张国华
上海城协房地产有限公司 上海 201101
摘要：本文通过阐述试沉桩施工、设计、检测过程中的动态干预和调整，结合沉桩压力和承载力分析，对试沉桩在工程建设中的作用和桩基优化复制性进行了分析，强调了工程试沉桩和试桩对桩基设计的重要性。
关键词：试桩 优化 干预 分析
引言：
工程项目建设是一个国家经济发展的重要表现，随着多年的城市建设和基础设施的完善，在各类建筑物、构筑物中，桩基础被普遍采用，作为检验桩基设计是否合理以及验证与地质勘察成果是否匹配的问题上，前期试沉桩也越来越得到重视，试沉桩优化也逐渐走出“省”的误区，回归优化的本来目的。
一、项目概况
上海某征收安置房工程，规划用地面积7.7万平方米，总体设计建筑面积约22万平方米，包括地上建筑面积约16万平方米，地下室建筑面积约7万平方米。拟建22栋14层高层住宅、地下车库（整体连通的地下车库，埋深约5.3m）、2栋2层沿街商业房及若干配套设施用房。
试沉桩设计为：高层抗压桩PHC400AB9528，地库抗压抗拔桩PHC400AB9526。
二、试沉桩施工过程动态干预
2.1 现场施工监督和干预
1、桩压力与勘察静力触探成果不相符
在进行5#和7#楼试桩时，压桩至设计标高时，根据压桩力计算仅入层1.5m，参考临近钻孔Z24，显示此时入层深度3.5m；二者相差2m。
超送1m后终压力升至1625kN，后确认误将2个10m作为11m桩段压入。
2、解决方案
（1）实时详细记录每米压桩力，采取措施确保施工记录的实时性和准确性：沉桩前预先成套配桩→桩身标线（最后5m按500mm标线，余者按1000mm标线）→沉桩垂直度检查
（2）根据勘察报告的地层比贯入阻力，与实际压桩力进行比较，即时绘制两者的关系图。
2.2 工前试桩设计动态调整
1、论证⑦1-2层作为持力层的可行性
9#楼原定试桩位于J43孔和Z25孔之间，当沉桩至-28.45m时，压力读数1875kN，为了进一步检验压桩力，继续压送1m，当桩送至调整后标高处，终压力高达2750kN。
实时分析：
1）管桩经多压送1m后，桩底标高较原设计多进入持力层1m，根据勘察报告的地层分层，进入⑦1-2灰黄色粉砂层大概0.7m，试桩压力达到2750kN，考虑到后期施工时群桩效应，压力将超过3000kN。
2）试桩处勘探孔非沉桩最不利孔位，对于29m工程桩长，预计J44孔和Z26孔处群桩施工时终压力将达3200kN以上。
形成结论：
①对于PHC400，若桩端标高设定为-29.45m、终压力上限按3000kN考虑，显然基桩无法送至设计标高，且沉桩时伴有桩身结构损伤之隐患，以⑦1-2层作为桩端持力层不具备沉桩可行性，不予考虑。
②原定试桩已无代表性，仅作为工程桩使用，另布设PHC400AB9533作为试桩。
2、地库抗压试桩桩长动态调整
地库抗压桩试桩压力表
根据前期试沉桩优化方案，地下车库单桩竖向抗压极限承载力标准值为不小于2255kN（1200kN×1.8+95kN），根据统计结果，若桩端标高设定为-26.45m，终压力为1000~1250kN，转换系数最大达到2.3，结合柱下单桩的设计思路，采取加大桩长的优化结果。
若采用PHC400AB9532（桩长调增1m），桩端标高调整为-27.45m，计算得出单桩竖向抗压极限承载力为2289.7kN，大于2255kN。
考虑桩端约束条件，若系数为1.8，则终压力≮2255kN/1.8=1253kN≈1250kN，
经查阅前述各桩在-27.45m处的压桩力，均满足此条件。
2.3 工前试桩检测的动态干预
对于单桩承载力发挥能否达至预期，其主要因素有桩端主要约束段的土性、桩底进入持力层的深度、超孔隙水压力的消散、休止时间等等。
根据前期试沉桩优化方案，地下车库单桩竖向抗压极限承载力设计值为不小于1200kN、单桩竖向抗拔承载力设计值为275kN，拔压比仅为0.23，可知地库布桩受抗压荷载控制；因此，管桩自身质量符合要求，地下车库的单桩竖向抗拔承载力能达至设计预期。
三、试桩压桩力分析
3.1 压桩力和地层匹配分析
就沉桩可行性而言，若不考虑沉桩挤土效应，试沉桩施工即为1:1的全真检验。总体而言，终压力分布与勘察成果的匹配性尚可，典型的10#楼SZH1压桩力与比贯入阻力随入土深度发展曲线如下说明：
1、10#楼试桩临近勘探孔为Z20钻孔，曲线比对孔为10#楼J29静探孔，经查勘察报告，J29静探孔与Z20钻孔主要的遇阻层位分布深度基本一致，因此J29静探孔具备充分代表性。
