PHC桩复合地基在工程地基处理中的应用

（湖南省粮食和物资科研设计院，湖南长沙 410000）

相关研究表明，PHC管桩可对地基的受力状况进行有效改善，提升地基的承载力，是当前被广泛使用的一种复合地基形式。按照受力性状，PHC管桩可分为摩擦端承装或端承摩擦桩。本次实践中，运用了PHC桩复合地基法进行设计，计算了其沉降量及承载力，效果显著，说明此技术方案科学可行。

1 工程概况

益阳市大通湖民生米业有限公司5 万t大米加工和10 万t标准粮食储备仓及物流配套服务项目（浅园仓），由12栋单个内径25 m、檐口高度27.8 m、堆粮高27.2 m的筒仓建筑组成，结构为钢筋混凝土剪力墙特种结构，地面及筒仓等建筑物抗震强度为6级。根据勘察报告结果，拟建场地属洞庭湖淤积平原，淤泥层深达7 m，地基的承载力无法满足设计对粮食堆载的要求，须运用合理的处理方法。

原设计采用水泥搅拌桩地基处理，由于淤泥层上有3 m厚杂填土层，根据现场试桩结果和地基承载力检测可知，结果未达到设计要求。由于已经完成了基坑土方开挖，再运用补桩的方法会超过场地规定的范围，考虑其影响因素，不适合运用这种方法。与此同时，由于地质的复杂及工程造价的问题，如果进行持续下挖土层，方案不一定可行；处理排桩支护及灌浆地基的方案，由于周期时间长、成本高，同样难以实行。

2 工程地质情况

岩土工程实地调查报告指出，此工程场地的地基土层从上至下为8种。

（1）杂填土，呈灰黑色、灰黄色，较密、较湿，厚度范围2～5 m；

（2）粉质黏土，呈灰褐色、黄褐色、青灰色，湿，可软塑状，厚度范围1.6～6.2 m；

（3）淤泥，呈灰黑色、灰色、褐黄色，呈饱和、流塑状，厚度范围2～11 m；

（4）砾砂，呈灰黄及、灰褐色，饱和，不紧密～比较密，厚度范围0～1.2 m；

（5）卵石，呈现灰黄及、灰褐色，饱和，比较密，厚度范围0～5.5 m；

（6）残留积累的砾质黏性土，呈褐黄色、紫红色，饱和，较硬的塑料膜，厚度范围0～3.8 m；

（7）砂土形状强分化粉砂岩，呈紫红色，厚度范围1.1～19.4 m；

（8）碎块形状强风化粉砂岩，呈紫红色，厚度范围0～43.6 m。

3 地基处理方案比选

土层包含的结构物基础含有较厚充填的淤泥基质，为了能够达到沉降的具体要求，须对其进行人工处理，形成具备高承载力的复合地基。针对本工程项目的特征，在设计的过程中考虑了PHC桩法。

PHC管桩即预应力高强度混凝土管桩，是在高性能混凝土及预应力基础上形成的一种混凝土预制构件，强度高达C80之上。PHC桩复合地基相比其他类型的复合地基，具有更高的承载力，提升了幅度，且变形的模量较高，更合适于承载力低、加固后对承载力有新要求的地基。

与其他类型的复合地基相比，PHC管桩呈现刚性，全桩均能有效发挥侧阻作用，当前PHC桩复合地基在对高层、低层建筑进行处理的过程中，在不同地基差异等方面已取得了较好的成绩。

运用振动或冲击沉管的方法，在比较软的地基成孔后，将砂、砾石及碎石等材料，填入挤压入孔中，形成较大直径、通过砂石构建而成的紧密桩体的地基处理办法，即沉管挤密砂石桩法。主要包含了砂装置换法、沉管碎石法、挤密砂装法。砂石桩法比较适合运用在挤密的地基中，例如散沙土、黏性土、素填土、粉土以及杂填土等，适合运用在液化地基。

