼，尽量减少对已有合格桩基的影响。

最终，800 径C105 超高强预应力管桩顺利沉桩，所有工程桩检测合格并顺利验收。

4 几点思考

（1）软土地基的地质条件差，淤泥含水率高，强度低，结构设计人员不仅要关注图纸的内容，更要根据其地质特点制定更加合理的桩型，对出现的桩基问题（事故）制定可行的解决方案。

（2）开挖方案是重中之重。对于房地产项目，开挖方案与总平，营销推盘计划，工程策划息息相关。某种意义上来说，开挖方案决定了桩基的成败。

（3）在桩基开挖前，可向建设单位建议采取排水固结法（如：真空预压，降水预压，电渗固结等措施），先行对淤泥进行排水固结，以降低淤泥的含水率，提高淤泥的强度。

（5）福州地区的很多土层分布为淤泥（淤泥质土）后依次过渡到粘性土，全风化，砂土状强风化，碎块状强风化，这种地质条件用管桩是适宜的。在有条件实施锤击管桩的地区，锤击管桩的效果要远远大于静压管桩。一则在合理控制贯入度的前提下，锤击管桩的有效桩长较静压管桩会增加2m 及以上。二则静压管桩对软土地基现场的条件较为苛刻，在现场没有硬核层时，往往要回填约2m 的砖渣，即使回填了砖渣，也很容易“陷机”。且静压管桩的配重对已施工管桩造成的侧推力是不容忽视的。

（6）软土地基中，电梯井和集水坑处的坑中坑能浅则浅，有条件的尽量设置到主楼以外。

（7）软土地基中灌注桩的配筋率应适度增加，以增强其抗弯和抗剪能力。

（8）以本工程为例，采用水泥搅拌桩固化承台底的淤泥，但是如果把水泥搅拌桩的桩顶延伸至开挖前的地面，可减小开挖时土压力差对现有工程桩的影响。

（9）对于淤泥含水率高，灵敏度高，强度极低，施工扰动后再次降低了淤泥强度时，在进行灌注桩施工时，可在桩顶段一定的范围内采取钢套筒，以避免桩顶段范围出现缺陷。

5 结语

目前，很多房地产项目均处于高周转状态，许多工程项目并未考虑地质的实际情况，一味地压缩工期，降低成本，未制定合理的施工方案，往往欲速则不达，既拖延工期又加大了成本。本文笔者通过自身参与设计的软土地基的某桩基项目，介绍本工程中出现的两次桩基事故，并结合自己的专业知识，提出见解和解决方案。为今后在软土地基的设计和施工中遇到类似问题提供参考。