深厚淤泥質軟土地基中PHC樁施工質量控制措施研究

何小明，劉依緣

(中國建筑第四工程局有限公司，廣東 珠海 519000)

0 前 言

PHC管樁，即預應力高強度混凝土管樁。由于其承載力高、質量可靠、工程造價便宜、對地基的受力狀況能進行有效改善等優(yōu)點，自20世紀90年代以來，PHC樁在沿海淤泥質軟土層地基中已經得到了廣泛應用[1]。但是在深厚淤泥質軟土中施工時，淤泥質軟土呈現(xiàn)出流塑飽和狀態(tài)，壓縮性強，抗剪強度低，靈敏度高，自身強度低，常會因為施工方式不當，破壞土體平衡，造成管樁的斜樁移位，嚴重會引起斷樁，影響成樁優(yōu)良率。

1 工程概況

項目位于廣東省中山市翠亨新區(qū)，屬濱海堆積地貌類型區(qū)。建筑用地面積為149 471.5 m2，建筑限高50 m。多層采用現(xiàn)澆混凝土框架結構，高層采用現(xiàn)澆框架-剪力墻、框架-核心筒結構。原場地地貌1/2為魚塘，其余為雜填土，淤泥層平均厚度19.20 m。此項目上部建筑載荷大，對沉降要求嚴格，選用預制樁基礎，預制樁選用PHC樁。PHC樁采用高標號C80預應力混凝土管樁，型號為PHC-500AB(125)-30a，管樁直徑500 mm。淤泥質土較厚，設計樁長較長，且局部強風化層厚度較薄，施工時應予注意以免造成折斷樁身或偏位。

表1 地質概況

2 影響PHC管樁施工過程中主要質量影響因素和控制措施

2.1 選擇合適的土方開挖順序

1)目前土方開挖的方式有兩種，第一種是先開挖后打樁，第二種是先打樁后開挖。若采用第二種開挖方式—打樁之后再開挖，則：①開挖過程中車輛運輸會對樁周圍的土體結構形成擾動，導致地基土發(fā)生壓縮和側向擠出變形，影響成樁優(yōu)良率；②開挖后土體會形成高低差，影響土體應力狀態(tài)，導致側向土壓力過大，土體發(fā)生流動，引起偏樁和斷樁；③高樁，個別樁未打到標準位置，比標準位置高，打樁之后進行土方開挖，機械會誤觸樁頭，產生斷樁。所以大面積土方開挖應選用第一種方式，可減少開挖過程中風險。

2)措施：首先選擇先挖后打的施工方式。挖土應分層進行，可避免土方開挖過程中對樁產生的質量風險。[2]

2.2 基坑換填

1)本項目基坑土方開挖至基坑底作業(yè)面基本均為淤泥土質，該部分換填厚度小，壓實度差，為滿足樁基施工車輛運輸，需進行施工換填。大型機械行走會對土層造成擠壓，引起斜樁。工程換填可部分消除土的濕陷性和脹縮性,減少淤泥質地基土變形量。提高地基的穩(wěn)定性，增加樁頂約束力。

2)換填壓實。土方開挖至基坑底后，采用石渣換填，該項目換填深度為0.8 m，土方開挖后立即進行換填。先換填修筑主要道路，分層施工，采用振動碾對換填土進行分層夯或壓實，增大對管樁的約束力。換填施工時應分塊設置排水溝，且組織有效排水，避免換填層積水降低土體穩(wěn)定性。

2.3 坑中坑處理

1)坑中坑施工是在大面積土方開挖和管樁施工完成之后施工。該項目坑中坑施工時存在以下風險。

(1)坑中坑支護。在地基土為深厚淤泥質坑中坑的開挖過程中，成樁的約束端被破壞和過大的坑壁位移會使工程樁產生偏位斜樁，嚴重會導致樁身開裂。所以坑中坑應當采用支護措施。坑中坑支護常采用鋼板樁支護，但是鋼板樁支護措施在該項目不適用。該項目坑中坑尺寸過大，淤泥層過厚，鋼板樁整體穩(wěn)定性和抗傾覆性差。且坑中坑土方開挖時，挖機手臂容易失誤，觸動鋼板樁支撐梁，將會破壞鋼板樁整體穩(wěn)定性，產生安全隱患。

(2)坑邊堆土控制。淤泥質土壓縮性較強，抗剪強度較低，承載力不足，在坑邊長時間堆土會導致地基土發(fā)生壓縮和側向擠出變形，樁會以堆土為中心，向兩側傾斜。

(3)坑中坑挖土機械的選擇。若使用普通挖掘機，挖掘機臂長短且自重過大，長時間站在坑邊或坑內同一位置挖土，機械的荷載過大，會引起土體應力的變化，進而破壞外坑穩(wěn)定性，導致管樁傾斜，嚴重甚至會引起斷樁。

2)坑中坑處理措施：①坑中坑支護；該項目坑中坑四周邊土體支護采用六排格柵式搭接攪拌樁進行加固，(如圖1所示)；②嚴格控制坑邊堆土，隨挖隨出土，切忌長時間堆土，開挖出來的土方應該及時采用土方車清運拉走；③坑中坑開挖選用長臂挖機，挖機停在坑邊攪拌樁加固區(qū)上作業(yè)，兩臺挖機在基坑外邊緣對向布置，兩端分層對稱開挖，避免在開挖過程中，土方形成高低差，造成擠壓，破壞土體平衡。

圖1 坑中坑支護現(xiàn)場圖

2.4 擠土效應

1)沉樁過程中樁密度越大，數(shù)量越多，擠土作用越強。在淤泥質軟土地基中，沉樁施工進度過快會使土體超靜孔隙水壓力值增加，附近土體會受到剪切破壞，增加土體變位置，導致樁體發(fā)生偏移。在土體上浮影響下，PHC管樁反擠壓受到負摩擦力影響，樁受力施打后回彈，出現(xiàn)上浮傾斜。

2)措施：①合理安排壓樁進度，放慢施工速度；②設防擠溝；③設置應力釋放孔；應力釋放孔應填充中粗砂至地面，利用砂性土的強透水性，及時消散管樁施工過程中產生的超孔隙水壓力；④選擇合適的壓樁順序，由中間向兩個方向對稱或向四周、由一側向單一方向打。先深后淺，先大后小。

3 成效檢測

該項目在樁基施工完成后，委托相關部門進行檢測，對施工完畢的樁根據《建筑樁基技術規(guī)范》(JGJ 94—2008)、《靜壓預制混凝土樁基基礎技術規(guī)程》(DBJ/T 15—94—2013)、《錘擊式預應力混凝土管樁基礎技術規(guī)程》(DBJ/T 15—22—2008)進行檢測，得出PHC管樁承載力全部滿足設計要求，其中Ⅰ類樁占96.1%，Ⅱ類樁占3.9%，未發(fā)現(xiàn)Ⅲ、Ⅳ類樁。

4 總 結

施工過程中，深厚淤泥質地基中PHC管樁施工過程中的質量控制措施。最主要分為四點：①選擇合理的土方開挖順序;②基坑換填;③坑中坑支護;④擠土效應。應在施工期間嚴格管控，不斷提高工程建設質量。

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