深厚软基处理对建筑管桩基础施工的影响

深厚软基处理对建筑管桩基础施工的影响

雷金泉

360111197410060013

摘要：在建筑施工过程中，软土地基会影响着施工的质量，会给工程带来很大的危害。以某沿海城市办公楼项目为例，阐述深厚软基采用塑料排水板堆载预压处理中所产生的沉降及水平位移变化，及软土性质在处理前后的土工试验对比。通过实际建筑基础的病害现象，分析塑料排水板堆载预压软基固结过程中对建筑预应力管桩基础的影响及作用。提出切实可行的解决方法及应对措施，为类似工程在今后的设计、施工及项目管理提供参考。

关键词：深厚软土；排水固结堆载预压；建筑基础病害；软基固结沉降

引言

在我国沿海地区，特别是长三角和珠三角地区，海相、湖相等淤泥质软弱土层分布广，存在厚度大、含水率高、压缩性高、埋藏浅等诸多对基础工程不利的特点。这些地区路基采用塑料排水板堆载预压进行深厚软基处理，有较成熟可靠的应用经验。预应力管桩基础具有成桩质量可靠、施工速度快、可集成化工厂加工制作运输、承载力高、工程造价低等诸多优点，成为广泛采用的一种基础形，但在近年来的大量工程应用中，也逐渐暴露出一些实际问题。本文结合某沿海城市办公楼项目具体工程案例，就预应力管桩在应用中产生的实际问题进行深入分析和总结。

1桩基础有关概述

桩基础作为桩与桩相互联系的重要基础组件，本身有着良好的重力承载性能。桩基础因其具有良好的承载性能，在建筑施工中的应用极为广泛，受到建筑业的喜爱。在建筑工程施工过程中，应用桩基础技术可以极大地降低建筑物对岩石压力的影响，进一步提高建筑物自身质量与安全。但在实际施工过程中极易因地质、自然环境等多种因素影响而引发各类问题，而桩基础的应用可以很好地应对这些问题。桩基础构造对桩基础承重力有着决定性的作用，科学合理地对桩基础结构进行设计，可以有效降低基础沉降和倾斜等现象的发生，又极大提升建筑基础的整体稳定性，这对于延长建筑物的使用寿命具有十分积极的促进作用。桩基础的形式多样，从高度上来看有高承台桩和低承台桩之分；从成孔方式的不同来看，又可以划分为挤土桩、非挤土桩与部分挤土桩。

2工程概况

2.1建筑工程设计

工程建设用地43200m2，拟建建筑为七层办公建筑（裙房为二层），各层高约3.9m，建筑总高27.3m，建筑面积15673.6m2，为现浇钢筋混凝土框架结构，抗震设防分类标准为乙类，框架抗震等级为一级，基础设计等级为乙级。该工程框架柱脚内力较小，多数约2000～3000kN，最大6500kN。桩基础采用预应力混凝土管桩基础。桩型为国标PHC500AB125，桩长45～50m。桩端持力层为中风化花岗岩层，设计桩基承载力特征值不小于1300kN，管桩总数280根。基桩上部设计多桩承台，承台顶面双向设置基础联系梁。桩基础在整个场地软土地基排水固结堆载预压完成后进行施工。

2.2深厚软土排水固结堆载预压

软基处理设计工程场区采用塑料排水板堆载预压（超载1.5m）。平整场地后，场区范围内打入塑料排水板，打设深度30.0m，按正三角形布设，间距1.1m。设置厚0.5m水平向中粗砂排水垫层，排水垫层宽度远大于40.0m，为保证水平排水效果，在场区内均匀布设6个集水井并采用水位自动控制水泵抽水。堆载材料采用普通碎石素土，堆载高度不小于5.0m，分五层进行逐级施加至场地地面设计标高（桩基施工作业面标高）。设计文件中明确，监测数据达到连续3个月软基沉降小于5mm/月后，方可进行预压卸载及下一步施工工序。

