PHC管樁在龍沐灣軟性土基礎工程中的應用

辛本村

（中鐵十四局房地產公司，山東 濟南 250000）

0 引言

錘擊沉入PHC樁施工速度快、施工質量可靠，在全國范圍內大部分地區得到了較為廣泛的工程應用[1-6]。本文結合中國鐵建·龍沐灣一號項目的工程實際情況，簡要地介紹了錘擊PHC沉樁技術在沿海類工程軟性土中的應用，通過對項目勘查報告的分析、沉樁承載力的計算和以往的施工經驗，從而完成工程地基處理方案的確定，最終達到樁基設計技術先進、經濟合理、安全適用、提高施工質量、加快施工進度的目的。

1 工程概況

1.1 建筑概況

“中國鐵建·龍沐灣一號”項目位于海南省樂東縣尖鋒鎮嶺頭村龍沐灣C區，項目一期主要包括C-2-5地塊、D-1-2地塊、D-1-4地塊，占地面積80835m2，總建筑面積14.35萬m2。項目將整個區域用地劃分為三大功能區，即低層住宅區、高層住宅區和商業服務區，本項目是濱海旅游、度假、休閑娛樂的大型國際旅游度假區，陽光明媚、空氣純凈、海水碧藍、沙灘潔白于一體，是絕佳的養生度假勝地。項目整體鳥瞰圖如圖1所示，因項目瀕臨海邊，地基土質多為軟性土，建筑結構形式主要為框架-剪力墻結構，最終項目決定采用預制PHC管樁基礎，樁基設計等級為乙級。

圖1 中國鐵建·龍沐灣項目整體鳥瞰圖

1.2 地質概況

根據區域地質資料，場地周邊15km范圍內主要發育1條斷裂構造，項目所處地區區域構造情況如圖2所示。

圖2 區域構造地質圖

根據項目地質勘察報告得知，項目所在區域土質主要分為以下四層∶（1）人工填土層：該層在場地內普遍分布，主要由砂混少量黏性土組成，呈松散狀態，未完成自重固結，其均勻性、穩定性較差。（2）中砂層：該層在場地內普遍分布，石英質，級配良好，黏粒含量約10%～20%，稍濕～濕，松散～稍密狀，標準貫入試驗錘擊數平均值11.3擊，力學強度中等，變形性中等。（3）粉質黏土層：該層在場地內普遍分布，其孔隙比平均值為0.701，液性指數平均值為0.11，壓縮系數平均值為0.18MPa-1，標準貫入試驗錘擊數平均值19.9擊，硬塑狀態，局部堅硬狀半成巖，干強度及韌性高，搖振無反應，屬于中等壓縮性土。（4）粉砂層：該層在場地內大部分地段分布，石英質，級配良好，含少量粉黏粒，飽和，稍密狀，標準貫入試驗錘擊數平均值12.8擊。各地層參數情況見表1。

表1 各地層參數情況

勘察期間為枯水期，場地內各鉆孔均遇見地下水，主要為賦存于中砂②、礫砂③、粉砂③、粉砂④、粉砂⑤層中的孔隙潛水，地下水主要由大氣降水和地表溪水補給，水位隨季節變化，該場地區域及周邊地形變化較大，地下水排泄以徑流為主，蒸發為次，且徑流較快。

在勘察階段所測得的地下水靜止水位埋深在2.20m～8.00m之間，其標高在1.75m～8.96m之間。在經歷暴雨或大潮后，部分地段水位能淹沒地面，據區域水文地質資料記載，其水位年變化幅度約2.00m。本次勘察深度范圍內，除④層粉砂、⑤層粉質黏土為弱透水層，其它各層為強透水層。經過鉆孔取樣，綜合分析：按Ⅱ類環境考慮，在強透水性地層中，地下水對混凝土結構有強腐蝕性；在弱透水性地層中，地下水對混凝土結構有中腐蝕性；在長期浸水下，地下水對鋼筋混凝土結構中的鋼筋有微腐蝕性；在干濕交替下，地下水對鋼筋混凝土結構中的鋼筋有弱腐蝕性。當擬建建筑物采用不同的基礎型式、不同的基礎持力層或樁長差異較大時，應注意防止不均勻沉降對上部結構的不利影響，可考慮采用設置沉降縫、后澆帶和加強上部結構強度和整體性等措施予以防止。

