軟土地基PHC 管樁偏位研究

成建強，唐龍龍

（中交第一航務工程勘察設計院有限公司，天津 300220）

引言

軟土地基上建造污水處理站時，由于占地面積大、樁占地范圍大、沉樁數量多等原因，樁基設計復雜，施工工作困難，樁基施工過程中以及工后都容易產生樁位偏移[1-3]。近年來，由于樁基偏位導致樁基破壞的工程事故屢見不鮮，因此樁基偏位原因分析已然成為熱點。本文通過研究分析本工程概況、工程地質情況以及施工過程，著重對軟土地基PHC 管樁偏位的原因進行分析，并給出避免類似問題的建議。

1 工程概況

1.1 工程概述

本工程位于某港區散貨碼頭工程陸域范圍內，北側、西側緊鄰1#變電所、縱三路。工程包括：除塵泵房105 m2、加藥間210.9 m2、高效凈水器設備房210.65 m2、清水池469.7 m2、集水初沉池與集水池及污泥池290 m2、污泥干化池107.5 m2、預沉調節池700.48 m2、推填（換填）素填土、室內照明及接地、設備房排水系統、及水池安裝材料等。

本工程基礎采用預應力鋼筋混凝土管樁基礎，樁型采用PHC600-AB-130，選擇細粉砂層作為樁端持力層，有效樁長不小于25 m，樁端進入持力層深度不小于3 m，單樁豎向承載力特征值為1 600 kN。施工采用錘擊貫入法，樁基施工前應進行試樁；貫入度、樁長等參數最終以試樁的結果為準，基樁承載力特征值以最終試驗為準。以控制有效樁長為主，最后三陣的貫入度為輔，最后三陣（10 擊/陣）的貫入度均不大于60 mm。預應力混凝土管樁的樁頭采用十字型樁尖。

1.2 工程地質情況

本工程場地勘察深度范圍內的地層主要劃分為以下幾層：

①A 雜填土:該層土密實度不均，N63.5=1～29 擊。

①B 吹填土:天然含水量平均值W=30.8 %，天然孔隙比平均值eO=0.856，液性指數IL 平均值為0.79，壓縮系數平均值a0.1-0.2=0.46 MPa-1。該層土呈軟塑狀態，屬中～高壓縮性土。

①B -1 吹填粉土:天然含水量平均值 W=25.1 %，天然孔隙比平均值eO=0.746，壓縮系數平均值a0.1-0.2=0.28 MPa-1，該層土呈稍密～中密狀態，屬中～高壓縮性土。

①-2 淤泥質黏土:天然含水量平均值W=42.0 %，天然孔隙比平均值eO=1.185，液性指數IL平均值為1.11，壓縮系數平均值a0.1-0.2=0.71 MPa-1。該層土呈流塑狀態，屬高壓縮性土。

①-3 粉土:天然含水量平均值W=24.4 %，天然孔隙比平均值 eO=0.707，壓縮系數平均值a0.1-0.2=0.28 MPa-1，標準貫入試驗實測錘擊數8～11擊，平均值N=9.3 擊。該層土呈稍密～中密狀態，屬中等壓縮性土。

②素填土:該層土呈稍密～中密狀態。

②-1 淤泥質粉質黏土:天然含水量平均值W=37.0%，天然孔隙比平均值eO=1.016，液性指數IL 平均值為 1.02，壓縮系數平均值 a0.1-0.2=0.56 MPa-1。該層土呈流塑狀態，屬高壓縮性土。

②-2 淤泥質黏土:天然含水量平均值 W=40.1 %，天然孔隙比平均值eO=1.105，液性指數IL平均值為1.08，壓縮系數平均值a0.1-0.2=0.73 MPa-1。該層土呈流塑狀態，屬高壓縮性土。

③-1 黏土:天然含水量平均值W=38.2 %，天然孔隙比平均值eO=1.061，液性指數IL 平均值為0.96，壓縮系數平均值a0.1-0.2=0.58 MPa-1，該層土呈軟塑狀態，屬高壓縮性土。

③-2 粉土:標準貫入試驗實測錘擊數平均值N=24.6 擊，綜合判定，該層土呈中密～密實狀態。

③-2-1 粉砂:標準貫入試驗實測錘擊數平均值N=27.5 擊，呈中密狀態。

③-3 粉質黏土:天然含水量平均值W=27.8 %，天然孔隙比平均值eO=0.774；液性指數IL 平均值為0.53；壓縮系數平均值a0.1-0.2=0.35 MPa-1，該層土呈可塑～軟塑狀態，屬中～高壓縮性土。

③-5 粉細砂:標準貫入試驗實測錘擊數平均值N=42.6 擊，呈密實狀態。

④黏土:天然含水量平均值W=30.2 %，天然孔隙比平均值eO=0.834；液性指數IL 平均值為0.66；壓縮系數平均值a0.1-0.2=0.34 MPa-1，該層土呈可塑狀態，屬中壓縮性土。

