深厚淤泥质软土地基中PHC桩施工质量控制措施研究

2022-07-25何小明刘依缘

四川建材 2022年7期

何小明，刘依缘

(中国建筑第四工程局有限公司，广东珠海 519000)

0 前言

PHC管桩，即预应力高强度混凝土管桩。由于其承载力高、质量可靠、工程造价便宜、对地基的受力状况能进行有效改善等优点，自20世纪90年代以来，PHC桩在沿海淤泥质软土层地基中已经得到了广泛应用[1]。但是在深厚淤泥质软土中施工时，淤泥质软土呈现出流塑饱和状态，压缩性强，抗剪强度低，灵敏度高，自身强度低，常会因为施工方式不当，破坏土体平衡，造成管桩的斜桩移位，严重会引起断桩，影响成桩优良率。

1 工程概况

项目位于广东省中山市翠亨新区，属滨海堆积地貌类型区。建筑用地面积为149 471.5 m2，建筑限高50 m。多层采用现浇混凝土框架结构，高层采用现浇框架-剪力墙、框架-核心筒结构。原场地地貌1/2为鱼塘，其余为杂填土，淤泥层平均厚度19.20 m。此项目上部建筑载荷大，对沉降要求严格，选用预制桩基础，预制桩选用PHC桩。PHC桩采用高标号C80预应力混凝土管桩，型号为PHC-500AB(125)-30a，管桩直径500 mm。淤泥质土较厚，设计桩长较长，且局部强风化层厚度较薄，施工时应予注意以免造成折断桩身或偏位。

表1 地质概况

2 影响PHC管桩施工过程中主要质量影响因素和控制措施

2.1 选择合适的土方开挖顺序

1)目前土方开挖的方式有两种，第一种是先开挖后打桩，第二种是先打桩后开挖。若采用第二种开挖方式—打桩之后再开挖，则：①开挖过程中车辆运输会对桩周围的土体结构形成扰动，导致地基土发生压缩和侧向挤出变形，影响成桩优良率；②开挖后土体会形成高低差，影响土体应力状态，导致侧向土压力过大，土体发生流动，引起偏桩和断桩；③高桩，个别桩未打到标准位置，比标准位置高，打桩之后进行土方开挖，机械会误触桩头，产生断桩。所以大面积土方开挖应选用第一种方式，可减少开挖过程中风险。

2)措施：首先选择先挖后打的施工方式。挖土应分层进行，可避免土方开挖过程中对桩产生的质量风险。[2]

2.2 基坑换填

1)本项目基坑土方开挖至基坑底作业面基本均为淤泥土质，该部分换填厚度小，压实度差，为满足桩基施工车辆运输，需进行施工换填。大型机械行走会对土层造成挤压，引起斜桩。工程换填可部分消除土的湿陷性和胀缩性,减少淤泥质地基土变形量。提高地基的稳定性，增加桩顶约束力。

2)换填压实。土方开挖至基坑底后，采用石渣换填，该项目换填深度为0.8 m，土方开挖后立即进行换填。先换填修筑主要道路，分层施工，采用振动碾对换填土进行分层夯或压实，增大对管桩的约束力。换填施工时应分块设置排水沟，且组织有效排水，避免换填层积水降低土体稳定性。

2.3 坑中坑处理

1)坑中坑施工是在大面积土方开挖和管桩施工完成之后施工。该项目坑中坑施工时存在以下风险。

(1)坑中坑支护。在地基土为深厚淤泥质坑中坑的开挖过程中，成桩的约束端被破坏和过大的坑壁位移会使工程桩产生偏位斜桩，严重会导致桩身开裂。所以坑中坑应当采用支护措施。坑中坑支护常采用钢板桩支护，但是钢板桩支护措施在该项目不适用。该项目坑中坑尺寸过大，淤泥层过厚，钢板桩整体稳定性和抗倾覆性差。且坑中坑土方开挖时，挖机手臂容易失误，触动钢板桩支撑梁，将会破坏钢板桩整体稳定性，产生安全隐患。

(2)坑边堆土控制。淤泥质土压缩性较强，抗剪强度较低，承载力不足，在坑边长时间堆土会导致地基土发生压缩和侧向挤出变形，桩会以堆土为中心，向两侧倾斜。

(3)坑中坑挖土机械的选择。若使用普通挖掘机，挖掘机臂长短且自重过大，长时间站在坑边或坑内同一位置挖土，机械的荷载过大，会引起土体应力的变化，进而破坏外坑稳定性，导致管桩倾斜，严重甚至会引起断桩。

2)坑中坑处理措施：①坑中坑支护；该项目坑中坑四周边土体支护采用六排格栅式搭接搅拌桩进行加固，(如图1所示)；②严格控制坑边堆土，随挖随出土，切忌长时间堆土，开挖出来的土方应该及时采用土方车清运拉走；③坑中坑开挖选用长臂挖机，挖机停在坑边搅拌桩加固区上作业，两台挖机在基坑外边缘对向布置，两端分层对称开挖，避免在开挖过程中，土方形成高低差，造成挤压，破坏土体平衡。

图1 坑中坑支护现场图

2.4 挤土效应

1)沉桩过程中桩密度越大，数量越多，挤土作用越强。在淤泥质软土地基中，沉桩施工进度过快会使土体超静孔隙水压力值增加，附近土体会受到剪切破坏，增加土体变位置，导致桩体发生偏移。在土体上浮影响下，PHC管桩反挤压受到负摩擦力影响，桩受力施打后回弹，出现上浮倾斜。

2)措施：①合理安排压桩进度，放慢施工速度；②设防挤沟；③设置应力释放孔；应力释放孔应填充中粗砂至地面，利用砂性土的强透水性，及时消散管桩施工过程中产生的超孔隙水压力；④选择合适的压桩顺序，由中间向两个方向对称或向四周、由一侧向单一方向打。先深后浅，先大后小。

3 成效检测

该项目在桩基施工完成后，委托相关部门进行检测，对施工完毕的桩根据《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—2008)、《静压预制混凝土桩基基础技术规程》(DBJ/T 15—94—2013)、《锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程》(DBJ/T 15—22—2008)进行检测，得出PHC管桩承载力全部满足设计要求，其中Ⅰ类桩占96.1%，Ⅱ类桩占3.9%，未发现Ⅲ、Ⅳ类桩。