2 樁基方案選擇及施工流程

2.1 單樁承載力計算

場地內各地層的天然地基和樁基工程的特性指標根據《建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2011)、《建筑樁基技術規范》（JGJ94-2008）等有關規范及地區經驗確定。

本小區高層建筑采用樁基礎時，樁的豎向極限承載力標準值按照式（1）計算：

式中：Q uk——單樁豎向極限承載力標準值；

Q sk、Q pk——分別為總極限側阻力標準值和總極限端阻力標準值；

q sik——樁側第i層土的極限側阻力標準值；

q pk——極限端阻力標準值；

A p——樁端面積；

u——樁身周長；

D——樁徑；

l i——樁周第i層土的厚度。

2.2 樁基礎選型

分別對14號（高層）、85號（低層住宅）、142號（地下室）樁位進行鉆孔灌注樁和預制樁的單樁豎向極限承載力計算（注意：高層建筑從現地面標高下5m入粉質黏土④層5m，有效樁長按24m計算；純地下室部分從現地面標高下5m入粉質黏土④層5m，有效樁長按15m計算）。計算結果如表2所示。

表2 樁基礎選型計算結果

由表2可知，預制樁相比鉆孔灌注樁的樁徑小，預制樁單樁豎向極限承載力標準值更高。而且根據場地巖土條件，當選用預制樁，粉質黏土④、⑤層中局部含半成巖狀堅硬黏土，且礫砂③層局部呈中密狀態，對預制樁沉樁有一定影響，可采取預鉆引孔、制作錐形樁頭等措施；若選用鉆孔灌注樁，因場地土層劃分較多，樁孔孔壁易坍塌，容易造成漏漿，影響樁身質量。

綜上所述，本項目采用樁徑更小、單樁豎向極限承載力標準值更高且適合當地巖土條件的預制PHC管樁。

2.3 預制樁設計方案

為滿足項目主體荷載，結合“降本提效”的綜合理念，最終確定樁基設計等級為乙級，樁徑D為500mm，管樁型號為PHC-AB500-125，端樁持力層為粉質黏土④，有效樁長H參考值約為24m，接樁采用焊接法，單樁豎向承載力特征值為2500kN。

2.4 打樁順序

結合龍沐灣項目（一期）工程施工圖紙及場地要求，本樁基工程樁只需安排1臺柴油錘樁機進行施工，打樁順序根據勘察及施工設計標高，先深后淺；宜先大后小，先長后短。由于樁的密集程度不同，現場確定施工方案自中間向兩個心向對稱進行或向四周施工和由一側向單一方向施工，見圖3所示。

圖3 打樁順序示意圖

2.5 錘擊PHC管樁的施工流程及工藝

本項目主要采用的預應力管樁施工方法是錘擊法，具體施工流程如圖4所示。

圖4 錘擊法預應力管樁施工流程

準備工作：從管樁廠運來的預制樁必須有專門的吊車，結合圖紙及現場條件計算出吊運管樁的支點位置后，準確起吊。過程中應確保樁體結構不產生變形，同時要根據現場實際打樁情況以及有利于施工的原則選擇管樁的堆放地點，該場地要求平整，并且根據地面堅實度，可選用枕木作為支點，進行兩點或三點支墊；對于卸下來的管樁，現場施工員及監理員應嚴格按照圖紙及規范要求檢查樁身的外觀質量與尺寸，防止有嚴重裂縫、斷樁等不合格管樁用于現場施工，同時檢驗管樁與其數量相對應的產品出廠合格證。施工前應對打樁設備各部分的性能作認真檢查與評估，以保證運作正常。按要求檢查完所有管樁樁體質量外，還應對管樁的生產日期及蒸養方式進行檢查，同時應結合施工圖繪制出整個工程的樁位編號圖，并由專職測量人員分批或全部將場地上的樁位測定標出，其偏差不應大于30mm。打樁前應在樁體上劃出以米為單位的長度標記，并按照從下至上的順序標明樁的長度，以便在打樁時觀察樁的入土深度，記錄相應的壓力值。

