1、工程概况

 

　　 东莞雍雅山庄城中区工程由六栋高层塔楼及一~三层商业裙楼组成，地下设一层地下室，住宅建筑层数23层，框支剪力墙结构。基础采用锤击高强预应力混凝土管桩（PHC管桩），桩径为500mm、600mm两种，十字型桩尖，桩基础持力层为强风化砂岩，单桩承载力特征值分别为2000kN、3000kN，单桩极限承载力值分别为4400kN、6000kN。地下室基坑已开挖深度约-5.5米。

 

　　 本工程我司是施工总承包单位，桩基工程由业主指定分包给专业施工单位，我司土建中标进场后，桩基工程由于前期几次打桩承载力达不到设计要求而停止施工，我司作为施工总承包单位，对前期PHC管桩承载力达不到设计要求的原因进行了研究分析，总结PHC管桩承载力与岩土地质情况的对应关系，提出处理措施，最终使桩基施工得以顺利进行。

 

　　2、场地岩土工程地质条件

 

　　 该工程场地原始地貌属低山丘陵及边缘地带地貌单元。场地上部土层由填土层、上层粘土层、中细砂层、淤泥层、下层粘土层、残积粉质粘土层组成，场地内土层分布及土层厚度变化非常大，有的区域各种土层均有分布属软弱土或中软土场地类型，有的区域仅有残积粉质粘土层分布属中硬土场地类型，原有的勘察资料揭露到的基岩层主要是全风化岩、强风化岩、中风化岩，仅少量钻探揭露到微风化岩且埋藏很深，场地下部基岩为侏罗系砂岩，有的区域强风化砂岩层厚达10米以上，有的区域全风化岩层及强风化岩层很薄。

 

　　3、试桩情况及单桩竖向抗压静载试验结果

 

　　 本工程分别于2008年8月和2008年12月—2009年2月进行试打桩，对其中的四支PHC管桩进行单桩竖向抗压静载试验（静载试验结果详下表），试桩情况如下：

 

　　 第1次试桩：2008年12月于2座住宅场地试打600mm直径PHC管桩1支，静载试验测单桩极限承载力QU≧6000KN，单桩承载力特征值>3000KN满足设计要求。该桩施工时引孔8米深，打入土中长度9米。

 

　　 第2次试桩：2008年12月于5座住宅场地试打600mm直径PHC管桩多支，2009年2月静载试验检测其中的5A6034＃桩、5A6061＃桩的单桩极承载力QU=4800KN、2400KN（<6000KN）均不满足设计要求。该次试桩未引孔，5A6034＃桩端入土12米，5A6061＃桩端入土13米，5A6034＃桩成桩后约20天，静载试验检测前半个月，进行了复打，复打入土36公分。5A6061＃桩未作复打。

 

　　 第2次试桩：2008年12月于5座住宅裙楼场地试打500mm直径PHC管桩多支，2009年2月静载试验检测其中的5A5031＃桩的单桩极限承载力QU=3520KN（<4400KN）不满足设计要求。该部分桩施工也未引孔，桩长14米左右，未作复打。

 

　　4、本工程PHC管桩试桩承载力问题初步分析

 

　　 对于试桩单位的单桩竖向静载试验结果，我们根据原勘察报告和试桩的施工记录对四支试桩的承载力进行初步分析，1#桩承载力满足设计要求合理并正常的。

 

　　 第2次试桩结果看，三支桩承载力均不满足设计要求既不合理，也不正常。从以往施工经验来看，PHC管桩很难打入强风化砂岩层如此深度，因此初步判断原勘察资料应存在偏差或错误。

 

　　5、PHC管桩承载力问题的进一步研究分析

 

　　 1）经与建设单位、设计单位会议沟通，我司提出对本工程6座塔楼进行补充勘察的建议，以获取更为准确的地址勘探资料，进一步摸清地质情况。

 

　　 根据补充勘察结果，在钻探深度范围内，场地基岩为侏罗系泥岩或泥质粉砂岩，两种岩石呈互层或相互掺杂。

 

　　 2）勘探结果初步分析

 

　　 经过对补充勘察的岩土层情况进行仔细分析，认定本工程拟建场地不同区域岩土情况差异较大，整个工程场地的岩土地质情况复杂，表现为三个方面：（1）场地的基岩有泥岩和砂岩两种（而非原勘察资料表述为全部是砂岩）；（2）强风化泥岩层分为土状强风化岩层和块状强风化岩层，部分场地土状强风化泥岩层厚度较大，而部分场地仅有块状强风化砂岩层；（3）整个场地的地质情况复杂，土层和岩层的分布变化极其复杂，硬土层、软土层的分布情况差别非常大，全风化岩、强风化岩的埋深和厚度变化很大，泥岩质基岩、砂岩质基岩的分布具有区域性。

 

　　 2）根据补充勘探资料分析静载试验值差异的原因：

 

