超长“露”出基底的PHC管桩问题探究

杨 青 杨国兵

(1.滁州学院土木与建筑工程学院，安徽 滁州 239000； 2安徽滁州技师学院，安徽 滁州 239000)

1 关于PHC管桩研究及应用

1.1 PHC管桩及施工工序

我国预应力高强度混凝土管桩(Prestressed High Strength Concrete Pipe Pile，简称PHC管桩)，自20世纪80年代末引进了日本PHC管桩的生产工艺[1]后,尤其在房地产行业得以快速推广，缘于该种桩施工过程中不仅可以利用大型机械设备，施工效率高，速度快，而且单桩承载力高，质量易于保证，节能环保利于文明施工。PHC管桩的工程参数如管径、壁厚、钢筋配筋量、混凝土强度、桩长等，由结构设计人员根据场地工程地质特性，结合软件(如PKPM系列之基础部分JCCAD软件)进行结构设计确定。

目前我国大部分地区管桩施工采用的方法有静压法(抱压式居多)、锤击法(分气锤和柴油锤两种)、振动法、预钻孔法[1]和水冲法等，常见PHC管桩静压法施工流程见图1。

1.2 PHC管桩施工理论研究

挤土效应是管桩施工的典型特征，其施工过程中强力破坏岩土体的平衡产生土侧压应力和超孔隙水压力，与管桩的布桩率、土的地层特性(土的渗透系数)、压桩速度、施工顺序密切相关。处理不好会引起周围管桩的水平位移及隆起，造成不应有的工程事故。为克服明显的挤土效应，赵春风[2]研究了新型中掘管桩施工，边取土边沉桩的工艺使得桩周土体水平位移小，收获较小增幅的孔隙水压力，“桩端注浆”新工艺使得新型中掘管桩在软土地区极具推广价值。胡煜[3]介绍了锤击沉桩的桩锤选择方法及合理安排沉桩顺序，采用先开挖基坑后沉桩的施工工序对挤土效应有缓解功效。邵晶晶[4]通过桩基检测实验发现，同种条件下PHC管桩施工应优先采用静压法。

蒋跃楠[5]通过实测资料分析了静压桩终压力与单桩竖向承载力之间的相关性，如桩长、桩周土的灵敏性、桩端土条件等多项因素。建议软粘土地区静力压桩的终压控沉标准,应以标高为主要控制标准,压桩力为参考。尤其对于长度小于20 m的桩,应确保桩尖可靠地进入持力层,防止压桩中出现不可预见的地质情况(如局部硬核)时的停压。陈守兰[6]分析了PHC管桩施工存在的截桩问题、挤土效应、陷机问题等。采用试桩，通过桩体入土深度与终压力来判断是否达到设计要求的单桩竖向极限承载力是静压工程桩施工必备前奏。

2 工程背景

2.1 工程概况

某市高端居住区开发，地处京沪高铁站区，总建筑面积26.4万m2，其中人防面积1.2万m2，车库面积5.59万m2，共用小高层花园洋房9栋与15栋16层～20层高层建筑相配，两面环水，景色宜人。彰显建筑个性特色，见图2。为了抢得商机，盘活资产，披星戴月，风雨兼程是其施工场景特色。

地下室-1F采用框架结构，PHC管桩(承台)筏板基础，桩型为PHC-500AB(125)和PHC-400AB(95)两种，桩有效长度10 m～15 m。

2.2 地形地貌

场地属丘陵带，中心及周边地带的微地貌单元为山前冲积平原。原地势整体较平缓，现状地表大部分区域堆积较厚的人工填土，场地东西高差约8 m；项目区内主要地物为天然植被等，局部高差相对较大。勘察期间场地自然地坪高程22.70 m～30.92 m。

2.3 场地地质层岩性

根据钻探结果，本工程地基土物理力学参数见表1，场地地质情况见表2。

表1 地基土物理力学参数表

表2 场地地层地质情况一览表

2.4 管桩施工简况

以3号楼(11层，剪力墙结构)为例，2018年12月初开始管桩施工，基础平面尺寸为68.7 m×18.8 m。基础采用桩筏基础,桩顶标高为-6.620 m(±0相当于自然地坪高程31.800 m)。本工程桩基采用静压桩施工，单节桩PHC-400AB(95)管桩，工程桩总数154根，单桩竖向承载力特征值为1 300 kN，压桩值定为2 600 kN。

3号洋房桩基施工后土方开挖，发现管桩“超长”现象相当严重(我们暂且将高出桩顶标高多余的桩体称为“超长”)，70%超出桩顶标高1.5 m～3.0 m，必须大面积进行截桩，图3为该栋号基坑截桩过程实景图。图4为3号楼施工现场YZY800静力压桩机起吊桩体现场图及破土开挖露出工程桩情景。

3 管桩超长原因分析

管桩“超长”现象是对隐蔽工程管桩施工的大暴露，这高出垫层50 mm～100 mm后的桩体面临锯割，多余桩体将不能再行利用[7]。虽然不可能做到管桩顶恰好符合图纸设计标高，这是理想的境界，少之又少，但通常在设计桩顶±1 m左右为正常(考虑地质剖面图只是反映节点之间土层的推测，有一定的出入)，普遍超出桩顶标高1.5 m～3.0 m实属罕见。笔者通过现场调查，给予推断。

通过调查，地基土物理力学(见表1)，场地地层地质(见表2)，得知该场地属于稳定场地；场地属于地震烈度6度区，场地土类型多为中软土，现场对照3号洋房勘探点平面位置图与地质剖面图，⑤-1层为桩端持力层，桩长结构设计定为13 m。桩基持力层⑤-1层强风化砂岩有较大起伏，最大高差为2.4 m，可见桩尖进入⑤-1层强风化砂岩难度肯定不一，管桩随进入持力层深度不同，压桩力有一定的波动是很正常的，如果采用同一种桩长和压桩力，则必定会因为桩底深度不同，出现桩顶标高“远近高低各不同”之梅花桩景观。

试桩情景无可得知，但经调查可以确定的是，施工采用的是同一种桩型及桩长。如果在地质剖面图上根据工程桩长度标注出管桩桩底位置线，不难得出其与持力层顶面的高差正好与现场尺寸吻合。

4 结语

本工程PHC管桩施工超长“露”出设计标高现象的原因：

1)沉桩难易程度受地层风化程度、持力层起伏形状和沉桩工艺的影响。采用预应力混凝土管桩时，要考虑桩端需要进入持力层一定的深度(通常不少于1 m)；

2)本案持力层⑤-1层对预应力管桩的沉桩可能存在困难，采用该桩型时应选择适当的施工工艺(确保管桩进入持力层1 m)，相关单位应探讨桩长、压桩力与预应力混凝土管桩在地质报告反映的地层位置，充分考虑挤土效应对PHC管桩影响，控制沉桩速率、合理安排沉桩顺序和采取引孔等措施以减小或消除挤土效应的影响；

3)试桩确定的施工参数应灵活运用，沉桩未按地质勘察报告及时调整桩长；

4)监理工作流于形式，勘察、设计未提供有力的技术服务。