軟流塑淤泥地質條件下PHC缺陷樁綜合處理技術

摘 要：通過對缺陷PHC樁處理方案的分析、選擇、設計，有效解決樁缺陷引起的承載力不足問題，闡述了擴大承臺、接樁、補樁、錨桿靜壓樁等技術在缺陷樁處理中的綜合應用及效果分析。

關鍵詞：缺陷樁 補樁 接樁 錨桿靜壓樁

中圖分類號：TU753文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（c）-0030-04

1 工程概況

1.1 概述

隨著社會的發展，城鎮化推進，開發建設量的突飛猛進、保護性開發的要求越來越高，土地的緊缺性也越來越凸顯，長三角地區灘涂、漫灘等不宜建設土地的也越來越成為開發建設的急切選擇，但對軟弱地基的有效處理還需要較高綜合能力。

PHC樁，即the prestressed high-intensity concrete預應力高強混凝土樁是該區域樁基礎的大眾選擇。優點是樁身強度高，承壓力高，能抵抗較大的抗裂彎矩，質量穩定可靠，穿透力強，單樁承載力高，單位承載力造價省，機械化程度高、施工速度快等；缺點是管壁薄，抵御水平荷載的能力較差，在較大的側向土壓力情況下，容易產生側向位移或斷裂，為擠土或半擠土樁，對周圍土體產生擠土效應，施工設備等。

1.2 工程概況

（1）江佑鉑庭項目位于南京市浦口區總部大道西側，占地面積9.6萬m2，總建筑面積26.9萬m2，包括18棟18+1層高層住宅、1棟社區中心、1棟幼兒園和4.1萬m2地下車庫。

1#-18#樓地下1層地上17層，總建筑面積26.69萬m2，短肢剪力墻結構，條形基礎，PHC-500（100）A-C80樁基礎，樁長35～40 m，單樁承載力設計值1800 kN，總用樁量8.2萬m，2300根。

（2）工程地質情況：場區為長江漫灘，開發前場地原為稻田、魚塘，場地內魚塘、溝渠縱橫交錯，排水不暢，濕地及沼澤地發育。地質報告如下：

①層素填土：灰褐色和黃褐色，松散，局部為雜填土。

②層淤泥質粉質粘土：灰色，流塑，高壓縮性，承載力特征值50～70 kpa。

③-1層粉土～粉砂：灰色，飽和，稍密～中密，搖振反應一般，承載力特征值60～80 kpa。

④-2層粉細砂：青灰色，飽和，稍實～中密，搖震反應迅速，中等壓縮性，承載力特征值80～110 kpa。

⑤-1層粉質粘土：灰色，軟塑，局部流塑，無搖震反應，高壓縮性，承載力特征值90～120 kpa。

⑥-2層粉質粘土：灰色，可塑，局部軟塑，無搖震反應，高壓縮性，承載力特征值120～150 kpa。

⑦-1層粉細砂：青灰色，飽和，中密～密實，搖震反應迅速，中等壓縮性，局部夾軟塑粉質粘土，承載力特征值170～195 kpa。

⑧-2層粉細砂：青灰色，飽和，密實，搖震反應迅速，中等壓縮性，承載力特征值200～240 kpa。

（3）PHC樁施工及支護情況采用常規靜壓法施工。場地狹小，支護采用水泥攪拌樁支護，施工有擠土效應，所以支護樁在靜壓樁施工完成后開始施工，避免擠土效應對支護樁造成破壞。樁施工完成，基坑支護樁強度達到設計要求后開始土方開挖。

1.3 工程樁情況

基坑開挖完成后對PHC樁進行小應變檢測和樁位復測，發現每棟樓均存在部分樁為III類樁以及位移部分樁偏位在75～700 mm，根據《建筑地基基礎施工質量驗收規范》，表5.1.3預制樁（鋼樁）樁位的容許偏差（mm）：有基礎梁的樁，垂直基礎梁的中心線 100+0.01H。

樁基礎樁位允許偏差（mm）：垂直基礎梁的中心線 100+0.01*40000=140，大于140MM的不能滿足設計要求，集中出現的缺陷樁主要在原自然地質為魚塘部位，不能滿足驗收要求的缺陷樁數量偏多，需要對缺陷樁進行處理。

