軟土地區預應力管樁土方開挖質量問題及應對措施

【摘要】結合工程實例，淺談軟弱土地區管樁土方施工時，對影響預應力管樁質量因素的剖析，以及應對措施。

【關鍵詞】預應力管樁;土方開挖;靜壓（錘擊）沉樁

聯通佳苑住宅小區占地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。基礎為預應力管樁基礎，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，共計設計預應力管樁5205根。

1、場地現狀及地質條件

本工程擬建場地原為郊區菜地，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，地面平均標高（±0.000黃海高程為21.60m）為-1.5m，主樓基底標高設計為-7.0m，車庫地下室基底標高為-6.30m。按地勘單位提供的巖土工程勘察報告書，場地自然地面以下各土層性質特征：

根據場地土層分布情況，結合基礎土方開挖深度可以推測，開挖后基礎底部都處于淤泥質粉質粘土層中，該土層呈流塑、飽和、高壓縮狀態，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，并按照設計要求對地下室及主樓工程樁進行了靜載試驗。待土體恢復，擠土應力基本消除后，于2008年10月中旬開始進行土方開挖。開挖從東北角14#樓開始自東向西進行，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大挖機挖掘，下層2m厚淤泥及樁間土采用挖斗容量0.37m3小挖機挖掘。當14#樓開挖大約一半時，下了小到中雨，開挖暫停。在降雨期間，發現外露的樁身出現不同程度的向東傾斜，為避免不利情況的進一步發展，14#樓剩余土方除表層粘土2m深由機械開挖外，其余淤泥土全部由人工分層開挖至基底。將超出設計樁頂標高以上樁段截除后，對14#樓305根工程樁全數進行了低應變檢測和樁孔內樁身垂直度檢測。結果顯示：305根工程樁中，一類樁203根、二類樁56根、三類樁46根。經現場確認對有影響范圍及相鄰部位的180根工程樁進行了垂直度檢測，結果為：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。根據湖北省地方標準《預應力混凝土管樁基礎技術規程》（DB42/489-2008）中“三類樁及樁身垂直度大于3.0%的樁應視為廢樁“的規定。

3、問題分析及措施

反思14#樓挖土過程，當表層2.0m厚土層挖除淤泥質土揭露后，繼續采用小挖機挖除余下1.5m淤泥及樁間土，一二級開挖面高差達4～5m，淤泥質土流塑性較強，自穩性較差，易產生整體滑移，加之14#淤泥埋藏厚度達12m，一旦開挖區形成較大高差，就會整體從高區向低區滑移變形推擠樁身，致使管樁在土體內支撐點下移，使得管樁形成懸臂受力。而預應力管樁截面尺寸小、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，當淤泥滑移對樁身的推擠超過樁身抗折承載力極限時，管樁就會在支撐點附近產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為外露樁身傾斜。

研其原因，造成預應力管樁產生傾斜破壞的主要因素主要有以下幾個方面：

（1）選擇的開挖方案不合理，軟土地區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4～5m。

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

（3）管樁選型過失，本工程選擇了最經濟的A類樁，抗折強度最低樁型。

針對14#樓挖土過程中出現的問題，項目部及時調整了基礎土方開挖方案，具體措施如下：

總體思路：分層開挖，及時排水，修筑道路，大挖機配小運土車。

（1）機械開挖第一層土：首先按規劃路線鋪好自然地面上的道路后，由挖斗容量為0.8m3機械開挖第一層土，此層挖深為2m，埋深為0～2m。在基坑內各側均按1：1.5放坡，邊挖邊用大型汽車運至指定地點，基坑外側按支護設計進行放坡，基坑四周預留支護設計寬度的平臺，做支護施工的作業面，隨挖土隨修整邊坡，并進行邊坡支護施工。

（2）在第一層土開挖一個分區后，開始修筑坑內臨時道路，用挖斗容量為0.37 m3挖掘機械壓實坑內的道路路基，路基寬為5m;按施工規劃的路線，用容量為1m3機械開挖邊坡以外的坡道路基并壓實，路渣從現場中心島原自然地面道路邊開始，邊填邊退，運輸車輛用EQ140東風（5T）自卸車，并用容量為0.37m3挖掘機械整平壓實。

（3）機械開挖第二層土：在坑內道路修筑完成后，才用挖斗容量為0.37m3挖掘機械開挖第二層土方，并負責裝載土方，挖掘機內側按1：1.5放坡;此層土挖深為2m。邊挖邊用小型汽車運至場內指定地點堆放，由大型機械轉運至場外指定地點。

（4）人工開挖第三層土：因地下室基礎埋深4.7m，塔樓基礎埋深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輸，因塔吊臂長有限，大部分吊斗無法到達基坑邊，只能放在坑內地下室靠近現場中心島位置，用小型機械進行轉運至坑外批定地點。

（5）第一分區和第三分區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，機械開挖的內邊坡按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，

挖土方案經調整并在實際開挖過程中嚴格執行后，聯通佳苑住宅小區其余主樓及地下室土方在歷經兩個月的緊張施工，在2008年12月底開挖完畢，工程樁經檢測，樁身完整性及樁身垂直度除個別樁外，都符合設計及驗收規范要求。

總結：

（1）設計階段應充分考慮施工因素，設計單位切不可迫于業主壓力一味降低造價，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，但大大增加了土方工程造價，同時造成樁出現問題延長了施工工期。

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

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

參考文獻：

[1]預應力混凝土管樁基礎技術規程（DB42/489-2008）.

[2]建筑樁基檢測技術規范（JGJ106-2014）.

作者簡介：

王運懷，武漢揚子江工程監理有限責任公司，湖北武漢。