預應力混凝土管樁靜載試驗異常沉降原因分析

江傳良

摘要：本文根據工程實例，對一組預應力混凝土管樁豎向靜載試驗異常沉降進行原因分析，并據此總結了今后設計和施工中應注意的問題。

關鍵詞：預應力混凝土管樁;靜載;沉降

1工程概況

昆明市某小區14層住宅樓工程（含2層地下室），上部采用剪力墻結構，下部采用預應力混凝土管樁基礎，

雙樁至十樁承臺，管樁型號為PC-A-400（95），單樁設計長度12米，單樁設計承載力900KN，單樁允許最大承載力為2640KN，管樁施工時采用“雙控”，即控制樁長及壓樁力。本棟樓共設計工程樁343棵。

2靜載試驗異常沉降情況

首先，按照規范中對工程樁的抽檢要求，對照地勘報告，共抽檢5棵樁進行動測，確認樁身無損傷后，進行下階段的靜載試驗。

工程樁全面施工完成并滿足規范規定的時間間歇后，對5棵試樁進行豎向靜載試驗。每兩小時加載一次，每次加載160KN。當加載236號樁時，發現異常，加載一至八級荷載時，總沉降量為20.19mm，當加載到九級荷載（1600 KN）時，樁身突然沉降，單級沉降量達到26.95mm，累計沉降量達到47.14mm，按照規范，停止加載，以本次加載的上級荷載（即1440KN）作為該樁的最終壓力值。

此時，該樁壓樁力迅速下降，為查清楚該樁具體情況，繼續對該樁施加壓力，當壓力維持在1600KN時，樁身繼續沉降，如此反復數次，壓樁力終于穩定，此時樁身共沉降1.05米。

經查施工記錄，上述工程樁自施工完成到靜載試驗間歇時間為18天，施工過程正常。工程樁壓入深度為10米，工程樁最終壓樁力為2350KN。

3原因分析

3.1試驗時間

根據《建筑地基基礎設計規范》GB5007-2002附錄Q單樁豎向靜載荷試驗要點Q.0.4條規定：開始試驗時間：預制樁在砂土入土后7天后；粘性土不得少于15天；對于飽和粘性土不得少于25天。本工程設計樁端土層為粘性土，工程樁靜載間歇時間為18天，完全符合規范要求，視為樁端土、樁周土已經充分固結，在間歇時間上不存在問題。

3.2回填土因素

本區域存在大面積回填土，回填土平均厚度約為2米，且距項目13米處修建11米高擋土墻，工程樁壓入后，因擋墻存在止水作用，地下水透水途徑發生改變，樁端空心管樁開始聚集地下水，部分管樁積水嚴重。

3.3施工因素

經查閱施工記錄，施工單位為方便壓入樁身，對壓樁點大面積引孔，引孔直徑為350mm（工程樁直徑為400mm），引孔深度一般在8-10米。

3.3設計因素

通過查閱地勘報告，靜載試驗異常沉降的工程樁附近的鉆孔地質柱狀土的地層局部夾有可塑性粘土薄層，且該薄層為不均勻透鏡體形狀，樁端持力層位于該透鏡體上方1-1.5米處。共有16棵樁在此地質剖面上。

4處理意見

通過上面分析，此次事故主要原因為：

4.1擋墻的存在改變了地下水的透水途徑，使得樁端積水，軟化了樁端土，降低單樁承載能力；

4.2施工時引孔過深及引孔孔徑過大，使得工程樁樁身摩擦力減小，上部壓力僅能靠樁端土體支撐，一旦樁端土體發生軟化，則單樁承載能力迅速降低；

4.3樁端持力層下方存在可塑性粘土薄弱層，設計時為減少樁長，未將樁身有效穿透該區域，導致工程樁靜載時，由于樁端土的遇水軟化，樁身迅速穿透透鏡體粘土薄弱層，在下方的粘土層得到支撐，此時，樁身沉降嚴重。

由此不難看出，該透鏡體處所有的樁應該存在同樣的問題。樁身摩擦力較小，主要承載力集中于樁端，又因樁端地下水的存在，軟化了樁端可塑性粘土，使得樁端承載能力大大降低，經向下壓入1米左右穿透該透鏡體后，沉降開始穩定，承載力回升。

根據上述分析，對地勘報告中相同位置的其他工程樁進行靜載試驗，同樣出現承載能力大大下降、沉降大大增加的現象，印證了上述分析。

基于此，重新對照地勘報告，對該基礎設計重新調整，補打工程樁7棵，解決了上述工程樁承載力不夠的問題，同時，鑒于該區域回填土較深，又存在地下水，為謹慎起見，又對補樁區域進行地基梁設計，將相鄰承臺連接起來，以調節該區域的不均勻沉降，完全解決了上述問題。

5設計和施工中應注意的問題

5.1 設計方面

由于土層的復雜性，特別是持力層為粘土層且局部夾有可塑性粘土薄弱土層的情況下，進行樁長設計時盡量考慮將樁身穿過該薄弱層，以薄弱層下方的粘土層作為持力層。

設計時還應充分考慮地下水對樁端的軟化作用。

5.2 施工方面

沉樁時速度不宜過快，盡量增加最終樁端壓力，盡量達到樁長及壓樁力的“雙控”要求。

引孔直徑不宜過大，引孔深度不宜過深，在能夠沉樁的情況下盡量減少引孔深度，以增加樁身摩擦力。