缺陷樁數量超過總樁數10%的有1#、2#、7#、8#樓，以2#樓為例，總樁數213根，小應變檢測I＼II樁103根，III類樁110根，樁位復測，偏位在75～140 mm的有18根（規范允許范圍內），141～250 mm的有81根，大于250 mm的29根。缺陷樁主要集中在西半單元，東半單元III類樁與偏位樁總計11根。

其他樓座缺陷樁正常出現，以略多的9#樓為例，設計總樁數145根，其中小應變檢測I＼II樁141根，III類樁4根，樁位復測，偏位在75～140 mm的有15根（規范允許范圍內），141～250 mm的有11根，大于250 mm的1根。

2 原因分析以及缺陷樁處理方案比選

2.1 條件分析

2.1.1 基坑開挖完成深度為4.8 m；主要樁頂標高-6.05 m剛好處在流塑淤泥質粉質粘土層，承載力低、流塑狀、壓縮性大；PHC管樁的下半部分處于地質較好，較為穩定；但上半部分，約20 m處于素填土、淤泥質粘土、粉質粘土層的軟弱層，流塑狀態，PHC樁在地層內狀態可以形象的比喻為“筷子插進豆腐里”；靜壓樁機施工時的地面荷載要求為80 KN/M2，雖然地面承載力可以達到，但存在軟弱下臥層即第二層淤泥質粘土，造成樁施工期間可能造成土層蠕動，從而造成PHC樁發生位移，是造成樁缺陷的主要原因。

2.2 主要處理形式

（1）PHC樁補樁，須進行地基處理以保護既有樁質量。

（2）鉆孔灌注樁，施工設備簡單輕便，易操作，施工速度慢。

（3）錨桿靜壓樁（pressed pile by anchor rod），利用原基礎底板或樁基承臺及上部結構傳遞來的重量作為壓樁反力，通過預埋的錨桿、反力架、千斤頂等壓樁設備，將樁段從壓樁孔處壓入地基土中，施工時無振動及噪音、設備簡單、操作方便、施工所需空間小，缺點是價格偏高，樁長度受限制。

2.3 主要備選處理方案分析

見表1。

2.4 分析結論及處理方案

由上表可以看出鉆孔灌注樁基本不可行；接樁方案時間短、費用低，最經濟適用，但適宜在一定深度范圍內；錨桿靜壓樁工期基本沒有影響，價格略高，施工技術、經濟可行，因單樁承載力低、持力層達不到⑧-2層粉細砂層，采用數量受限制，且區域集中出現時也不宜采用；補樁方案，地基處理費用高，工期略長，實施難度大，但因與原設計一致，使用范圍基本不受限制。

3 缺陷樁處理

1#、2#西單元、7#、8#，缺陷樁超過總樁數的10%，采用補樁方案；其余建筑缺陷樁在總樁數的10%以內，根據缺陷樁的情況，采用擴大基礎結構加強、接樁、錨桿靜壓樁等方案處理。

3.1 偏位樁

根據現場樁位偏差測量符合情況，對偏差在允許偏差范圍內的對基礎梁進行調整。

（1）垂直于承臺梁方向≤75 mm的不做處理；

（2）垂直于承臺梁方向，大于76 mm，小于140 mm的按圖一處理；

（3）垂直于承臺梁方向，大于141 mm，小于250 mm的按圖二處理；

（4）垂直于承臺梁方向，大于251 mm的按費樁處理；根據原設計計算的柱底反力，由錨桿靜壓樁、補PHC樁補足柱基承載力。

3.2 III類樁

（1）缺陷位置小于等于1.5 m的III類樁做接樁處理；

（2）缺陷位置深度大于1.5 m的III類樁進行灌芯處理，灌芯后再次進行低應變檢測，并按30%進行高應變檢測，根據高應變檢測結果，承載達到原設計承載的70%～97%，按低值70%進行計取；

（3）根據原設計計算的柱底反力，對折算后樁基承載力大于柱底反力的不再處理；

（4）根據原設計計算的柱底反力，對折算后樁基承載力不能滿足柱底反力的，根據差值不足部分由錨桿靜壓樁補足。

3.3 方案處理

1#樓、2#樓西單元、7#樓、8#樓，缺陷樁超過總樁數的15%，采用補樁方案，以2#樓為例，處理做法。地基處理方案采用500 mm厚碎石墊層+16槽鋼@500方案，受力穩定，經濟，可周轉性強。