吊樁：鋼絲繩吊樁主車司機必須等起重機鋼絲繩松馳、吊鉤脫離時才能錘樁，以避免造成鋼絲繩拉斷的事故。

打樁：每個承臺在打第一個樁位時，應根據該承臺的第一個樁位的實際打樁情況與樁長，再對鄰近樁位進行較為準確的配樁，以達到最優配樁，降低成本；施工中應嚴格遵循設計制定的停機標準進行打樁，以確保工程樁的質量；對于由多節組成的管樁，必須連續施工，中間間歇時間不能過長，否則會使樁阻力增大；當遇到樁身突然傾斜移位、錘樁貫入度突變、樁身破裂等情況，要立即暫停打樁，在確定解決方案后，方可繼續施工。

焊接樁：接樁前可采用鋼絲刷將樁端的泥土雜物清理干凈，上下節樁應對齊，且兩樁偏差少于2mm，并保證上節樁的垂直度。焊接過程要由兩人同時對稱施焊，焊縫應飽滿、連續，不得有咬邊、夾渣、焊瘤等施工缺陷。燒焊至少要有兩層及以上，并用小錘敲掉焊渣。燒焊結束后，應冷卻5min～8min（二氧化碳保護焊除外），嚴禁用水冷卻或焊好即打。

全過程記錄：主車司機負責做好施工記錄，記錄內容包括：樁位編號圖，樁的長度、節數、最后三陣每陣時貫入度、最后1m錘擊數、總錘擊數等。

2.6 施工過程中的難點及解決方案

（1）施工過程中若遇到因樁頭強度低、樁頂凹凸不平、保護層過厚、錘與樁不垂直、落錘過高、錘擊過久、遇堅硬土層或夾層等問題，造成打壞樁頭情況，應按照實際情況進行分析，精細化施工工藝，確保施工質量。（2）施工過程中若遇到樁身不垂直、樁尖不對稱等問題，造成樁身位移或扭轉的情況，可用棍撬、慢錘低擊的方案進行糾正；對于偏差在允許范圍內的，可不處理。（3）施工中若出現一側遇石塊等障礙物，土層有陡的傾斜角、樁帽與樁身不在同一直線上的情況，造成樁身傾斜或位移的問題，若偏差過大，應拔出移位再壓。若入土不深（＜1m）偏差不大時，可利用木架頂下，再慢錘打入；障礙物不深時，可在挖出回填土后再打。（4）施工中若遇軟土層、土洞，造成接頭破裂或樁尖劈裂，樁身彎曲或有嚴重的橫向裂縫等情況；或因落錘過高，接樁不垂直，造成樁體急劇下沉時，應將樁拔起檢查改成重打，或在靠近原樁位區域作補樁處理。（5）施工中若遇到堅硬土夾層、埋設物或打樁間隙時間過長，造成摩阻力增大，遇障礙或碎石層等情況，造成樁不易沉入或達不到設計標高；應用鉆孔機鉆透后再打入；根據地質資料正確定樁位。（6）PHC預制管樁雖然混凝土強度高、剛性大，但是脆性大，容易造成爆樁、斷樁等問題，為避免此問題，應充分了解勘查報告、項目周邊類似施工情況，總結經驗，選擇合理的施工設備和方案。

3 PHC樁基檢測結果

根據設計圖紙和規范要求，施工完成后需對樁基進行質量檢測。首先采用聲波透射法進行樁身完整性檢測，見圖5。每個柱下的抽查樁數均大于1根，檢測樁數為總數量的25%，然后進行單樁豎向抗壓靜載實驗進行承載力驗收檢測，見圖6。檢測數量是同一條件下樁基分項工程總樁數的3%。通過檢測，樁基外觀無蜂窩、露筋、裂縫、色感均勻、樁頂處無孔隙，直徑和壁厚的實際尺寸與設計尺寸誤差均小于5mm，承載力等其他各項指標均達到設計圖紙和規范的要求，方算檢測結果合格。

圖5 聲波透射法示意圖

圖6 抗壓靜載試驗法示意圖

4 結束語

針對中國鐵建·龍沐灣一號項目沿海一線住宅工程軟性土的地質情況，根據地質勘查報告并結合當地的施工經驗，最終確定了錘擊PHC預應力管樁引孔施工方案，在施工過程中通過結合現場實際情況，簡捷、迅速地解決了突發情況，達到了理想的設計效果，同時較大地節約了施工成本和施工工期。采用錘擊PHC預應力管樁，使中國鐵建·龍沐灣一號項目最終按照工期計劃節點超前完成了樁基施工，不僅節約了成本，還取得了良好口碑評價和經濟效益。