超長“露”出基底的PHC管樁問題探究

楊 青 楊國兵

(1.滁州學院土木與建筑工程學院，安徽 滁州 239000； 2安徽滁州技師學院，安徽 滁州 239000)

1 關于PHC管樁研究及應用

1.1 PHC管樁及施工工序

我國預應力高強度混凝土管樁(Prestressed High Strength Concrete Pipe Pile，簡稱PHC管樁)，自20世紀80年代末引進了日本PHC管樁的生產工藝[1]后,尤其在房地產行業得以快速推廣，緣于該種樁施工過程中不僅可以利用大型機械設備，施工效率高，速度快，而且單樁承載力高，質量易于保證，節能環保利于文明施工。PHC管樁的工程參數如管徑、壁厚、鋼筋配筋量、混凝土強度、樁長等，由結構設計人員根據場地工程地質特性，結合軟件(如PKPM系列之基礎部分JCCAD軟件)進行結構設計確定。

目前我國大部分地區管樁施工采用的方法有靜壓法(抱壓式居多)、錘擊法(分氣錘和柴油錘兩種)、振動法、預鉆孔法[1]和水沖法等，常見PHC管樁靜壓法施工流程見圖1。

1.2 PHC管樁施工理論研究

擠土效應是管樁施工的典型特征，其施工過程中強力破壞巖土體的平衡產生土側壓應力和超孔隙水壓力，與管樁的布樁率、土的地層特性(土的滲透系數)、壓樁速度、施工順序密切相關。處理不好會引起周圍管樁的水平位移及隆起，造成不應有的工程事故。為克服明顯的擠土效應，趙春風[2]研究了新型中掘管樁施工，邊取土邊沉樁的工藝使得樁周土體水平位移小，收獲較小增幅的孔隙水壓力，“樁端注漿”新工藝使得新型中掘管樁在軟土地區極具推廣價值。胡煜[3]介紹了錘擊沉樁的樁錘選擇方法及合理安排沉樁順序，采用先開挖基坑后沉樁的施工工序對擠土效應有緩解功效。邵晶晶[4]通過樁基檢測實驗發現，同種條件下PHC管樁施工應優先采用靜壓法。

蔣躍楠[5]通過實測資料分析了靜壓樁終壓力與單樁豎向承載力之間的相關性，如樁長、樁周土的靈敏性、樁端土條件等多項因素。建議軟粘土地區靜力壓樁的終壓控沉標準,應以標高為主要控制標準,壓樁力為參考。尤其對于長度小于20 m的樁,應確保樁尖可靠地進入持力層,防止壓樁中出現不可預見的地質情況(如局部硬核)時的停壓。陳守蘭[6]分析了PHC管樁施工存在的截樁問題、擠土效應、陷機問題等。采用試樁，通過樁體入土深度與終壓力來判斷是否達到設計要求的單樁豎向極限承載力是靜壓工程樁施工必備前奏。

2 工程背景

2.1 工程概況

某市高端居住區開發，地處京滬高鐵站區，總建筑面積26.4萬m2，其中人防面積1.2萬m2，車庫面積5.59萬m2，共用小高層花園洋房9棟與15棟16層～20層高層建筑相配，兩面環水，景色宜人。彰顯建筑個性特色，見圖2。為了搶得商機，盤活資產，披星戴月，風雨兼程是其施工場景特色。

地下室-1F采用框架結構，PHC管樁(承臺)筏板基礎，樁型為PHC-500AB(125)和PHC-400AB(95)兩種，樁有效長度10 m～15 m。

2.2 地形地貌

場地屬丘陵帶，中心及周邊地帶的微地貌單元為山前沖積平原。原地勢整體較平緩，現狀地表大部分區域堆積較厚的人工填土，場地東西高差約8 m；項目區內主要地物為天然植被等，局部高差相對較大。勘察期間場地自然地坪高程22.70 m～30.92 m。

2.3 場地地質層巖性

根據鉆探結果，本工程地基土物理力學參數見表1，場地地質情況見表2。

表1 地基土物理力學參數表

表2 場地地層地質情況一覽表

2.4 管樁施工簡況

以3號樓(11層，剪力墻結構)為例，2018年12月初開始管樁施工，基礎平面尺寸為68.7 m×18.8 m。基礎采用樁筏基礎,樁頂標高為-6.620 m(±0相當于自然地坪高程31.800 m)。本工程樁基采用靜壓樁施工，單節樁PHC-400AB(95)管樁，工程樁總數154根，單樁豎向承載力特征值為1 300 kN，壓樁值定為2 600 kN。

3號洋房樁基施工后土方開挖，發現管樁“超長”現象相當嚴重(我們暫且將高出樁頂標高多余的樁體稱為“超長”)，70%超出樁頂標高1.5 m～3.0 m，必須大面積進行截樁，圖3為該棟號基坑截樁過程實景圖。圖4為3號樓施工現場YZY800靜力壓樁機起吊樁體現場圖及破土開挖露出工程樁情景。

3 管樁超長原因分析

管樁“超長”現象是對隱蔽工程管樁施工的大暴露，這高出墊層50 mm～100 mm后的樁體面臨鋸割，多余樁體將不能再行利用[7]。雖然不可能做到管樁頂恰好符合圖紙設計標高，這是理想的境界，少之又少，但通常在設計樁頂±1 m左右為正常(考慮地質剖面圖只是反映節點之間土層的推測，有一定的出入)，普遍超出樁頂標高1.5 m～3.0 m實屬罕見。筆者通過現場調查，給予推斷。

通過調查，地基土物理力學(見表1)，場地地層地質(見表2)，得知該場地屬于穩定場地；場地屬于地震烈度6度區，場地土類型多為中軟土，現場對照3號洋房勘探點平面位置圖與地質剖面圖，⑤-1層為樁端持力層，樁長結構設計定為13 m。樁基持力層⑤-1層強風化砂巖有較大起伏，最大高差為2.4 m，可見樁尖進入⑤-1層強風化砂巖難度肯定不一，管樁隨進入持力層深度不同，壓樁力有一定的波動是很正常的，如果采用同一種樁長和壓樁力，則必定會因為樁底深度不同，出現樁頂標高“遠近高低各不同”之梅花樁景觀。

試樁情景無可得知，但經調查可以確定的是，施工采用的是同一種樁型及樁長。如果在地質剖面圖上根據工程樁長度標注出管樁樁底位置線，不難得出其與持力層頂面的高差正好與現場尺寸吻合。

4 結語

本工程PHC管樁施工超長“露”出設計標高現象的原因：

1)沉樁難易程度受地層風化程度、持力層起伏形狀和沉樁工藝的影響。采用預應力混凝土管樁時，要考慮樁端需要進入持力層一定的深度(通常不少于1 m)；

2)本案持力層⑤-1層對預應力管樁的沉樁可能存在困難，采用該樁型時應選擇適當的施工工藝(確保管樁進入持力層1 m)，相關單位應探討樁長、壓樁力與預應力混凝土管樁在地質報告反映的地層位置，充分考慮擠土效應對PHC管樁影響，控制沉樁速率、合理安排沉樁順序和采取引孔等措施以減小或消除擠土效應的影響；

3)試樁確定的施工參數應靈活運用，沉樁未按地質勘察報告及時調整樁長；

4)監理工作流于形式，勘察、設計未提供有力的技術服務。