3.4 錨桿靜壓樁處理（以9#樓為例）

單樁承載力設計

（1）鋼管樁?299×12單樁承載能力計算（以④-1 層粉質粘土為持力層）：

[22×（18.5-3.2）+（19.9-18.5）×40+30x7]×0.992/2=301kN 進入持層最小7 m。

壓樁力：1.5×301=452 kN

（2）根據折算后樁基礎承載力和柱底反力，設計錨桿靜壓樁，9#樓缺陷樁處理做法及錨桿樁做法示意。

4 缺陷樁處理實施與檢測

（1）采用補樁方案的1#樓、2#樓西單元、7#樓、8#樓，還是PHC管樁，僅是施工工藝由靜壓樁改為錘擊樁，檢測按照建筑樁基技術規范進行檢測、驗收。

（2）接樁處理部位，開外到缺陷位置后，再做一遍小應變檢測，檢測為I類樁后按設計做法處理。如檢測下部仍存在缺陷，則按費樁處理。

（3）錨桿靜壓樁處理方案，承載力檢測，錨桿靜壓樁施工完成后按照規范比例，利用既有錨桿進行靜載試驗，共進行3組靜載試驗，承載力滿足要求。沉降觀測，錨桿靜壓樁施工前，施工完成50%，施工完成后，分3個工況進行沉降觀測，整個個建筑物沉降均勻，符合規范要求。防水處理，錨桿樁預留孔位置是地下水滲漏的主要點，封樁后采用水泥滲透結晶型防水涂料，涂刷3遍厚度不小于2.5 mm。

（4）建筑工程沉降觀測根據檢測報告最大沉降量-9.8 mm，平均沉降量-8.67 mm，最大沉降速率-0.01 mm/d，平均沉降速率-0.006mm/d，單體建筑差異沉降量小于1‰。滿足《建筑地基基礎設計規范》、《建筑變形測量規程》要求，符合竣工驗收標準。

5 結論和建議

5.1 結論

項目2010年3月開工，11年3月2#樓主體封頂，1#-6#樓于12年4月驗收備案并交付使用；11年9月9#樓主體施工到6層，錨桿靜壓樁開始施工，12年3月主體結構驗收完成，7#-18#樓于13年3月驗收備案并交付使用；可見缺陷樁綜合處理技術是成功的。

淤泥質粘土地質特別是流塑質地質，PHC管樁實施過程中極易引起缺陷，對大面積或集中出現的缺陷樁宜采用補樁方案，須有效處理地基和機械的安排；對缺陷比例較少的建筑工程III類樁、小位移樁宜充分利用擴大基礎、筏板基礎的優勢盡量發揮缺陷樁的承載力，接樁、錨桿靜壓樁技術是解決管樁缺陷引起的樁承載力不足問題有效技術，錨桿靜壓樁施工與主體結構施工穿插進行，不影響工程總工期，壓樁利用建筑物自身結構自重進行施工，不需進行場地處理，節約場地處理和直接材料成本，經濟、節能、環保。

5.2 建議

對流塑質淤泥質粘土地質因存在高敏感度和流動性，靜壓樁施工極易造成PHC樁缺陷，宜在樁施工前進行地基處理，確保PHC樁的質量；

錨桿靜壓樁技術利用建筑自重壓樁施工，在結構施工間隙可以完成，也可在狹小的空間進行壓樁作業，材料可在車間完成對項目施工基本無影響，但因持力層很難達到原設計樁型的持力層，對建筑的沉降會有影響，缺陷樁數量超過一定的比例可能會造成樁基礎前期承載力不足等問題存在，需要針對工程實際進行分析后采用。

參考文獻

[1]建筑地基基礎施工質量驗收規范.GB50202-2002[S].北京：中國建筑工業出版社，北京，2007.

[2]建筑地基基礎設計規范.北京：GB50 007-2002[S].中國建筑工業出版，2007.

[3]建筑變形測量規程.GB50009-2001[S].（2006年版）中國建筑工業出版社，2008.

[4]錨桿靜壓樁技術規程.YBJ—227—1991[S].北京：中國建筑工業出版社，1996.