　　 本工程两次试桩静载试验检测的基桩分别位于岩土情况完全不同的场地上：

 

　　 第1次试桩的1#位于座住宅场地区域，属上述第一种岩土的质情况。根据补充勘察报告和锤击高强预应力混凝土管桩施工记录表，1#桩桩端已进入中风化砂岩层，虽然该桩稍短，但桩端阻力足够大，以桩端承载力为主，故桩承载力可以满足设计要求。这与以PHC管桩桩工程经验相符——PHC管桩桩长8米以上，桩端进处强风化砂岩并接中风化岩（或进入中风化砂岩），单桩承载力特征值一般大于经验估算值。

 

　　 第2次试桩的5A6034#桩、5A6061#桩、5A5031#桩位于5座住宅场地区域，属上述第二种岩土地质情况。根据补充勘察报告和锤击高强预应力混凝土管桩施工记录表，5A6034#桩、5A6061#桩、5A5031#桩端岩土层为土状强风化岩泥层，虽然桩长度稍长，但桩端阻力不足，桩身床摩阻力也不大，故该部分桩的承载力达不到设计要求。

 

　　 3）从理论上分析承载力的差异

 

　　 根据地基土的物理力学指标与承载力参数等经验公式估算单桩承载力特征值，采用广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ15-31-2003的相关公式进行理论计算分析，可以知道，1#试验桩的桩端持力层为中风化砂岩，基承载力试验结果及理论计算结果均满足设计要求。而5A6034#桩、5A6061#桩、5A5031#桩试验桩的桩端持力层为土状强风化泥岩，基承载力试验结果及理论计算结果均不能满足设计要求。

 

　　 4）从群桩效应方面分析

 

　　 第1次试打的PHC管桩的数量较少，未产生明显的挤土效应而使管桩上浮，桩的承载力没有降低；第2次试打的PHC管桩的数量较多，在4座、5座、6座场地上共施工1000多支桩，属于大面积密集桩群，场地表土层均较坚硬，产生挤土效应而使管桩上浮，桩的承载力有所降低。挤土效应是造成第1次试桩承载力不足的一项因素，故两次试桩PHC管桩承载力有差别。

 

　　 5）从桩头防渗措施方面分析

 

　　 因第2次试打的PHC管桩的桩端未采取有效的防渗措施，闭口桩沉桩后一定时间由于桩端构造隙浸水导致强风化泥岩层软化，承载力降低。第1次试打的PHC管桩的桩端为中风化砂岩，不存在岩层遇水软化问题。岩层遇水软化问题也是造成两次试桩PHC管桩承载力有差别原因。

 

　　 6）总结分析并提出解决方案

 

　　 综合以上分析，针对本工程PHC管桩承载力差别大的原因，提出了相应的解决方案：

 

　　 1）两次试桩场地位置不同，桩侧土层及桩端岩层差异大，桩端基岩岩性不同是造成本工程PHC管桩承载力差别大的主要原因。

 

　　 对于类似本工程拟建场地PHC管桩基础，上部和下部岩土层差异大，设计和施工桩端持力层宜选择同一岩层。对于桩长10米左右，强风化岩层厚度大的PHC管桩基础，应特别注意强风化岩层的差异性，勘察资料可能未对厚度大并有土状和碎块状之分的强风化岩层进行分层，桩端位于土状强风化岩层或碎块状强风化岩层的承载力会有较大差别。厚度大的强风化岩层往往存在软夹层或硬夹层，同样也会造成PHC管桩承载力差别大的问题。

 

　　 2）对于大面积密集桩群，PHC管桩的数量大，场地表土层均较坚硬，打桩产生挤土效应使管桩上浮，桩的承载力会显著降低。挤土效应是造成第1次试桩承载力不足的一项因素，故两次试桩PHC管桩承载力有差别。

 

　　 PHC管桩基础施工应加强桩顶上涌和水平位移的监测，PHC管桩基础设计宜采用预钻孔沉桩或采用挤土效应较小的开口型桩尖，桩中心距应调整为四倍桩直径（4D）左右。

 

　　 3）PHC管桩桩端位于强风化泥岩层或强风化砂岩层，桩端应采取防渗措施，防止桩端构造缝隙浸水导致强风化岩软化，可在沉桩后立刻灌入微膨胀性混凝土至桩端以上2m高。类似本工程的场地采用开口型桩尖，既可减小挤土效应，桩管内形成的土这种塞也可防止桩端构造缝隙浸水导致强风化岩软化。

 

　　6、结束语

 

　　 由于我们采取的技术措施和方法有效可行，使得本工程的预应力管桩施工顺利并经静载和低应变检测合格，缩短了工期、节约了成本，达到了预期的效果，并经过认真总结形成了关于复杂地质条件下的PHC管桩施工技术，希望能给往后类似工程的施工提供借鉴作用。