寧波某飽和軟土地基預制管樁擠土浮樁經驗分析

王瑞灣 周喬

寧波華東核工業工程勘察院 浙江 寧波 315800

引言

預制管樁因其施工速度快、造價低、污染少、樁身質量可靠等優點，較其他類型樁具有較明顯的經濟效益優勢，是作為沿海軟土地區廣泛應用的一種樁型。但預制樁是一種擠土樁，樁打（壓）入地層時需排擠原位土體，其在施工應用過程中遇到各種問題，主要有以下幾類：①大面積打樁施工方式不當時，發生樁體上浮、偏位，甚至斷樁情況，故擠土樁對樁長控制要求嚴格；②擠土情況嚴重時導致土體上隆、變形等，將對鄰近建筑物、道路及地下管線等造成破壞；③打（壓）樁時，特別是在飽和軟黏土中，在樁土界面附近產生較大的超孔隙水壓力，短期內造成土的有效應力下降；④施工過程對土體產生較大擾動，尤其是飽和軟黏土，導致土的力學性質下降，需要較長的休止期恢復樁身承載力；⑤在軟土基坑中，容易發生斜樁等問題[1]。本文以寧波江北區某倉庫工程實例對預制管樁上浮事故經驗進行分析，提出

自己的幾點看法，供今后的工程實例中參考。

1 項目概況

擬建工程位于寧波市某工地，擬建物主要由三座倉庫（A倉、B倉、C倉）構成，層高1F（高度約16m），總占地面積約為13819.72m2，總建筑面積約為15231.01m2，采用框架結構，設計荷載為80kN/m2，單柱最大荷載約8000kN。設計采用的是PHC-500AB100的管樁，采用整筏板下滿堂布樁形式，采用YZJ680液壓樁機施工，打樁順序從西向東推進，南北各設釋放孔。

2 工程地質概況

根據野外鉆探揭露，勘探深度范圍內主要為第四系海相沉積物，飽和軟黏土厚度大，范圍廣，地基土自上而下表現為以下特點：1-1層雜填土（Q4ml）：雜色，松散；1-2層黏土（Q4al）：灰黃色，可塑，往下漸變為軟塑；2-1層淤泥質黏土（Q4m）：灰色，流塑；2-2層黏土（Q4m）：灰色，軟塑。2-3層淤泥質黏土（Q4m）：灰色，流塑。3-1層淤泥質粉質黏土（Q4m）：灰色，流塑。3-2層淤泥質粉質黏土（Q4m）：灰色，流塑。4-1層粉質黏土（Q4al）：灰色，軟塑為主。4-2粉質黏土（Q4al）：軟塑為主。5層粉砂（Q3al）：灰褐色，中密，6層粉質黏土（Q3al）：灰色，軟塑～可塑。7層 中砂（Q3al）：灰褐、灰黃色，密實。其中軟弱淤泥層平均厚度約40m，設計采用5層粉砂層作樁端基礎持力層，沉樁以貫入度和樁長控制，典型地質剖面如下：

3 基樁檢測結果

在休止期結束后，對A、B、C三倉進行單樁豎向抗壓靜載試驗，設計單樁豎向承載力特征值為1250kPa。對A倉共檢測7個單樁，有5個試驗樁檢測結果遠低于設計值，部分單樁承載力特征值檢測結果低至700kPa，甚至500kPa，單樁承載力特征值檢測結果僅為設計值的40%～80%，樁的破壞形式為刺入式破壞，樁側阻與樁端阻值均較低。而同一場地內的B倉與C倉的試驗樁檢測結果均滿足設計要求。經多方討論，決定對A倉進行擴大檢測，仍有半數樁承載力值不滿足設計要求。

4 原因分析

通過現場分析及多次召開專家研討結果，本文對造成單樁承載力低的各種原因進行初步分析。

4.1 地勘資料原因

在受檢樁原位處進行補勘，共進行鉆探勘察孔2只及靜力觸探孔3只，補勘地質資料與原勘察報告相符，且同一場地內B倉、C倉的基樁檢測達到設計值，但仍不排除因地層不均勻性而造成局部地層承載力過低。

4.2 設計原因

設計采用的是5層粉砂作為樁基礎持力層，但實際上該層局部較薄，層厚4.90～1.10m，且深度變化較大，打樁以樁長控制時，樁底很可能落在4-2層或6層粉質黏土中，此兩層地層為軟塑～軟可塑，物理力學性質較差，作為樁端持力層時承載力低、后期沉降位移較大。樁端以上基本為四十幾米厚的飽和軟黏土，本地區的軟土具有受擾動后強度顯著下降的特點。此種特殊地質條件下采用具有顯著擠土效應的大面積群樁基礎，設計上也是不適宜的，這將造成超孔隙水壓力無法消散而導致地層強度降低、樁體上浮、斷樁，是造成單樁承載力降低的主要原因。本工程擬建物荷載較大，上部地層物理力學性質較差，筆者認為設計時采用7層中砂層作為樁基持力層更佳，中砂層厚度較大、分布穩定，物理力學性質較好，承載力較高，沉降量較低。

