浅议PHC 桩在某泵房复杂软土地基中的设计实例

周大俊

合肥市市政设计研究总院有限公司 安徽 合肥 230001

1 工程概况

某城市污水处理厂二沉池配水井及污泥泵房，上部建筑结构采用现浇框架结构，总高度7.6米(自室外地坪计至檐口)。下部为池体结构，池体平面净尺寸长度为9.0米，宽度为8.55米，设计地面高程为±0.000（绝对高程10.000米），底板顶标高为-4.600米，池顶标高为1.900米，池体总高度为6.5米[1]。

2 软土地基概况

根据该工程《岩土工程勘察报告》，地基土可分为4个大层、2个亚层，场地内主要土层由上向下分布状况如下：①层素填土：呈松散状态，以软塑状黏性土为主，层厚0.20～2.00m，普遍分布，承载力不计。②1层粉质黏土：灰黄～黄灰色，可塑为主、局部软塑，属中压缩性，层厚1.20～3.90m，局部缺失，承载力120Kpa。②2层淤泥质粉质黏土：灰色，流塑、局部软塑，层厚0.70～9.50m，局部缺失，承载力60Kpa。②A层粉土夹粉砂：灰～青灰色，稍密为主、局部中密，层厚0.70～5.10m，呈透镜体分布，承载力90Kpa。③1层粉质黏土：黄灰色，可塑，局部硬塑，层厚0.50～7.90m，局部缺失，承载力120Kpa。③2层黏土：黄褐～褐黄色，硬塑为主、局部可塑，层厚0.70～8.50m，局部缺失，承载力220Kpa。第④层混卵砾石粉质粘土：棕褐、黄褐、褐黄色，湿，中密为主、局部稍密，该层土土质极不均匀且未揭穿，最大揭露厚度6.50m，普遍分布，承载力240Kpa。该泵房工程地质剖面图见图1[2]。

图1 工程地质剖面图

3 工程设计

为确保泵房后期运行使用安全，提高工程质量，对本段软土地基处理方案进行分析比选，确定合理的设计方案。

方案一为浅层处理+筏板基础：选用②A层粉土夹粉砂为持力层，但其下层为②2层淤泥质粉质黏土，对泵房进行稳定计算并验算软弱下卧层后得出基底最大应力120kpa，平均应力约100kpa，而软弱下卧层②2层淤泥质粉质黏土深度修正后承载力为85kpa，且其压缩性大，不能满足设计要求。

方案二为水泥搅拌桩法：加固后地基强度可提高较多，但作为隐蔽工程，施工质量难以控制，桩体检测时间长。方案三为PHC管桩：PHC管桩具有桩身强度高、耐打性强以及成桩质量稳定，且可以大量生产、施工技术成熟，能够大幅提高地基承载力并有效降低沉降量。通过方案综合分析比较，污泥泵房软土地基处理考虑采用PHC管桩，泵房身下共设桩20根，桩长为12m，均采用PHC-500(100)AB-C80，桩距2.0m×2.2m～2.3m×2.8m，桩端进入持力层④层混卵砾石粉质粘土不小于2m。管桩设计为摩擦端承桩，由于软土在自重或降水条件下将产生固结沉降，当软土的沉降大于桩基沉降时，桩周将产生负摩阻力，此时需考虑下拉荷载。通过理正结构软件计算，桩长12m，考虑负摩阻力单桩承载力为650KN。根据场地条件，为减小施工对周边建筑物影响，采用静压沉桩。为防止基础上浮、移位，并保证基础和桩基的整体协同工作，将PHC桩伸入泵房底板10cm，桩顶部灌入C40微膨胀填芯混凝土，填芯长度≥3m，连接钢板厚度t=12mm，宽度b=80mm，高度h=150mm，管桩接桩处外露法兰盘等金属构件需涂油漆或沥青，防腐连接钢板选用Q235B型，焊条采用E43型，连接钢板与端板的焊缝高度为8mm。

4 现场试桩

施工单位在施工前进行了单桩静载试验，以确定单桩竖向承载力特征值和桩长。试桩采用3根，每根12米，分下桩和上桩节长各6m，3根桩均是加荷至试验管桩的终压力（不少于1300kN），且以④层混卵砾石粉质黏土作为桩端持力层，达到要求后，继续稳压3次，并不少于2min，从Q—S曲线看，曲线平缓，无明显陡降段，S—lgt曲线呈平缓规则排列，且桩顶沉降量较小，单桩竖向极限承载力满足设计要求。

该污泥泵房工程建成投入使用至今已2年，泵房运行正常，并且无影响使用运行的沉降发生。由此得出如下结论：

（1）复杂软土地基浅层处理，持力层承载力满足要求时需验算软弱下卧层，当软弱下卧层较深且承载力不满足要求，选择PHC管桩是一种有效的地基基础处理方案。

（2）PHC管桩为摩擦端承桩时，设计过程中需考虑软土层负摩阻力不利因素影响，计算出的桩长和单桩承载力更加合理，可以更好地应用于施工现场静载试验，以确定单桩竖向承载力特征值和桩长。

（3）PHC桩可在厂内规模化预制生产，质量容易控制，桩型选择较多且沉桩施工快、对周边环境影响小，较其他桩基类型，能大大缩短工期。