PHC樁復合地基在工程地基處理中的應用

（湖南省糧食和物資科研設計院，湖南長沙 410000）

相關研究表明，PHC管樁可對地基的受力狀況進行有效改善，提升地基的承載力，是當前被廣泛使用的一種復合地基形式。按照受力性狀，PHC管樁可分為摩擦端承裝或端承摩擦樁。本次實踐中，運用了PHC樁復合地基法進行設計，計算了其沉降量及承載力，效果顯著，說明此技術方案科學可行。

1 工程概況

益陽市大通湖民生米業有限公司5 萬t大米加工和10 萬t標準糧食儲備倉及物流配套服務項目（淺園倉），由12棟單個內徑25 m、檐口高度27.8 m、堆糧高27.2 m的筒倉建筑組成，結構為鋼筋混凝土剪力墻特種結構，地面及筒倉等建筑物抗震強度為6級。根據勘察報告結果，擬建場地屬洞庭湖淤積平原，淤泥層深達7 m，地基的承載力無法滿足設計對糧食堆載的要求，須運用合理的處理方法。

原設計采用水泥攪拌樁地基處理，由于淤泥層上有3 m厚雜填土層，根據現場試樁結果和地基承載力檢測可知，結果未達到設計要求。由于已經完成了基坑土方開挖，再運用補樁的方法會超過場地規定的范圍，考慮其影響因素，不適合運用這種方法。與此同時，由于地質的復雜及工程造價的問題，如果進行持續下挖土層，方案不一定可行；處理排樁支護及灌漿地基的方案，由于周期時間長、成本高，同樣難以實行。

2 工程地質情況

巖土工程實地調查報告指出，此工程場地的地基土層從上至下為8種。

（1）雜填土，呈灰黑色、灰黃色，較密、較濕，厚度范圍2～5 m；

（2）粉質黏土，呈灰褐色、黃褐色、青灰色，濕，可軟塑狀，厚度范圍1.6～6.2 m；

（3）淤泥，呈灰黑色、灰色、褐黃色，呈飽和、流塑狀，厚度范圍2～11 m；

（4）礫砂，呈灰黃及、灰褐色，飽和，不緊密～比較密，厚度范圍0～1.2 m；

（5）卵石，呈現灰黃及、灰褐色，飽和，比較密，厚度范圍0～5.5 m；

（6）殘留積累的礫質黏性土，呈褐黃色、紫紅色，飽和，較硬的塑料膜，厚度范圍0～3.8 m；

（7）砂土形狀強分化粉砂巖，呈紫紅色，厚度范圍1.1～19.4 m；

（8）碎塊形狀強風化粉砂巖，呈紫紅色，厚度范圍0～43.6 m。

3 地基處理方案比選

土層包含的結構物基礎含有較厚充填的淤泥基質，為了能夠達到沉降的具體要求，須對其進行人工處理，形成具備高承載力的復合地基。針對本工程項目的特征，在設計的過程中考慮了PHC樁法。

PHC管樁即預應力高強度混凝土管樁，是在高性能混凝土及預應力基礎上形成的一種混凝土預制構件，強度高達C80之上。PHC樁復合地基相比其他類型的復合地基，具有更高的承載力，提升了幅度，且變形的模量較高，更合適于承載力低、加固后對承載力有新要求的地基。

與其他類型的復合地基相比，PHC管樁呈現剛性，全樁均能有效發揮側阻作用，當前PHC樁復合地基在對高層、低層建筑進行處理的過程中，在不同地基差異等方面已取得了較好的成績。

運用振動或沖擊沉管的方法，在比較軟的地基成孔后，將砂、礫石及碎石等材料，填入擠壓入孔中，形成較大直徑、通過砂石構建而成的緊密樁體的地基處理辦法，即沉管擠密砂石樁法。主要包含了砂裝置換法、沉管碎石法、擠密砂裝法。砂石樁法比較適合運用在擠密的地基中，例如散沙土、黏性土、素填土、粉土以及雜填土等，適合運用在液化地基。

