軟土地區(qū)預(yù)應(yīng)力管樁土方開挖質(zhì)量問題及應(yīng)對措施

文/王運(yùn)懷 武漢揚(yáng)子江工程監(jiān)理有限責(zé)任公司 湖北武漢 430024

聯(lián)通佳苑住宅小區(qū)占地100畝，由11棟18～24層高層住宅樓及連通地下室組成，總建筑面積17.8萬㎡，建筑平面布局呈漢字“凹”字型。基礎(chǔ)為預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，其中11棟高層選用PHC-A500-100樁型，地下車庫選用PHC-A400-95樁型，樁心距為3.5d，共計(jì)設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力管樁5205根。

1、場地現(xiàn)狀及地質(zhì)條件

本工程擬建場地原為郊區(qū)菜地，場地土類型為中軟場地土，表層為較為松軟的種植土。地表上層滯水及大氣降水較為豐富，地勢比較平坦，地面平均標(biāo)高（±0.000黃海高程為21.60m）為-1.5m，主樓基底標(biāo)高設(shè)計(jì)為-7.0m，車庫地下室基底標(biāo)高為-6.30m。按地勘單位提供的巖土工程勘察報(bào)告書，場地自然地面以下各土層性質(zhì)特征見下表1：

根據(jù)場地土層分布情況，結(jié)合基礎(chǔ)土方開挖深度可以推測，開挖后基礎(chǔ)底部都處于淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層中，該土層呈流塑、飽和、高壓縮狀態(tài)，承載力為60kpa，屬典型軟弱土地基。

2、土方開挖情況

2008年8月中旬工程樁施工完畢，并按照設(shè)計(jì)要求對地下室及主樓工程樁進(jìn)行了靜載試驗(yàn)。待土體恢復(fù)，擠土應(yīng)力基本消除后，于2008年10月中旬開始進(jìn)行土方開挖。開挖從東北角14#樓開始自東向西進(jìn)行，采取兩級分層接力開挖，大車裝載。上層2m厚種植粘土采用挖斗容量0.8m3大挖機(jī)挖掘，下層2m厚淤泥及樁間土采用挖斗容量0.37m3小挖機(jī)挖掘。當(dāng)14#樓開挖大約一半時(shí)，下了小到中雨，開挖暫停。在降雨期間，發(fā)現(xiàn)外露的樁身出現(xiàn)不同程度的向東傾斜，為避免不利情況的進(jìn)一步發(fā)展，14#樓剩余土方除表層粘土2m深由機(jī)械開挖外，其余淤泥土全部由人工分層開挖至基底。將超出設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高以上樁段截除后，對14#樓305根工程樁全數(shù)進(jìn)行了低應(yīng)變檢測和樁孔內(nèi)樁身垂直度檢測。結(jié)果顯示：305根工程樁中，一類樁203根、二類樁56根、三類樁46根。經(jīng)現(xiàn)場確認(rèn)對有影響范圍及相鄰部位的180根工程樁進(jìn)行了垂直度檢測，結(jié)果為：垂直度≤1.0%的樁17根，垂直度1.1%～2.0%的樁60根，垂直度2.1%～3.0%的樁66根，垂直度＞3%的樁37根。根據(jù)湖北省地方標(biāo)準(zhǔn)《預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程》（DB42/489-2008）中“三類樁及樁身垂直度大于3.0%的樁應(yīng)視為廢樁“的規(guī)定。

表1 巖土層性質(zhì)特征描述表

3、問題分析及措施

反思14#樓挖土過程，當(dāng)表層2.0m厚土層挖除淤泥質(zhì)土揭露后，繼續(xù)采用小挖機(jī)挖除余下1.5m淤泥及樁間土，一二級開挖面高差達(dá)4～5m，淤泥質(zhì)土流塑性較強(qiáng)，自穩(wěn)性較差，易產(chǎn)生整體滑移，加之14#淤泥埋藏厚度達(dá)12m，一旦開挖區(qū)形成較大高差，就會整體從高區(qū)向低區(qū)滑移變形推擠樁身，致使管樁在土體內(nèi)支撐點(diǎn)下移，使得管樁形成懸臂受力。而預(yù)應(yīng)力管樁截面尺寸小、配筋小，整體橫向剛度小，在水平推力作用下的抗彎抗折承載力低，當(dāng)淤泥滑移對樁身的推擠超過樁身抗折承載力極限時(shí)，管樁就會在支撐點(diǎn)附近產(chǎn)生平行于橫向的裂縫，甚至折斷。因此，開挖后損壞的樁往往表現(xiàn)為外露樁身傾斜。

研其原因，造成預(yù)應(yīng)力管樁產(chǎn)生傾斜破壞的主要因素主要有以下幾個(gè)方面：

（1）選擇的開挖方案不合理，軟土地區(qū)擠密型樁土方開挖需減小開挖高差，高差不得大于2m，而14#樓開挖高差達(dá)4～5m。

（2）軟土地區(qū)擠密型樁土方，應(yīng)減小開挖面上機(jī)械荷載對土方影響，14#樓開挖采用“后八輪”大車裝土，“后八輪”的使用對樁發(fā)生傾斜有很大影響；

