软土地基PHC 管桩偏位研究

成建强，唐龙龙

（中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津 300220）

引言

软土地基上建造污水处理站时，由于占地面积大、桩占地范围大、沉桩数量多等原因，桩基设计复杂，施工工作困难，桩基施工过程中以及工后都容易产生桩位偏移[1-3]。近年来，由于桩基偏位导致桩基破坏的工程事故屡见不鲜，因此桩基偏位原因分析已然成为热点。本文通过研究分析本工程概况、工程地质情况以及施工过程，着重对软土地基PHC 管桩偏位的原因进行分析，并给出避免类似问题的建议。

1 工程概况

1.1 工程概述

本工程位于某港区散货码头工程陆域范围内，北侧、西侧紧邻1#变电所、纵三路。工程包括：除尘泵房105 m2、加药间210.9 m2、高效净水器设备房210.65 m2、清水池469.7 m2、集水初沉池与集水池及污泥池290 m2、污泥干化池107.5 m2、预沉调节池700.48 m2、推填（换填）素填土、室内照明及接地、设备房排水系统、及水池安装材料等。

本工程基础采用预应力钢筋混凝土管桩基础，桩型采用PHC600-AB-130，选择细粉砂层作为桩端持力层，有效桩长不小于25 m，桩端进入持力层深度不小于3 m，单桩竖向承载力特征值为1 600 kN。施工采用锤击贯入法，桩基施工前应进行试桩；贯入度、桩长等参数最终以试桩的结果为准，基桩承载力特征值以最终试验为准。以控制有效桩长为主，最后三阵的贯入度为辅，最后三阵（10 击/阵）的贯入度均不大于60 mm。预应力混凝土管桩的桩头采用十字型桩尖。

1.2 工程地质情况

本工程场地勘察深度范围内的地层主要划分为以下几层：

①A 杂填土:该层土密实度不均，N63.5=1～29 击。

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，液性指数IL 平均值为0.79，压缩系数平均值a0.1-0.2=0.46 MPa-1。该层土呈软塑状态，属中～高压缩性土。

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，压缩系数平均值a0.1-0.2=0.28 MPa-1，该层土呈稍密～中密状态，属中～高压缩性土。

①-2 淤泥质黏土:天然含水量平均值W=42.0 %，天然孔隙比平均值eO=1.185，液性指数IL平均值为1.11，压缩系数平均值a0.1-0.2=0.71 MPa-1。该层土呈流塑状态，属高压缩性土。

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，压缩系数平均值a0.1-0.2=0.28 MPa-1，标准贯入试验实测锤击数8～11击，平均值N=9.3 击。该层土呈稍密～中密状态，属中等压缩性土。

②素填土:该层土呈稍密～中密状态。

②-1 淤泥质粉质黏土:天然含水量平均值W=37.0%，天然孔隙比平均值eO=1.016，液性指数IL 平均值为 1.02，压缩系数平均值 a0.1-0.2=0.56 MPa-1。该层土呈流塑状态，属高压缩性土。

②-2 淤泥质黏土:天然含水量平均值 W=40.1 %，天然孔隙比平均值eO=1.105，液性指数IL平均值为1.08，压缩系数平均值a0.1-0.2=0.73 MPa-1。该层土呈流塑状态，属高压缩性土。

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，液性指数IL 平均值为0.96，压缩系数平均值a0.1-0.2=0.58 MPa-1，该层土呈软塑状态，属高压缩性土。

③-2 粉土:标准贯入试验实测锤击数平均值N=24.6 击，综合判定，该层土呈中密～密实状态。

③-2-1 粉砂:标准贯入试验实测锤击数平均值N=27.5 击，呈中密状态。

③-3 粉质黏土:天然含水量平均值W=27.8 %，天然孔隙比平均值eO=0.774；液性指数IL 平均值为0.53；压缩系数平均值a0.1-0.2=0.35 MPa-1，该层土呈可塑～软塑状态，属中～高压缩性土。

③-5 粉细砂:标准贯入试验实测锤击数平均值N=42.6 击，呈密实状态。

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；液性指数IL 平均值为0.66；压缩系数平均值a0.1-0.2=0.34 MPa-1，该层土呈可塑状态，属中压缩性土。

2 桩基施工

2.1 清水池、集水池

清水池进行打桩施工，除尘泵房打桩入土深度21.5 m 左右，集水池25 m 桩施工入土深度24 m 左右，此时桩很难再往下打入，施工单位和设计方沟通后，考虑以设计要求贯入度为主，施工单位在达到设计要求贯入度时停锤，在集水池桩基施工完成后，检测单位对桩身完整性进行检测，全部合格。