砂石樁對軟黏土進行處理的過程中，存在一些問題。由于軟弱土的含水量較高，透水性較差，在成樁時，出現的超孔隙水壓力無法快速散開，擠密效果較差，擾動對土的天然結構造成了破壞，導致土的抗剪強度被降低。依據國外的相關工程經驗，在軟黏土中形成砂石樁復合地基后，對其再次進行加載預壓，提升地基整體的穩定性、強度，可降低施工后的沉降問題。在具體的實踐中已經明確，如果不對砂石樁進行預壓，施工后地基受荷載作用，會出現大幅度的沉降變形，由于建筑物對沉陣具有嚴格的要求，無法滿足其具體的要求。結合本工程構筑物的設計要求和其他工程的經驗，在本次設計中建議運用PHC樁法對地基進行處理。

4 PHC管樁復合地基處理

按照地基承載力試驗結果及意見，運用PHC300-70-A預應力管樁對地基進行處理，樁樹共576根，強度等級為C80，管樁的直徑為300 mm，厚度為70 mm，呈十字形樁尖，管樁的距離分別為1 200、900 mm。管樁長度為13 m，設計單樁承載力相應值為450、600 kN，其承載力的最大限度為900、1 200 kN。管樁一端用來承受基礎荷載的土層為卵石層，把控的標準為終壓力及樁長，通過試驗樁確定最終的壓力。

打掃干凈基底砂層不緊密的地方，在基底和頂端部分鋪一層較厚的砂石褥墊層，厚度應大于200 mm，材料可以選用級配砂石，粒徑不大于30 mm。71號測點的實際管樁距離為1 200 mm，255號及303號測點的管樁距離為900 mm。

按照13 m計算管樁的長度，樁端進入承受基礎荷載的土層深度為1 200 mm，單樁豎向承載力特征值：

代入數據，結果為556 kN。

（1）對復合地基的承載力進行計算，布置管樁呈正方形，管樁距離為1200、900 mm，置換率：

（2）考慮工程的安全問題，樁間土的承載力特征值為80 kN/m2，同時考慮不能充分發揮剛性樁的樁間土承載力，樁間土承載力折減系數為0.75，計算復合地基的承載力：

代入數據，可知復合地基的承載力為442.7 kN/m2、739.5 kN/m2。

按照設計的相關要求，對71號、255號、303號測點進行最大荷載測試：71號最大荷載為900 kN/m2，255號及303號測點最大荷載均為1 200 kN/m2。

加荷測試的方法選擇分級加載法，71號測點的荷載量為105 kN/m2，最大值為900 kN/m2。255號和303號測點荷載增量為150 kN/m2，最大值為1 200 kN/m2，對應承載力的特征值分別高于450、600 kN/m2，證明計算的結果安全、可靠。

測試荷載下的地基沉降，71號測點沉降為32.9 mm，殘留余量變形為15.14 mm；255號測點地基沉降為21.90 mm，殘留余量變形為11.17 mm；303號測點的荷載地基沉降為21.22 mm，殘留余量變形為9.48 mm。測試過程中沒有任何異常現象出現，且沒有非常顯著沉降增大的現象，證明以上三個測點均未達到極限承載的情況。

5 結語

工程施工最初的環節是進行工程地質勘察，雖然規范運用了不同的方法勘察，確保最大化反映工程地質的具體條件，但由于受到多方面因素的制約，如地層的復雜性、隱蔽性及多樣性等，無法全方位揭露施工現場的地層條件，無法避免基坑開挖后出現地質條件與預料初期不符合的情況，無法滿足設計的具體要求。處理這些問題相對困難，主要是由于場地的地貌已經被破壞，難以局部運用鉆孔灌注樁施工的作業條件；運用其他方法會受到工期限制或基槽無法長期暴露等有關施工規范的限制，無法展開實施。

PHC樁復合地基是目前被廣泛使用的復合地基形式，當前已被廣泛的運用在工程建設中。PHC管樁具有質量可靠、施工速度快、承載力高、應用范圍廣、工程造價較低等特點。其綜合經濟效益的指標相比其他樁型具有優勢，可以進行現場外的預先制造，縮短工期。對基坑開挖驗槽進行檢查的過程中，發現有局部工程地質條件和巖土工程勘察完全不同時，需要對基礎工程設計等問題進行修改。運用PHC管樁復合地基對比較復雜的工程地質進行處理，在理論上具備可靠性，經實踐后確認具有可行性。

本工程主要運用了PHC樁復合地基，一方面，有效解決了構筑物沉降的問題，另一方面，提升了地基的承載力。在周邊工程中運用PHC樁復合地基，其效果較好，證明在工程地基處理中運用PHC樁復合地基切實可行。