（3）管樁選型過失，本工程選擇了最經(jīng)濟(jì)的A類樁，抗折強(qiáng)度最低樁型。

針對14#樓挖土過程中出現(xiàn)的問題，項(xiàng)目部及時(shí)調(diào)整了基礎(chǔ)土方開挖方案，具體措施如下：

總體思路：分層開挖，及時(shí)排水，修筑道路，大挖機(jī)配小運(yùn)土車。

（1）機(jī)械開挖第一層土：首先按規(guī)劃路線鋪好自然地面上的道路后，由挖斗容量為0.8m3機(jī)械開挖第一層土，此層挖深為2m，埋深為0～2m。在基坑內(nèi)各側(cè)均按1：1.5放坡，邊挖邊用大型汽車運(yùn)至指定地點(diǎn),基坑外側(cè)按支護(hù)設(shè)計(jì)進(jìn)行放坡，基坑四周預(yù)留支護(hù)設(shè)計(jì)寬度的平臺，做支護(hù)施工的作業(yè)面，隨挖土隨修整邊坡，并進(jìn)行邊坡支護(hù)施工。

（2）在第一層土開挖一個(gè)分區(qū)后,開始修筑坑內(nèi)臨時(shí)道路，用挖斗容量為0.37 m3挖掘機(jī)械壓實(shí)坑內(nèi)的道路路基，路基寬為5m；按施工規(guī)劃的路線，用容量為1m3機(jī)械開挖邊坡以外的坡道路基并壓實(shí)，路渣從現(xiàn)場中心島原自然地面道路邊開始，邊填邊退，運(yùn)輸車輛用EQ140東風(fēng)(5T)自卸車,并用容量為0.37m3挖掘機(jī)械整平壓實(shí)。

（3）機(jī)械開挖第二層土：在坑內(nèi)道路修筑完成后，才用挖斗容量為0.37m3挖掘機(jī)械開挖第二層土方，并負(fù)責(zé)裝載土方，挖掘機(jī)內(nèi)側(cè)按1：1.5放坡；此層土挖深為2m。邊挖邊用小型汽車運(yùn)至場內(nèi)指定地點(diǎn)堆放,由大型機(jī)械轉(zhuǎn)運(yùn)至場外指定地點(diǎn)。

（4）人工開挖第三層土：因地下室基礎(chǔ)埋深4.7m，塔樓基礎(chǔ)埋深5.1～ 5.4m，電梯井局部埋深5.7～5.9m，埋深4m以下土方全部由人工分二層開挖，塔吊配合垂直和水平運(yùn)輸，因塔吊臂長有限，大部分吊斗無法到達(dá)基坑邊，只能放在坑內(nèi)地下室靠近現(xiàn)場中心島位置，用小型機(jī)械進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)至坑外批定地點(diǎn)。

（5）第一分區(qū)和第三分區(qū)的交接處采取放階放坡,各階厚度：第一階土為2m,第二階土為1m,第三階土為1m,第四階0.3m人工清至第三層坡腳,機(jī)械開挖的內(nèi)邊坡按1：1.5,第一階平臺寬15m,第二階平臺寬5m,第三層平臺寬1m，坡腳留在地下室底板處，坡頂至坡腳垂直高度為4.3m，水平距離為27m,

挖土方案經(jīng)調(diào)整并在實(shí)際開挖過程中嚴(yán)格執(zhí)行后，聯(lián)通佳苑住宅小區(qū)其余主樓及地下室土方在歷經(jīng)兩個(gè)月的緊張施工，在2008年12月底開挖完畢，工程樁經(jīng)檢測，樁身完整性及樁身垂直度除個(gè)別樁外，都符合設(shè)計(jì)及驗(yàn)收規(guī)范要求。

總結(jié)：

(1)設(shè)計(jì)階段應(yīng)充分考慮施工因素，設(shè)計(jì)單位切不可迫于業(yè)主壓力一味降低造價(jià)，選擇施工難度過大的方案。如本工程在樁基方面降低了造價(jià)，但大大增加了土方工程造價(jià)，同時(shí)造成樁出現(xiàn)問題延長了施工工期。

(2)軟土區(qū)擠密型樁基礎(chǔ)土方開挖應(yīng)制定安全可靠的施工方案，嚴(yán)格控制挖土順序和分層挖土厚度，切不可為了追求施工進(jìn)度肓目野蠻開挖，否則極易造成樁身傾斜、裂縫、甚至斷樁等永久性質(zhì)量缺陷，處理起來亦相當(dāng)困難，足以抵消預(yù)應(yīng)力管樁所具有的一切優(yōu)點(diǎn)。

(3)軟土區(qū)擠密型樁基礎(chǔ)土方應(yīng)本著分層分段對稱開挖（每層不超過2m）、及時(shí)降水、大挖機(jī)配小載土車的原則。