4.3 施工原因

在施工方面也存在一定的問題，一方面存在部分樁頭焊接質量不合格，焊接冷卻時間不足；另一方面是打樁速度與順序不合理，施工時采取自西向東逐排施工過來，且日打樁數超過二十枚，造成擠土效應明顯，土體上隆，樁體上浮嚴重，經測量樁頭上浮量達數十厘米；再者是樁長可能不滿足要求，因各種原因施工過程中樁長可能不是按設計長度進行施工的，也會造成承載力不足。

管樁樁身質量可能不合格，在打樁過程中發生脆裂。

工程樁施工前未進行試驗樁檢測，不能掌握單樁豎向承載力特征值是否滿足設計要求，進而不能有效優化調整合適的樁型、樁端持力層及樁土參數等，待工程樁全部施工完后進行驗收檢測時才發現問題。

針對可能存在的原因，迅速組織了技術人員抽取了五十余枚樁采用高應變法進行樁身完整性驗證檢測，根據高應變法檢測結果，樁身完整性較好，高應變曲線符合設計樁長特征，排除樁身質量因素。經綜合考慮，推斷造成管樁承載力不足的原因主要為：

4.3.1 單樁承載力檢測值過低是由于樁身上浮引起的，在深厚飽和軟土場地大面積施工擠土樁時施工過快且未采取有效的應力釋放等措施，導致孔隙水壓力急劇增大，樁身上浮，樁側、樁端土破壞，土體承載力顯著下降，孔隙水壓力消散需要較長的時間。

4.3.2 由于場地內地層變化差異較大，5層粉砂在水平向上的分布深度及厚度變化較大，打樁以樁長控制時，樁端可能落入4-2層或6層軟塑的粉質黏土層中，導致單樁承載力值大打折扣。

5 處理措施

目前針對在深厚飽和軟土中工程發生大面積浮樁一般采用以下幾種處理措施：①復壓或復打樁法，將樁頂采用靜壓法復壓至略低于原標高，采用復打法不能消除擠土效應，地層中超孔隙水壓力仍然存在，所以在復打樁后仍需靜置較長的時間，待孔隙水壓力消散，土的擾動得以恢復，再進行單樁靜載荷試驗來檢測單樁承載力是否滿足設計要求；②復合地基處理法，利用現有預制樁基礎上通過復合地基的理論和方法進行設計驗算，孔距較大處補充短樁處理，對局部因樁頭超孔隙水壓力消散而軟化的土體進行清理后增厚碎石粗砂墊層處理[2]。③注漿，對浮樁的樁底及樁側進行后注漿，提高單樁承載力。④補樁，對單樁承載力不足處附近補打樁。但是補打樁會增加擠土效應，進一步擾動土層，降低土的承載力。

該工程樁基處理措施如下：首先，對上浮樁進行復壓，復壓過程盡量緩慢，減少對土層的擾動，復打量略大于上浮量，經過一個月的休止期后，又對前期檢測的7根樁進行第二次靜載檢測，此次承載力檢測值明顯恢復較多，有3根樁承載力達到1250kN，滿足設計要求，其余的樁承載力檢測值在1000kN～1125kN，與設計值差距較小，對剩余承載力不足的部分再采取補樁措施，補樁約40根，補樁時控制好施工速度及打樁方向，盡量減少對已施工樁的影響。

6 結束語

預制管樁經濟、快捷、樁身質量可靠等優點使其在濱海軟土地區應用越來越普遍，但因其具有顯著的擠土效應，在應用的過程中不乏斷樁、斜樁等事故的發生，造成工程重大損失。

本項目因浮樁導致的樁基質量不合格，后期因查找原因，進行補救措施，造成工期延誤數月，造成了嚴重的經濟損失，在總結本項目的經驗教訓的基礎上，本文認為在使用該種樁型時應注意以下幾點：

在深厚飽和軟土地層中采用預制樁時，宜采用承載力較好、分布較穩定的地層作為樁端持力層，且應適當提高預制樁布樁中心間距。持力層變化較大的場地，可分區、分塊進行勘察、設計，將工作做到精細化。

注意安排合理的打樁順序，先打樁上浮量大于后打樁，故應避免相同方向打樁，可采用跳打等方式減少同方向上的位移累加。且應減慢樁基施工速度，保證每天沉樁數量最多10根，壓樁過程速度放慢，同時加強觀測鄰近地表隆起和裂縫發展情況。必要時，在施工場地和建筑物之間施工釋放孔。

沉樁至設計標高后應穩壓控制一定時間，防止樁體所受壓力瞬間消失發生回彈，上浮樁應進行復壓。采用多節樁時，應控制好焊接質量，宜采用人工焊接，焊接完畢應冷卻規定時間方可繼續壓樁[3-4]。

對可能發生群樁上浮的地基基礎應加大基礎整體剛度，減少不均勻沉降。

在大厚度軟土地區實施預制管樁基礎時應進行試樁工作，且待休止期結束后進行。