3工程病害原因分析

因桩基静压法施工以压力控制为主，较多桩的桩尖未进入中风化花岗岩持力层。压桩作业时土体对桩产生正摩阻力，压桩完成后随着土体中空隙水的排出，土体出现下沉，软土在固结沉降阶段土体对基础管桩产生了较大负摩阻力和水平推力。压桩时提供正摩阻力的土体反而开始对工程基桩产生不利的、较大的下拉荷载作用（也称作负摩阻力）。这种附加的下拉荷载与上部结构荷载的共同作用下，桩基产生了不同程度的沉降。再加上土体中空隙水分布的不均匀性，土体在固结过程中因为有水平位移，所以还对工程基桩同时产生水平推力。对单根基桩来讲，轴心受压承载力一般都较高，轴心受拉承载力较低，在上述拉应力和水平推力的共同作用下极易对桩产生破坏，尤其是桩接头处是受拉承载力的薄弱环节。通过高应变检测中基桩出现严重缺陷位置，与桩基施工记录的资料显示的桩接头位置，比较吻合这一现象，也进一步得到证实。

4经验与教训总结

4.1软基处理稳定性评价设计

文件中明确，堆载预压处治设计卸载标准为连续3个月软基沉降小于5mm/月，但在工程实施过程中未落实。深厚软基堆载预压处理过程中必须对深层软土沉降、深层软土水平位移及孔隙水压力进行定期监测，并需在下一步施工工序开展前对软基处理的稳定性进行评价，以消除软土在固结过程中对预应力管桩产生的不利作用。

4.2合理安排软基处理施工和工程

基桩施工时间本工程的质量病害原因在于对软基处理的认识不足，整个项目的工期安排不合理。一般深厚软基固结排水法堆载预压都需要至少约一年时间，固结沉降才会趋于相对稳定。尽管本工程软基处理时间将近一年，但由于现场缺土，堆载预压时间大大滞后等，延长了排水固结时间。在处理后的软基上进行打桩作业时，涉及勘察、设计、施工、监测、管理多方单位，需项目投资方精细统筹、协同管理。

4.3重视深厚软基地区桩基施工质量

当拟建场地无成熟桩基施工经验时，为保证桩基施工质量，需特别重视桩基施工前的试桩工作。试桩工作内容包括对桩端持力层、单桩承载力特征值等参数的最终确定，同时也需对预应力管桩沉桩方式及控制指标进一步明确。试桩时，需根据场地条件、工程特点、施工前沉桩工艺试验、管桩截面尺寸及强度综合考虑。预应力管桩沉桩方式一般分为静压桩和锤击桩。当选用静压桩时，需通过试桩工作确定压桩力、终压力值、终压次数、稳压时间、桩端持力层承载力等重要参数。当选用锤击桩时，需通过试桩确定桩锤的类型、重量、锤击施工工艺、最后贯入度、承载力特征值、持力层土性及进入深度等重要参数。当桩进入硬塑-坚硬黏性土、密实状砂卵石和砂层、强风化岩、中风化岩、微风化岩层等土（岩）层采用锤击、振动沉桩出现困难或无法顺利施工时，宜采用预钻孔植入法辅助锤击沉桩。试桩完成后达到设计及相关规范要求，施工工程桩时应严格按试桩所获得的参数进行质量控制，确保工程桩的质量。

结束语

深厚软基的堆载预压处理与基础工程预应力管桩在我国沿海地区应用都很广泛，本工程案例具有一定代表性，通过对工程案例的病害分析及软基在固结过程土体对基桩的不利作用分析。在工程实际应用中，需特别重视软基处理过程中的跟踪监测、软基沉降和水平位移的稳定性评价、不同工种施工的进度规划及统筹性管理、桩基施工前的试桩工作、充分考虑软基工后沉降对预应力管桩产生的负摩阻力。如果把控好这些关键节点，将深厚软基处理过程中的不利因素有效避免，也必将使类似工程建设更加安全、经济、高效。

参考文献

[1]郭洪艳,许金利.高层建筑地基基础和桩基础土建施工技术研究[J].现代工程科技,2022,1(02):30-32.

[2]李敬全.桩基础施工技术在建筑工程中的应用[J].大众标准化,2022(19):37-39.

[3]吴彪.桥梁桩基加固技术与基础再利用分析[D].华中科技大学,2021.

[4]张金国.建筑桩基础施工技术问题与措施[J].中国建筑金属结构,2021(03):138-139.

[5]区琰安,陈涣景.工业厂房地基基础与桩基础土建施工技术分析[J].中国建筑金属结构,2022(01):50-51.