引言

 

　　软土地基工程大量分布于烟台沿海地区一带，这种地基其土的变形、承载力和液化问题受到了工程专家的普遍关注，二十一世纪伊始，各地大兴土木，尤其沿海城市的旧城改造和商业广场“CBD”工程起动，在沿海软土地基中应用预应力混凝土管桩技术做地基基础，已被建筑界视为首选方案，主要是该桩型具有自身强度高、抗压性能好、耐打击性能、施工速度快、桩基质量稳定、现场施工文明、工程造价经济等一系列优点。而过去一般高层建筑基础大都采用钻孔灌注桩及钢筋混凝土预制方桩，这些桩基形式大部分都因工程造价高、环境污染严重、成型质量不稳定等缺陷而受到限制。

 

　　一、预应力混凝土管桩施工特点

 

　　预应力混凝土管桩在被压入土过程中，地基土受到重塑扰动，桩压入时所受到的土体阻力并不完全是静态阻力，但也不同动态阻力，压桩阻力是由桩侧摩阻力和桩尖阻力组成的，压桩阻力的大小和分布规律的影响因素主要是土质、土层排列、硬土层厚度、埋入持力层深度等。

 

　　在穿过上覆软土层时，压桩阻力较小。主要是因为对于上覆土层为较软土层，如饱和粘性土、粉土等，其瞬时排水固结效应不明显，体积压缩变形小，桩体在贯入时会产生超静孔隙水压力。当将桩压到密实砂层、硬塑坚硬的风化残积土、强风化岩等持力层时，压桩力会急剧上升。因为将桩压到持力层时，在压桩力剧烈的挤压挤密作用下，桩端附近的土己经不是原状土，而是形成超压密土层区和挤密加固区，强度比原状土的强度高。压桩完成后，随桩侧土孔压消散、再固结和触变恢复，最终形成一层紧贴于桩表面的硬壳，最后管桩由桩身摩擦力与端承作用提供承载力。

 

　　二、工程概况

 

　　烟台高新区科技CBD-C区软件园一期A#、E#研发楼，建筑主体为钢筋混凝土框架结构，基础采用先张法预应力混凝土管桩，独立承台，承台之间设基础梁。桩型采用PHCAB50010015a，和PHCAB50010010a两种（桩直径Φ500，壁厚100mm，桩长15m、10m，桩尖形式AB型），桩长25m，由15m和10m桩接长，设计要求单桩竖向承载力特征值800kN。

 

　　场地地基土在40m范围内属于第四系全新统人工堆积层、海相淤泥质粉质粘土层及冲洪积粉质粘土层。按成因时代的不同可分为5大层，按力学性质及土质特征可分为7个亚层。

 

　　1、试桩结果

 

　　桩设计前，在距离A#研发6m处进行了试桩，共打3根桩，采用竖向静载荷试验（堆载法）进行桩竖向承载力检测，试验共分10级加荷，每级加荷值为预估极限承载力的1/10，第一级按2倍分级荷载加荷。各桩的s-lgt曲线尾部已出现弯曲，最终沉降均已超过40mm，视其承载力均已达到极限，单桩竖向抗压静载试验结果为：单桩竖向抗压极限承载力标准值Quk=1860KN、1680KN、1920KN，则单桩竖向抗压承载力特征值Ra=930KN、840KN、960KN，平均910KN，极差不超过平均值的30%，单桩竖向抗压承载力特征值可取910kN，满足设计要求。

 

　　2、基桩情况

 

　　2.1桩位偏移情况，基础埋深-1.8m，桩施工采用抱式静压送桩法，顺序为梅花跳打，打桩完毕后未发现异常现象。待基坑开挖后，进行桩位检测，发现桩位偏移情况：①桩向东偏移70mm，向北偏移160mm，②桩向东偏移400mm，③桩向北偏移300mm，均超出《建筑桩基技术规范》（GJ94-2008）规定的要求。需对成桩质量进行检测，并分析桩偏移原因。

 

　　2.2位置及荷载桩施工中，出现质量问题桩位于轴边柱，柱传至承台顶的竖向轴力1650kN，弯矩Mx=180kN·m，My=110kN·m，采用三角形布桩，两方向设拉梁。布置3根Φ500混凝土管桩，桩长25m，桩顶最大压力小于单桩竖向抗压承载力特征值。对控制楼进行变形沉降计算，均满足规范要求。高、低应变检测对桩顶水平位移不符合要求的桩进行测试。高应变检测：试验方法采用CASE法。野外数据收集及室内资料整理分析。

 

　　3、原因分析及补救措施

 

　　3.1原因分析

 

　　基坑开挖对成桩的影响。考虑基桩施工方便，采取先成桩后开挖基坑的施工顺序，由于基坑开挖不均衡，使得土体蠕变滑动将基桩推歪，形成桩顶水平位移；由于场区水位为-0.8m，水位较高，送桩超过1.5m的桩复压难以进行。主要因为复压时钢桩送桩难以对准桩头，使桩头偏心受压，桩顶水平位移因检测后桩承载力均满足设计要求，故无须对已完成预制桩进行处理，仅采取构造措施对承台及基础进行了相应调整。

 

　　3.2补救措施

 

　　满足桩外边缘到承台边缘距离不小于150mm，按照最终桩位，调整承台外形尺寸，并通过调大承台钢筋来满足承台偏心受压产生的附加弯矩；由于桩位偏移，基础下基桩形心与框架柱中心不重合，存在偏心距e0=140mm，附加弯矩Mx=130kN·m，My=192kN·m，为抵抗由此产生的柱底弯矩，增大Y向地基梁截面及配筋，X向弯矩由柱两侧地基梁承担，核算X向地基梁截面及配筋，能够满足要求。

 

　　三、施工质量控制要点

 

　　对于软土地基，由于地基土滑动蠕变较强，在桩施工时控制成桩速度，特别是地下水位较浅时，由于桩对土的挤压，在桩周的黏土层中产生超孔隙压力水，超孔隙压力水随着土体的隆起和侧移而慢慢消失。如果压桩速度过快，终压后复压过快完成，超孔隙压力水和土体变形未充分消散，此时的饱和黏性土表现为弹塑性变形特征，土体卸压恢复过程中桩身被抬起，桩尖脱离持力层，造成桩承载力降低和桩位偏移。基坑开挖时避免不均匀开挖，对桩顶产生水平推移；还要注意打桩顺序，避免桩周土挤压对周边桩产生推移。

 

　　在软土地基，由于桩周土有多层饱和软塑～可塑黏土层，且层厚大，层数多，摩擦力大，特别是先施打完成的桩由于土体重新固结，在桩机瞬时大压力加载下桩可能难于沉降，不能达到复压目的。在复压时，先采用极限承载力标准值60%-70%的压力进行瞬时短暂地反复施压，以破坏桩周土的固结效应。实践证明，这个方法是可行的，复压沉降量较大的桩都在施压6-8次之后就开始有明显下沉。

 

　　饱和黏土中采用开口桩尖可解决在黏土层中快速沉桩引起桩的卸压回弹问题。由于开口桩尖在沉桩时桩内孔可以进入部分土体，可减少超孔隙水压力和黏土挤土作用，降低桩身上浮的可能性。通过对其他工程情况调查，开口桩桩端承载力与闭口桩基本相同。

 

　　结束语

 

　　随着预应力混凝土管桩技术的不断推广应用和发展，以及对预应力混凝土管桩的理论和工程实践经验的不断积累，相信预应力混凝土管桩技术将进一步得到规范，应用水平将会不断得到提高。

 

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