摘要：软土地基土质较差，PHC桩身范围一般处于粉质粘土，或者淤泥质粘土层中。这类软土层一般处于饱和状态，土体本身透水性极差，抗剪强度很低，处于高流动，高敏感状态。在桩体打压的过程中，桩体不断挤压土体，使其内部不断积蓄能量。当在基坑开挖过程中，处于上部桩体的土被挖走，对下部软土的约束作用减小，高流动性的土体产生涌动来释放能量，对桩身造成挤压。但是处于桩身下部的土体依然处于高压缩状态，这样上下部就会产生剪切作用。即使是同一标高处的土层，由于压力释放极度不均匀，也会产生不同程度的剪切力。本文回顾相关施工过程，分析主要原因，以供类似地质和施工工艺的项目参考。
关键词：预应力管桩；软土地基；土方开挖
背景：广州南沙横沥镇灵山安置区（一期）工程占地面积53860（包含小学幼儿园）平方米，建筑面积157913平方米，包括5栋9座30层建筑（1#楼、3#楼、4#楼、5#楼、10#楼）、肉菜市场4层（2#楼）、地下室为一层，面积31101㎡。采用锤击预应力管桩（PHC桩）基础，设计等级为甲级，桩径为500 mm、600mm，桩型是AB型，壁厚分别是125mm、130mm，桩端支承于强风化岩层，单桩竖向承载力特征值分别为1750kN和2800kN，设计桩长约45～55米，总桩数2581根，其中抗拔桩（桩径500mm）1465根，塔楼工程桩（600mm）1113根。设计要求：单桩静载试验加载极限承力为3500kN和5600kN，抗拔力承载力设计值为300kN。
原始地面标高5.5米，基坑开挖深度2.9米（电梯基坑约7米），工程采用先打桩后开挖的施工工艺。由于开挖工艺和分层不当，且开挖期间时值广州的雨季，土方开挖过程中，导致1#、10#、3#、4#楼等区域管桩偏位或断裂101（未包含三类桩）根，后经各参建单位讨论研究，设计出具了的补桩方案进行补桩（补预应力管桩142根、钢管桩6根）。事件造成直接经济损失约200万，工期延误约3月。
一、工程的地质条件
拟建场地原为珠江三角洲冲～洪积平原地带，交通较便利，地面平坦，已完成钻孔孔口高程在4.17～5.44m之间变化。其基岩主要为下燕山期的花岗岩，近场区主要地质构造有北侧东西向的范湖断裂。
勘察表明，拟建场地的地层按地质成因依次分为：上部第四系覆盖土层主要有人工堆积成因的素填土，海相沉积成因的淤泥，冲～洪积成因的粉细砂、中粗砂、砾砂、淤泥质土、粉质黏土、圆砾，残积成因的砂质黏性土等；下伏基岩为燕山期的花岗岩，自地面向下各层情况如下所述：
1）素填土：灰褐色，稍湿～很湿，局部饱和，松散，主要由黏性土、砂土等组成，局部夹较多耕植土，含植物根茎，部分钻孔揭露0.1～0.4m厚的混凝土面层。平均厚度0.5～1.5米。
2）淤泥质土：灰黑、黑色，饱和，流塑，以粉黏粒为主，含有机质和贝壳，局部含较多粉细砂，夹粉细砂薄层，局部夹淤泥质土。平均厚度20米左右。
3）粉细砂、中粗砂层。
4）全风化花岗岩：褐黄色，原岩结构基本破坏，但尚可辨认，岩芯已风化成坚硬土状，有残余结构强度，风干易开裂，遇水易软化、崩解。
5）强风化花岗岩：褐黄、青灰色，风化强烈，裂隙很发育，原岩结构大部分已破坏，矿物成分已显著变化，岩芯多土状、呈半岩半土状，局部为碎屑、碎块、大块状，遇水易软化、崩解。
本工程持力层在强风化岩层，深度约50米。
二、施工工艺的选择
本工程桩基施工前，为了论证采取先开挖后打桩，还是先打桩后开挖的施工工艺，参建各方考察了南沙区类似项目，所考察的项目采用先开挖基坑土方，换填桩机持力层后再打桩的施工工艺，桩基质量控制较好。考虑到在软弱土层中需换填足够厚的砖渣等持力层，以满足桩机行走，造价高；且施工单位为了追求开工前期出产值，所以本工程采用了先打桩，后开挖土方的施工工艺，编制了详细的土方开挖方案并组织专家论证。
三、桩基存在问题处理情况