砂石桩对软黏土进行处理的过程中，存在一些问题。由于软弱土的含水量较高，透水性较差，在成桩时，出现的超孔隙水压力无法快速散开，挤密效果较差，扰动对土的天然结构造成了破坏，导致土的抗剪强度被降低。依据国外的相关工程经验，在软黏土中形成砂石桩复合地基后，对其再次进行加载预压，提升地基整体的稳定性、强度，可降低施工后的沉降问题。在具体的实践中已经明确，如果不对砂石桩进行预压，施工后地基受荷载作用，会出现大幅度的沉降变形，由于建筑物对沉阵具有严格的要求，无法满足其具体的要求。结合本工程构筑物的设计要求和其他工程的经验，在本次设计中建议运用PHC桩法对地基进行处理。

4 PHC管桩复合地基处理

按照地基承载力试验结果及意见，运用PHC300-70-A预应力管桩对地基进行处理，桩树共576根，强度等级为C80，管桩的直径为300 mm，厚度为70 mm，呈十字形桩尖，管桩的距离分别为1 200、900 mm。管桩长度为13 m，设计单桩承载力相应值为450、600 kN，其承载力的最大限度为900、1 200 kN。管桩一端用来承受基础荷载的土层为卵石层，把控的标准为终压力及桩长，通过试验桩确定最终的压力。

打扫干净基底砂层不紧密的地方，在基底和顶端部分铺一层较厚的砂石褥垫层，厚度应大于200 mm，材料可以选用级配砂石，粒径不大于30 mm。71号测点的实际管桩距离为1 200 mm，255号及303号测点的管桩距离为900 mm。

按照13 m计算管桩的长度，桩端进入承受基础荷载的土层深度为1 200 mm，单桩竖向承载力特征值：

代入数据，结果为556 kN。

（1）对复合地基的承载力进行计算，布置管桩呈正方形，管桩距离为1200、900 mm，置换率：

（2）考虑工程的安全问题，桩间土的承载力特征值为80 kN/m2，同时考虑不能充分发挥刚性桩的桩间土承载力，桩间土承载力折减系数为0.75，计算复合地基的承载力：

代入数据，可知复合地基的承载力为442.7 kN/m2、739.5 kN/m2。

按照设计的相关要求，对71号、255号、303号测点进行最大荷载测试：71号最大荷载为900 kN/m2，255号及303号测点最大荷载均为1 200 kN/m2。

加荷测试的方法选择分级加载法，71号测点的荷载量为105 kN/m2，最大值为900 kN/m2。255号和303号测点荷载增量为150 kN/m2，最大值为1 200 kN/m2，对应承载力的特征值分别高于450、600 kN/m2，证明计算的结果安全、可靠。

测试荷载下的地基沉降，71号测点沉降为32.9 mm，残留余量变形为15.14 mm；255号测点地基沉降为21.90 mm，残留余量变形为11.17 mm；303号测点的荷载地基沉降为21.22 mm，残留余量变形为9.48 mm。测试过程中没有任何异常现象出现，且没有非常显著沉降增大的现象，证明以上三个测点均未达到极限承载的情况。

5 结语

工程施工最初的环节是进行工程地质勘察，虽然规范运用了不同的方法勘察，确保最大化反映工程地质的具体条件，但由于受到多方面因素的制约，如地层的复杂性、隐蔽性及多样性等，无法全方位揭露施工现场的地层条件，无法避免基坑开挖后出现地质条件与预料初期不符合的情况，无法满足设计的具体要求。处理这些问题相对困难，主要是由于场地的地貌已经被破坏，难以局部运用钻孔灌注桩施工的作业条件；运用其他方法会受到工期限制或基槽无法长期暴露等有关施工规范的限制，无法展开实施。

PHC桩复合地基是目前被广泛使用的复合地基形式，当前已被广泛的运用在工程建设中。PHC管桩具有质量可靠、施工速度快、承载力高、应用范围广、工程造价较低等特点。其综合经济效益的指标相比其他桩型具有优势，可以进行现场外的预先制造，缩短工期。对基坑开挖验槽进行检查的过程中，发现有局部工程地质条件和岩土工程勘察完全不同时，需要对基础工程设计等问题进行修改。运用PHC管桩复合地基对比较复杂的工程地质进行处理，在理论上具备可靠性，经实践后确认具有可行性。

本工程主要运用了PHC桩复合地基，一方面，有效解决了构筑物沉降的问题，另一方面，提升了地基的承载力。在周边工程中运用PHC桩复合地基，其效果较好，证明在工程地基处理中运用PHC桩复合地基切实可行。