PHC管桩在高水位粉质粘土地基中的应用

（邯郸国际陆港有限公司，河北邯郸 056001）

0.引言

PHC管桩具有施工速度快、现场无湿作业、桩身质量有保证等优点，被广泛应用于高层住宅的基础工程中[1]。PHC管桩沉桩终压值能在一定程度上定性判断单桩承载力情况，设计单位一般采用以控制沉桩终压值为主、桩顶设计标高为辅的沉桩控制标准。然而在高水位粉质粘土地基中，PHC管桩易出现已达到桩顶设计标高，而沉桩终压值却低于设计承载力的现象。本文以某高层住宅PHC管桩基础施工为例，结合沉桩终压值和单桩承载力试验结果进行总结分析，简要探究PHC管桩在高水位粉质粘土地基中静压施工时，如何把控沉桩终压值和桩顶设计标高这两种沉桩控制标准，从而确保桩基施工顺利进行[2]。

1.工程概况

该工程共5栋18层高层住宅，剪力墙结构，其基础工程桩均采用PHC管桩，有效桩长18m，空桩长度6m。每栋楼布置了3根试桩，试桩兼做工程桩。PHC管桩采用静压法施工，桩底不设桩尖。在3#楼管桩静压施工过程中，出现了已静压到桩顶设计标高，但沉桩终压值低于设计要求的情况。

1.1 地层结构

本场地主要为第四纪冲洪积物及第三纪冰水沉积物，稳定水位埋深为2.10m～2.30m。3#楼共布置了6个勘探点，勘探点布置及勘探深度见图1。

图1 3#楼勘探点布置图

根据岩土工程勘察报告，结合基坑开挖揭露的地层状况，3#楼位置的地层结构自上而下表现为：（1）粉土层。层厚4.60m～5.50m，压缩模量Es0.1-0.2=6.33MPa，桩侧阻力特征值qsk=20kPa。（2）粉质粘土层。夹粉土，层厚4.80m～6.00m，Es0.1-0.2=4.99MPa，qsk=25kPa。（3）粉质粘土层。局部夹粉砂薄层，层厚6.40m～7.40m，Es0.1-0.2=5.84MPa，qsk=35kPa，桩端阻力特征值qpk=400kPa。（4）粉质粘土层。局部夹粉砂薄层，部分钻孔未揭穿，层厚2.00m ～ 9.50m，Es0.1-0.2=7.11MPa，qsk=40kPa，qpk=600kPa。（5）粉质粘土层。局部含少量砾石，夹粘土薄层，本层土分布全场区，部分钻孔未揭穿，层厚2.80m～11.70m，Es0.1-0.2=5.59MPa，qsk=45kPa，qpk=700kPa。（6）粉质粘土层。硬塑—坚硬，夹粘土，见半胶结薄层，未揭穿，最大揭露层厚13.20m。

分析地层结构土层性质可知：3#楼楼座区域工程地质条件整体良好，且桩身基本都处于可塑～硬塑的粉质粘土层中。

1.2 PHC管桩基础方案

勘察单位给出的PHC管桩设计参数见表1。

表1 PHC管桩设计参数

设计单位根据勘察报告提供的管桩参数采用PHC500 AB 125-18，电梯基坑处桩长增加2m；要求桩端进入第④持力层不少于1m，单桩承载力特征值1900kN。其中3#楼共布置111根工程桩（包含3根试桩），3根试桩在楼座位置均匀分布，桩号分别为76号、81号和86号，试桩施工至现场自然地面，3#桩基平面布置情况见图2所示。

图2 桩基平面布置图

2.压桩施工及沉桩终压值

3#楼桩基施工时，先对3根试桩进行了静压施工。3根试桩在静压到桩顶设计标高时，桩身沉降稳定，并按施工规范要求进行了复压，沉桩终压值均为4264kN，满足设计要求。为减小桩间挤土效应，工程桩采取了逐排静压的方式进行施工[3]。工程桩自楼座西南角向东，按S型向北逐排进行静压施工。在施工过程中，楼座内南侧的工程桩终压值均满足设计要求，但东北侧的工程桩出现了终压值不够的情况。

3#楼PHC管桩静压施工完成后，对其沉桩终压值进行统计发现：111根工程桩中，沉桩终压值不满足设计要求的共57根桩，沉桩终压值在2133kN～3660kN；其余54根桩沉桩终压值均大于3900kN，满足设计要求。

3.单桩承载力试验结果与分析

3#楼桩基静压施工完成15d后，先对76号桩、81号桩和86号桩3根试桩分别进行了单桩承载力试验[3]。通过分析3根试桩的Q-S曲线和S-lgt曲线可知：承载力试验最大加载到4300kN，最大位移在15.24mm～15.83mm，沉降值均小于40mm；且加载过程中未出现位移突变情况。结果表明3根试桩的单桩承载力均满足设计承载力要求。

在终压值不满足设计要求的57根工程桩中，抽取了3根沉桩终压值最小的工程桩，进行了单桩承载力试验，桩号分别为16号、19号和21号，对应的沉桩终压值分别为：2133kN、2890kN和3100kN。通过分析3根桩的Q-S曲线和S-lgt曲线可知：3根桩承载力试验时最大加载量均为4300kN，加载过程中桩身位移无突变现象；16号桩的最大位移量为15.24mm，19号桩的最大位移量为16.30mm，21号桩的最大位移量为11.04mm；3根桩的最大位移量均小于40mm，且与3根试桩的最大位移量很接近。

综合上述6根桩的沉桩终压值和单桩承载力试验结果进行分析：3根试桩的沉桩终压值均为4264kN，承载力试验表明其单桩承载力满足设计要求；从而验证了沉桩终压值可在一定程度上定性判断单桩承载力是否满足设计承载力要求。针对3根沉桩终压值最小的桩，就单桩承载力与沉桩终压值的比值来看，16号桩为2.016，19号桩为1.488，21号桩为1.387，可见PHC管桩的承载强度在后期有了大幅增长。由于PHC管桩在静压施工过程中，克服的是桩壁与土体间的动摩擦，待静压结束后，管桩侧壁与土体间静摩擦以及管桩之间综合作用，会使管桩承载强度有所增长。

4.结论

本文结合PHC管桩在高水位粉质粘土地基中静压施工实例，并对6根工程桩进行了单桩承载力试验，结果表明：（1）验证了沉桩终压值能在一定程度上定性判断单桩承载力是否满足设计要求。（2）高水位粉质粘土地基中，PHC管桩承载强度在后期会有较大幅度增长。（3）建议PHC管桩施工时，沉桩控制标准可以控制桩顶设计标高为主、沉桩终压值为辅；如出现沉桩终压值不满足设计要求时，可先统一静压至桩顶设计标高，后期根据单桩承载力试验结果，再决定是否需要补桩。