预应力管桩在深层淤泥质软土中的应用

许鹏飞 蔡 辉 党国涛

（西安墙体材料研究设计院有限公司，陕西 西安 710061）

预应力管桩是由先张法预应力工艺和离心成型制成的空心状混凝土预制构件[1]，因其具有强度高、承载力大、抗弯抗裂性能好、适应多种地基条件等优点，被广泛应用于提高不良地基的承载力[2]。在我国东南沿海地区广泛分布有淤泥质软土地基，处理好软土地基对提高工程质量和安全性是必不可少的。本文结合案例工程，采用静压预应力管桩的施工方法处理淤泥质软土地基，并严格控制施工技术，确保淤泥质地基的加固效果和整体承载性能。

1 工程概况

浙江台州沿海某产业园项目位于三门县六敖镇，场地北侧为滩涂，南侧为堤坝。拟建场地地貌单元属滨海积平原，属对建筑抗震不利的稳定性差场地，场地30m左右深度范围内以素填土及淤泥质黏土为主，具有含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、灵敏度高的特点，稍受外力作用就会发生扰动，且扰动后强度显著下降，地基承载力小，故不宜采用天然基础，建议采用预应力管桩基础。

依据勘察报告，场地现状为滩涂，上覆素填土，结合区域地层层序划分为以下工程地质层，施工现场典型地层剖面如图1所示，主要地层参数见表1。

（1）素填土：杂色，松散，湿～饱和，组成成分以块石、碎石、砂性土和黏性土为主，层厚0.00m～6.90m。

（2）淤泥质黏土：灰色，流塑，稍具腥臭味，切面稍光滑，干强度高，韧性高，局部为淤泥及淤泥质粉质黏土，层厚15.80m～23.90m。

（3）淤泥质粉质黏土夹粉土：灰色，流塑，局部软塑，切面稍光滑，摇振反应局部析水，干强度中等，韧性中等。粉土呈透镜体状夹杂其中，分布无规律，局部为粉质黏土，层厚5.50m～15.30m。

（4）粉质黏土：灰黄色，软可塑，局部硬可塑，切面稍光滑，干强度中等，韧性中等，局部含有粉土、粉砂，层厚0.00m～6.40m。

（5）圆砾：浅灰色，稍密～中密，饱和，颗粒磨圆度较高，多呈亚圆状母岩成分为火山岩，强风化-中等风化状，粒径＞20mm约占14%，2mm～20mm约占41%，砂粒含量约占29%，余为粉黏粒充填，胶结一般，粒径一般不超过80mm，层厚2.00m～6.50m。

表1各地层参数情况

2 复合地基计算理论

采用管桩施工方法的淤泥质软土复合地基，其承载力特征值应通过复合地基竖向抗压载荷试验或者综合单桩竖向抗压载荷试验和桩间土地基竖向抗压载荷试验加以确定，也可以按照式（1）得到[3]：

式中fspk-复合地基承载力特征值，kPa；

βp-桩体竖向抗压承载力修正系数；

m-复合地基置换率；

Ra-单桩竖向抗压承载力特征值，kN；

Ap-单桩截面积，m2；

图1现场典型地层剖面图

βs-桩间土地基承载力修正系数；fsk-桩间土地基承载力特征值，kPa。

其中，单桩竖向抗压承载力特征值Ra应通过现场载荷试验确定。

3 施工要点

在软基等特殊地质条件下，预应力管桩施工技术复杂，若采取锤击法施工易造成沉桩过程中管桩破损，故本次案例工程采用静压预应力管桩的施工工艺[4]。具体流程为：施工前准备→测量定位→桩机就位→吊桩、插桩→桩身对中调直→静压沉桩→接桩→再静压沉桩→成桩→检查验收。

（1）在静压沉桩施工前，做到场地整平，保证场地满足桩基工程的施工要求；做好工程定位，利用全站仪、激光铅垂仪等设备，精确测量放线。对施工区域内可能遗留的地下旧基础或障碍物等，确定其位置，保证其不影响桩基施工，若有影响，应在设计时提前避让或施工时进行清理。