一是土方开挖过程中难以严格按分层厚度来开挖，因为表层承载力好的土层被开挖后，下面的土承载下降明显，不便于开挖机械和运输车辆行走，如增加换填层，挤压后也容易导致管桩偏位；二是如果不分层开挖，则放坡距离太大，增加坡度则流塑状淤泥整体滑动容易挤偏桩位，且在密集的桩间作业，开挖机械容易挤压到已施工的混凝土管桩。
1.760/762/47号偏斜桩情况说明：三根桩偏斜严重，超出相关规范要求，由于管桩靠近塔吊位置，为了保证施工安全及现场施工工作面限制，协调施工单位、设计单位进行沟通，采取了补打钢管压浆桩处理。
处理情况：760#①设计变更G-04、G-03、G-06；②详见-水泥、钢管第三方检测报告；③详见-补桩检测方案讨论专题会议纪要GD220241-023中考虑760#属于裙楼范围，同意不进行承载力检测。
2.二区、五区、六区偏斜桩、Ⅲ类桩情况说明：
小应变检测显示二区、五区、六区Ⅲ类桩桩号为A344、A348、A414、A422、B502、B503、527、652、43、44、45、668、289、292；超出规范偏位值桩号为812、781、A283、A300、61、62、63、A344、A348、A422、169、43、44、45、289、292、668、B502、B503、652、532、649、650、B544、B545、B504、B505、651、653、355、357。
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处理情况：①详见-穗南湾纪【2015】44号：3#、4#楼区域三类桩、偏位超规范桩按照补桩图纸进行补桩；②详见-设计变更G-06、设计变更G-06a；③详见-小应变检测报告显示合格；④因挤土效应部分补桩未达到原桩底深度，超过3m时，通过高应变检测（10%）确定⑤详见-补桩检测方案讨论专题会议纪要GD220241-023中补A300与周边一根已做完静载实验合格桩位承台相连后承载力满足设计要求、补A414、补A422（补A422做完高应变检测显示合格）
3.3#楼电梯井Ⅲ类桩情况说明：
3#楼电梯井12根桩，其中B546、B549、B550、B551、B554、B557#桩小应变检测报告为Ⅲ类桩，桩身结构完整性显示面层第一节管桩焊缝接口有明显异常。
处理情况：①详见-3#楼电梯井承台桩基质量专题会议；②详见-高应变检测报告；③详见-设计单位出具的3#楼CT12桩承台桩承载力符合验算承载力能满足结构受力要求；④详见-CT12桩承台三类桩处理建议做加压灌芯处理；⑤详见-加压灌芯处理方案。
4.七、八、九、十区中在小应变检测中，桩身明显异常，结果显示为Ⅲ类桩（桩位偏差、垂直度满足规范要求）共16根，七区2根、八区1根、九区9根、十区4根；其中七区为：115、117；八区为：1091；九区为：467、471、661、662、663、667、669、671、补579；十区为：291、586、902、956；
处理情况：根据设计出具的《横沥镇灵山安置区4#楼A344、A348、A414、A422桩Ⅲ类桩处理建议》对该类问题桩进行加压灌芯补强，确定管桩全长范围的缺陷部位，并在管桩内做钢筋混凝土灌芯处理，灌芯长度为：从桩顶至桩身最后一个明显缺陷面以下3.0米。
5.九区、十区的桩检测中发现Ⅲ类（桩位偏差超过规范要求）桩共计24根，其中九区12根，十区12根。分别为十区：586、705、706、712、714、716、815、818、817、498、499、500；九区：337、338、339、340、355、357、363、365、457、459、460、371。
处理情况：根据《关于广州南沙横沥镇灵山安置区一期工程桩基质量的专题会议纪要》珠监专字【2015】20号，此类桩认定为废桩；由设计出具的补桩图G-05（10#楼）和G-07（1#楼）的要求进行补桩；补桩根数分别为十区：D1-D24号共计24根桩；九区：C1-C88号共计88根桩。