2 樁基施工

2.1 清水池、集水池

清水池進行打樁施工，除塵泵房打樁入土深度21.5 m 左右，集水池25 m 樁施工入土深度24 m 左右，此時樁很難再往下打入，施工單位和設計方溝通后，考慮以設計要求貫入度為主，施工單位在達到設計要求貫入度時停錘，在集水池樁基施工完成后，檢測單位對樁身完整性進行檢測，全部合格。

2.2 加藥間、高效凈水設備房

加藥間、高效凈水設備房的樁基施工，入土深度均為16 m 左右，樁身外漏長度過長，施工單位進行截樁處理，以減少樁身傾斜。最后對曝氣反應池剩余的樁進行施工，位移監測發現所有樁向西位移，位移不斷加大。經檢測單位樁身完整性檢測出現部分Ⅲ類樁。

2.3 曝氣反應池

曝氣反應池施工中，第一根樁滿足貫入度時樁尖入土深度16 m，根據設計要求曝氣反應池樁長控制為主，對此施工方與設計進行了溝通，設計院回復達到貫入度即可停錘。109 號樁在達到設計標高時，貫入度未達到設計要求，樁頂標高到設計樁頂標高時，貫入度仍然較大，經現場設計確定后繼續施打，標高打至-4.8 m 時，貫入度符合設計要求。曝氣反應池北側施工時，發現樁身有輕微傾斜，多次復核軸線坐標后，坐標正確，立即報告監理和業主單位.為減少施工機械和施工過程中對已完成樁的擾動，調整了打樁順序，同時對樁身進行了傾斜度檢測，連續幾天檢測，樁身傾斜度不斷加大，由于樁外露在5～6 m，施工單位通知監理、業主、設計。在得到設計回復可以截樁后，安排進行了截樁，使樁頂標高與地面持平。每天對樁位移進行觀測，經過連續幾天觀測，發現施工已完成的樁同時向西和南傾斜，施工單位立即停止對曝氣反應池樁基施工。

圖1 打樁順序圖

3 樁基檢測

3.1 檢測內容及方法

本工程檢測項目為單樁豎向抗壓、單樁豎向抗拔靜載試驗和低應變檢測。抗壓、抗拔靜載試驗的目的主要是判定樁的承載力是否滿足設計要求；而低應變主要是檢測樁身缺陷及其位置，判定樁身完整性類別。

圖2 低應變檢測

圖3 單樁豎向抗拔靜載試驗

圖4 單樁豎向抗壓靜載試驗

3.2 檢測結果

對于低應變樁身完整性檢測，累計檢測了78根樁（88 根次），部分樁檢測結果見表1。

表1 部分樁低應變檢測結果表

4 問題分析

4.1 勘察鉆孔數量選取不足

本項目作為整個碼頭工程中的一個單體勘察鉆孔只有一個，勘察鉆孔數量過少，這就直接導致了勘察資料里并不能完全反映地質情況。當勘察報告提供給設計方后，也使得設計方沒有充分考慮，導致設計樁進入持力層較淺，有的甚至沒有進入持力層，最終導致樁的偏位。

4.2 打樁過程中的問題

1）關于停錘問題考慮不周全

當樁打入到樁端持力層3-5 細粉砂層時，樁很難再往下打入。因此，施工單位在與設計方溝通后，以貫入度作為停錘標準，而當滿足貫入度要求時，有效樁長還遠未達到設計要求，而在此種地質條件下，進入持力層較淺，直接導致了最終樁的傾斜。

2）錘型選擇

本工程中，打樁錘型選擇為導桿式柴油錘，錘芯重6.3 t。導桿式柴油錘與筒式柴油錘相比傳遞能量偏小，并且錘芯較輕，這也直接導致了當樁打入到3-5 細粉砂層時很難再進入，貫入度偏小，給相關方判斷問題設置了障礙。

4.3 建議

在本工程中的預應力管樁并未有水平荷載，因此在設計圖紙上并未要求單樁水平靜載試驗，但在打樁完成后很短時間樁體就發生傾斜，最終導致了樁體破壞。這是因為在此種地質條件下（上部很軟、下部很硬），當樁發生輕微傾斜時，樁體就會產生受彎作用，這就相當于樁體受到水平的力。因此增加單樁水平靜載試驗是很有必要的。

5 結語

1）勘察鉆孔數量的選取應嚴格按照規范要求，甚至根據具體情況布置更多的鉆孔數量；

2）相關方應綜合考慮貫入度與有效樁長作為打樁的停錘標準，并且明確打樁設備及樁端進入持力層深度。

3）在施工機具的選擇上應根據實際情況選擇，當持力層較硬時，應選擇重錘；

4）在設計樁時，往往只是考慮了樁所承受的建筑物給它的荷載，而在某些地質條件、某些環境中，樁體會受到“其它荷載”的作用，在設計時加以考慮；

5）工程各方應嚴格盡到自己的職責，嚴格按照規范要求進行施工、管理、檢測等。