（2）为满足项目主体荷载，确定桩基设计等级为丙级，桩径D为400mm，管桩桩号为PC400-95-AB-10、12、14，端桩持力层为圆砾，有效桩长H约为34m～39m（对照勘察报告根据持力层调整埋深），单桩竖向承载力特征值不小于400kN。施工前，成品预制管桩应按选定的标准图或设计图，对其外观质量进行检验，是否存在桩身合缝漏浆、露筋、表面裂缝、端板平整度及坡口高度、桩端空洞等问题。

（3）液压静力压桩机（如图2所示）就位时，应保证压桩机中心线和桩位中心线一致。根据现场施工场地的实际情况，静压预制管桩前采用同尺寸的钢管桩进行预压，压至桩头高出地表2m左右，拔出换成预应力管桩静压，以此减小预制管桩的破损率。在静压沉桩过程中，采用两台全站仪，同时在两个侧面进行观察，校正控制桩身的垂直度，然后再进行沉桩。第一节桩下压时垂直度偏差不应大于0.5%，待第一节管桩压入后，桩头高出地表宜为0.5m～1m。

图2 液压静力压桩机

（4）接桩前，应根据该承台桩位的实际打桩情况和所处的地质条件进行配桩，以使达到最优配桩和有效桩长的要求，降低成本。两桩对接处用钢丝刷将多余泥土清洁干净，上下节桩应保持顺直且两桩偏差少于2mm，并保证上节桩的垂直度偏差不超过0.5%。焊接过程由两人同时在桩四周对称进行，采用二氧化碳气体保护焊分层施焊，焊接层数至少要有两层及以上，焊缝应饱满、连续，不得有咬边、夹渣、焊瘤等施工缺陷，第一层焊完后用小锤敲掉焊渣，再进行第二层的施焊[5]。

（5）送桩过程中，保证压桩机中心线和桩位中心线始终保持一致，并控制桩身垂直度，直至达到设计标高。宜将每个桩位的桩一次性连续压到底，且最后一节有效桩长不宜小于5m。在此过程中，桩机压力表数值升高，但桩身未下沉，有可能遇到较硬土层，应立即停止压桩施工，防止桩头破碎。

（6）根据工程设计和规范要求，桩基施工结束后应进行桩身质量检测，保证管桩施工质量达到工程施工要求。首先，通过低应变反射波法检验桩身结构的完整性，判断桩身缺陷位置、施工桩长等，抽检数量不应少于总桩数的20%，且不应少于10根；然后通过单桩静载荷试验进行承载力验收检测，对独立承台桩，每承台检测的桩数不得少于50%。经检测，桩基质量基本完好，承载力等其他各项指标均达到设计图纸和规范要求，对未达到要求的桩基已进行补强措施。

4 施工过程中遇到的问题

（1）施工过程中遇到坚硬土层，使管桩未达到设计标高深度。在确定该管桩承载力符合工程施工要求后，对突出地面的部分桩身进行截桩，截桩不应采用人工凿桩或电焊切割钢筋的方法，可采用混凝土切割器、液压紧箍式切断机、液压千斤顶式截桩器等，确保质量。

（2）施工过程中遇到坚硬障碍物、含陡倾斜角的土层等，造成静压管桩桩身倾斜或偏位的问题。若桩身倾斜，且入土深度不大，可拔出再压；若管桩偏位，需要扩大桩基承台的面积，并应满足构造要求和基础承载力的要求。

（3）根据低应变桩基完整性检测报告，存在桩身结构有明显缺陷的管桩。低应变桩基动测波形图如图3所示，由图可知，桩身在6.90m、9.19m和9.34m存在明显缺陷，为三类桩，应及时采取补强措施，如在管桩芯中放入钢筋笼，深度需超过受伤部位深度不小于2m，然后浇筑微膨胀混凝土。

图3 低应变桩基动测波形图

5 结语

针对深层淤泥质软土等特殊软基地质条件下的工程施工，采用预应力管桩施工效率高、周期短，且竖向承载力满足设计要求，同时静压管桩施工效果良好，施工过程中严格控制施工技术要点，可有效预防裂桩、断桩等问题，充分保证工程整体施工质量，有利于该施工技术在深层淤泥质软土地基工程中的应用。