2.2 加药间、高效净水设备房

加药间、高效净水设备房的桩基施工，入土深度均为16 m 左右，桩身外漏长度过长，施工单位进行截桩处理，以减少桩身倾斜。最后对曝气反应池剩余的桩进行施工，位移监测发现所有桩向西位移，位移不断加大。经检测单位桩身完整性检测出现部分Ⅲ类桩。

2.3 曝气反应池

曝气反应池施工中，第一根桩满足贯入度时桩尖入土深度16 m，根据设计要求曝气反应池桩长控制为主，对此施工方与设计进行了沟通，设计院回复达到贯入度即可停锤。109 号桩在达到设计标高时，贯入度未达到设计要求，桩顶标高到设计桩顶标高时，贯入度仍然较大，经现场设计确定后继续施打，标高打至-4.8 m 时，贯入度符合设计要求。曝气反应池北侧施工时，发现桩身有轻微倾斜，多次复核轴线坐标后，坐标正确，立即报告监理和业主单位.为减少施工机械和施工过程中对已完成桩的扰动，调整了打桩顺序，同时对桩身进行了倾斜度检测，连续几天检测，桩身倾斜度不断加大，由于桩外露在5～6 m，施工单位通知监理、业主、设计。在得到设计回复可以截桩后，安排进行了截桩，使桩顶标高与地面持平。每天对桩位移进行观测，经过连续几天观测，发现施工已完成的桩同时向西和南倾斜，施工单位立即停止对曝气反应池桩基施工。

图1 打桩顺序图

3 桩基检测

3.1 检测内容及方法

本工程检测项目为单桩竖向抗压、单桩竖向抗拔静载试验和低应变检测。抗压、抗拔静载试验的目的主要是判定桩的承载力是否满足设计要求；而低应变主要是检测桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别。

图2 低应变检测

图3 单桩竖向抗拔静载试验

图4 单桩竖向抗压静载试验

3.2 检测结果

对于低应变桩身完整性检测，累计检测了78根桩（88 根次），部分桩检测结果见表1。

表1 部分桩低应变检测结果表

4 问题分析

4.1 勘察钻孔数量选取不足

本项目作为整个码头工程中的一个单体勘察钻孔只有一个，勘察钻孔数量过少，这就直接导致了勘察资料里并不能完全反映地质情况。当勘察报告提供给设计方后，也使得设计方没有充分考虑，导致设计桩进入持力层较浅，有的甚至没有进入持力层，最终导致桩的偏位。

4.2 打桩过程中的问题

1）关于停锤问题考虑不周全

当桩打入到桩端持力层3-5 细粉砂层时，桩很难再往下打入。因此，施工单位在与设计方沟通后，以贯入度作为停锤标准，而当满足贯入度要求时，有效桩长还远未达到设计要求，而在此种地质条件下，进入持力层较浅，直接导致了最终桩的倾斜。

2）锤型选择

本工程中，打桩锤型选择为导杆式柴油锤，锤芯重6.3 t。导杆式柴油锤与筒式柴油锤相比传递能量偏小，并且锤芯较轻，这也直接导致了当桩打入到3-5 细粉砂层时很难再进入，贯入度偏小，给相关方判断问题设置了障碍。

4.3 建议

在本工程中的预应力管桩并未有水平荷载，因此在设计图纸上并未要求单桩水平静载试验，但在打桩完成后很短时间桩体就发生倾斜，最终导致了桩体破坏。这是因为在此种地质条件下（上部很软、下部很硬），当桩发生轻微倾斜时，桩体就会产生受弯作用，这就相当于桩体受到水平的力。因此增加单桩水平静载试验是很有必要的。

5 结语

1）勘察钻孔数量的选取应严格按照规范要求，甚至根据具体情况布置更多的钻孔数量；

2）相关方应综合考虑贯入度与有效桩长作为打桩的停锤标准，并且明确打桩设备及桩端进入持力层深度。

3）在施工机具的选择上应根据实际情况选择，当持力层较硬时，应选择重锤；

4）在设计桩时，往往只是考虑了桩所承受的建筑物给它的荷载，而在某些地质条件、某些环境中，桩体会受到“其它荷载”的作用，在设计时加以考虑；

5）工程各方应严格尽到自己的职责，严格按照规范要求进行施工、管理、检测等。