2、结论：匹配性极佳。
3.2 实际终压力和理算终压力的偏离分析
通过计算各试桩理论终压力值，对比分析实际终压力值，结果如下：
1）实际压桩力小于理论计算的压桩力
2）理算终压力值与实际终压力值比值为1.01~1.84，离散性偏大，见下表：
3.3 桩基施工时工程桩终压力估算
1）群桩挤密后最大压桩阻力，统计结果如下表：
统计项目子样数最大值最小值平均值标准差变异系数
群桩效应下终压力252778kN2385kN2594kN81.8kN0.03
终压力计算值/终压力实测值最小为1.01，预估群桩挤土效应下工程桩最大终压力=2778kN/1.01≈2750kN<2800kN。
2）估算
高层住宅楼及沉桩分析试桩终压力统计结果如下表：
统计项目子样数最大值最小值平均值标准差变异系数
试桩终压力252375kN1750kN1925kN157.3kN0.08
根据上表结果，高层试桩终压力最大值为2375kN，根据工程经验，群桩挤土效应下压桩力按15%增长，预估最大终压力=2375kN×1.15=2731kN<2800kN
综上，预估群桩挤土效应下工程桩终压力≈桩材终压力上限值2800kN，桩身结构能够满足要求。
四、设计桩基承载分析
1、群桩作用效率
根据本工程勘察报告，设计采用⑦1-1砂质粉土层作为桩基持力层，对于该持力层而言，群桩效应将使其更加密实，产生致密效应，管桩的端部将增加阻力，这对于桩基的承载力来说却是有利的：群桩作用效率大于1。
2、全面桩基施工质量和桩身完整性的关系
在土对桩的支承力满足的前提条件下，大面积施工质量主要指的是桩身完整性、桩偏位两个指标。
若单桩承载力取值偏低，则用桩数增加，挤土效应加强，其对桩身结构完整性不利。当然，若承载力用得过足，可能会在桩垂直度、桩偏位等方面存在自由度偏小之情形。
五、桩基优化分析
5.1 技术判断与技术决策的短期不可复制性
对于桩基优化，简而言之，就是要确定采用的桩型、桩径、桩长，在此基础上具备沉桩可行性、满足最优承载及沉降控制等诉求，看似简单，实际上这一决策系统极为复杂，岩土工程是一门不确定的科学。
在生产实践中，我们研究各种经典概率分布推断其最优概率类型时,针对小样本，以有限比较法原理确定最优概率分布的阶数,求得数据的随机性；而且正交多项式推断方法所得概率分布函数的检验值均小于传统分布的检验值,说明所得分布更加符合岩土参数的实际情况。某种意义上讲，因桩土共同作用机理未明，所以我们并不知道样本的代表性以及偏离，所以在此基础上捕获的结果不完全是工程经验，亦有可能是经验主义。
综上所述，技术判断与技术决策对人的要求是极高的，短期内不可复制。
5.2 可复制性推广的成熟经验
1、工程技术的概念、思路
2、团队的构成
3、桩基优化流程
4、职责分工，各司其职
5、质量、质量经济、采购、成本合约、流程改进等其他管理
六、试沉桩优化后思考
社会进步的同时促使地下工程建设分工进一步细化和专业化，但各专业各自为战较为明显，统领全局意识缺乏。比如设计专业，应延伸至施工实现、客户需求及工程内在需求；比如勘察物探，应延伸至设计实现、施工需求、客户需求及工程内在需求。
工程试桩的作用在于检验、验证，既验证勘察成果，又检验设计方案，也将相对独立的各个点融合在一起进行验证，试桩是工程建设过程中的一个点，所有的桩基就形成了一个面；就像一块砖是一个点的话，一面墙就由这些点（砖）组成一样，工程建设中，人员、技术、经济、材料、方法等等都比作各个点的话，无数类似这样的点和面的集合就形成了我们需要的建筑产品，工程建设需要点面结合、以面促点、以点带面，齐头并进，推动高质量发展。
工程试桩越来越得到重视，我们不要为了试桩而试桩，更不能混淆试桩和桩基施工的概念，一定要摈弃试桩是为了省钱、优化是为了省钱的错误理念，让我们还原试桩的本来目的，积极优化试桩、利用试桩结果优化设计，使我们建设的工程项目都有一个扎实的基础。
参考文献：
【1】《建筑基桩检测技术规程》，DGJ08-218-2003，上海市建筑科学研究院，上海，2003
论文作者:张国华
论文发表刊物:《防护工程》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/29
标签：压力论文; 桩基论文; 承载力论文; 工程论文; 标高论文; 效应论文; 抗压论文; 《防护工程》2018年第8期论文;