四、建议
广州市南沙区位于珠江三角洲冲～洪积平原地带，地基软弱，如何在施工过程中综合工期、造价等因素合理选择桩基和土方施工工艺非常重要，工艺选择不当目标和效果将适得其反。本文总结该项目在施工过程中出现的问题和教训，给类似项目提供借鉴。
（一）条件允许时，优先考虑对施工场地进行软基处理，软基处理方式可以采用真空处理、堆载预压或直接打设水泥搅拌桩，在此前提下，建议采用先打桩后开挖土方的施工工艺。
（二）工期紧，成本投入不足时，可以考虑先开挖土方，并采用砖渣等承载力较好的材料对基坑底软土进行换填，以提供桩机施工条件。
（三）确定合理的打桩顺序
要根据桩的密集程度及周围建（构）筑物的关系，合理安排打桩顺序。
（四）控制土方开挖工程
（1）对于工程量较大的场地，应该划分区域施工。施工前应对施工区域内的障碍物进行清理。施工区域附近受到施工影响的建筑物、管线应事先查明，委派专人负责采取加固和监测措施，防止发生意外。运土车行驶路线设置于基坑外的市政道路范围内，严禁道路外行驶；若因条件所限挖机和运土车辆须设的临时行进路面采用砖渣填实且临时行进道路要远离桩基；有条件时，要尽可能采用小型的长臂挖土机械和运输车辆，以免对基坑带来不利影响。
（2）在毗邻边坡打桩时，应随时注意打桩对边坡的影响。
（3）严格遵照施工组织设计开挖方案，大小开挖机型相互配合，严格按分层厚度开挖、不得超挖，必要时机械与人工相配合。
（4）挖土机和运土机械在路基平面上行走，应设立指挥。挖土过程中严禁机械碰撞工程桩或太靠近工程桩，严禁超载，挖至设计标高以上30cm改用人工修土并且修土一块垫层及时施工一块，以避免因土体卸荷后而产生的压力差造成涌土等不良现象。
（五）合理的打（压）桩流程
（1）首先确定施工前已打试桩，试桩数应满足工程要求，并且确定贯入度及桩长，并校验打桩设备和施工工艺及技术措施是否符合要求。
（2）根据桩位平面图、总平面图及建设方提供的坐标控制点进行桩位测放。
（3）多段桩施工时，可采用端板焊接连接接桩。
（4）压桩应连续进行，当压桩力已达到两倍设计荷载或桩端已到达持力层时，应随即进行稳压。当桩顶高出设计标高须截桩时，宜采用机械切割，应先将不需要截除的桩身端部用钢抱箍箍紧，然后进行切割。严禁用大锤砸。
结论
（1）随着开挖的不断进行，围护桩的变形不断增大，桩体水平位移最大值位置逐渐下移，直至开挖完成后趋于稳定，最后呈两头小中间大的“胖肚”形。
（2）地表沉降沿基坑边沿形成近似于抛物线形的沉降槽，各开挖阶段沉降曲线分布趋势一致，且随着开挖深度的增加而增加；开挖完成后，地表沉降最大值发生在距基坑边约（1/3～1/2）h的位置，随后远离基坑边沿方向逐渐减小，最终趋于定值。
（3）在开挖深度不大时，坑底土体发生弹性变形，呈中部大两边小的反“锅底”形；当开挖达到一定深度时，坑底土体出现塑性变形，隆起量逐渐发展为两边大中部小的分布形式。
参考文献：
[1]张斌.房建工程施工中桩基支护的施工技术管理[J].海峡科技与产业，2017（08）：188~189.
[2]刘霞辉.房建工程施工中桩基支护的施工技术管理[J].城市建设理论研究（电子版），2017（21）：143~144.
[3]马崇伟，王中原，王英杰.房建工程施工中桩基支护的施工技术管理[J].城市建设理论研究（电子版），2017（09）：196.
[4]曹雄伟.试分析房建工程施工中桩基支护的施工技术管理[J].绿色环保建材，2016（09）：86.
论文作者:赵云辉
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/11
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