1引言
PHC管桩以其单桩承载力高、质量稳定可靠、应用范围广、施工速度快等优点，最近在工业与民用建筑中逐步得到了应用和推广。PHC管桩属于挤土桩，在沉桩过程中会对周围的土体产生推挤，特别是在淤泥质黏土区沉桩会在土体内产生较大的超孔隙水压力，超孔隙水压力的消散会引起桩周土体大面积沉降，直接影响到建构筑物的正常使用及临近建筑物的安全，这一工程问题已经得到了广泛的关注。
本文通过某电厂烟囱基础PHC管桩沉桩过程产生的超孔隙水压力的监测结果，分析了PHC管桩在沉桩过程中超孔隙水压力的变化规律，以便为进行PHC管桩施工，控制施工流程与速率提供依据。
2工程概况
某电厂处于沿海软土地区，地基中广泛分布淤泥质软土层，含水率高，压缩性高，渗透性差，需进行地基加固处理。烟囱基础采用PHC-600(110)AB型管桩，混凝土强度等级为C80，直径为600mm，桩长33m。锤击法施工时会产生很高的超孔隙水压力。在施工过程中需对超孔隙水压力进行监测，以保证桩基的施工质量。
3孔隙水压力监测
超孔隙水压力监测，主要是通过对超孔隙水压力的增长与消散过程的观测，了解各种情况下沉桩对孔隙水压力形成的影响，分析可能对工程产生的危害，必要时提出警告和建议，调整施工进度安排，预估沉桩结束后到基坑开挖所需的休止时间。
3.1监测设备
孔隙水压力监测采用钢弦式孔隙水压力计和XP-02型振弦频率读数仪进行。
3.2监测原理
土体中的孔隙水通过孔压计的透水石传到压力薄膜上，压力薄膜受力产生挠曲变形，引起装在薄膜上的钢弦变形，随之引起钢弦自振频率的改变。用频率接收仪测定频率变化的大小。经公式计算即可得到超孔隙水压力值。孔隙水压力的计算公式如下：
△U=K（f02－fi2）+B
式中：△U—土体中的超孔隙水压力，kPa；
K—孔压计灵敏度系数，kPa/Hz2；
f0—土体内孔压计的基准频率，Hz；
fi—孔压计受压时的频率，Hz；
B—截距，kPa。
3.3监测点的布设
在烟囱区域共设置4个孔隙水压力孔，编号为K1～K4，每个孔内埋设3个孔隙水压力计。各孔中孔隙水压力计埋设深度均分别为：10m、15、20m，分别监测孔压计所在土层在沉桩过程中孔隙水压力的变化情况。孔隙水压力监测点平面布置如图1所示。图1孔隙水压力计平面布置图
3.4观测方法及频率
本次监测工作分三个时间段进行：沉桩前、沉桩时、沉桩后。沉桩前、沉桩后孔隙水压力每天各监测一次。沉桩时，每天监测1～2次，当遇到孔隙水压力报警时，采用一天多次监测或采用了旁站跟踪监测，直至孔隙水压力消散到警戒值以下，以确保工程桩的沉桩质量。
4监测成果与分析
孔隙水压力随时间变化的曲线图，见图2-图4。
图2K1孔超孔隙水压力随时间变化曲线
图3K3孔超孔隙水压力随时间变化曲线
图4K4孔超孔隙水压力随时间变化曲线
从观测成果可以看出，在PHC管桩施工过程中，各个测点的超孔隙水压力变化趋势基本一致。根据PHC管桩的施工情况，本项目从观测开始到观测结束，可分为3个过程。
4.1沉桩前
烟囱地段不同深度处的超孔隙水压力警戒值见表1。
表1烟囱地段不同深度处的超孔隙水压力警戒值
地段 孔压计埋设深度
（m） 警戒值
（kPa）
烟囱 10 54.4
15 79.8
20 110.3
4.2沉桩时
沉桩过程中，由于桩机的移动及打桩后留下的桩孔回填，造成K2孔被破坏，存活3个监测孔。
表2烟囱地段孔深10m处孔隙水压力比较表
孔压计编号 K1 K2 K3 K4
超孔隙水压力最大值△Umax（kPa） 53.3 破坏 51.3 54.0
报警次数 — — — —
采取措施 —
表3烟囱地段孔深15m处孔隙水压力比较表
孔压计编号 K1 K2 K3 K4
超孔隙水压力最大值△Umax（kPa） 77.3 破坏 100.0 143.8
报警次数 — — 3 1
采取措施 停止沉桩3天 停止沉桩1天
表4烟囱地段孔深20m处孔隙水压力比较表
孔压计编号 K1 K2 K3 K4
超孔隙水压力最大值△Umax（kPa） 103.0 破坏 166.3 164.8
报警次数 — — 1 1
采取措施 — — 停止沉桩1天 停止沉桩1天
不同深度的孔压计，超孔隙水压力值各不相同，从表2～表4中可看出，10m埋深的孔压计超孔隙水压力最大值为54.0kPa，已到临界值，但未超过警戒值；15m埋深的孔压计超孔隙水压力最大值为143.8kPa，超过警64kPa，20m埋深的孔压计超孔隙水压力最大值为166.3kPa，超过警戒值56.0kPa。表明本工程场地孔隙水压力释放非常困难，没有良好的排水释压途径。
本次沉桩监测过程中，埋深10m的孔压计未报警（埋设在层③粉土），15m的孔压计共报警4次（埋设在层④粉质粘土），20m的孔压计报警戒2次（埋设在层⑥粉土与粉质粘土互层）。报警次数的多少主要是由孔压计埋设的土层性质决定。
4.3沉桩后
沉桩后的孔隙水压力监测主要了解停止沉桩后孔隙水压力消散情况。从图2-图4可见，各监测点处孔隙水压力消散均较快，在20天内各监测点的孔隙水压力基本上都接近基准值，满足基坑开挖条件。
5结论
通过对管桩施工过程的监测，可以得出以下结论：
（1）超孔隙水压力消散速率取决于地基土性质和埋置深度。
（2）在PHC管桩施工过程中，各个测点的超孔隙水压力变化趋势基本一致。从观测资料上分析，深度位置上测点埋设越深，变化量越大。
（3）在PHC管桩施工中，采取合理的打桩方式，并根据监测数据及时合理控制沉桩速率，可以减缓超孔隙水压力的增长速率。
（4）根据监测结果，软土地区桩基施工后基坑开挖，至少需在桩基施工休止20天后，且应结合超孔隙水压力的监测结果判断。
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