中外建工程设计与顾问有限公司 安徽合肥 230011
摘要：高层建筑采用高强预应力混凝土管桩（PHC）基础十分常见，但是管桩作为深基础，在设计施工中受到周围环境影响较大。高层建筑往往高度较高，自重也较大，导致管桩基础遇到特殊情况时处理起来难度也相应增大。在实际工程施工过程中遇到特殊类型的问题，作为工程设计人员应当根据实际情况和国家规范，结合受力分析和施工技术因地制宜的提出设计变更和处理方法，确保工程处理的安全性和可行性。
关键词：建筑结构基础设计；高强预应力混凝土管桩；人防竖井
引言：近些年随着城市建设的深入，许多工程建设中遇到了人防工程，在施工过程中遇到的人防工程使工程的设计和施工变得较为复杂。本文结合实际工程介绍一种处理方法，广大的设计人员和施工人员遇到类似问题时，可以参考和借鉴。
1 工程概况
安徽省江南某城市的住宅小区，一期建设建筑面积35万平方米，地下一层地下室将各主楼连为一体，地面以上住宅30~34层。该地区高强预应力混凝土管桩为限制使用桩型，在使用前经过了当地专家的论证，专家意见认为该项目可以使用管桩作为基础。使用前建设单位组织相关单位进行了试桩及单桩静载荷试验，给设计单位出具了检测报告，竖向单桩承载力特征值Ra=2200Kpa，桩端进入强风化岩层，桩长20~21米。
2 场地地质情况
拟建场地原主要为棚户区有较多低层建筑物，现经拆迁后场地内有较多建筑垃圾，场地高低不平。其地貌单元属河漫滩与一级阶地交界处。
第①层杂填土：杂色，松散～中密状态。近期堆填，时间不大于3年。该层主要由建筑垃圾、生活垃圾和少量粉质黏土组成。场地内均有该层分布。
第②层粉质黏土（Q4al）：灰～灰黄色，可塑状态。土切面稍光泽，无摇震反应，韧性、干强度中等。拟建场地局部缺失。揭露层厚0.50～3.20m，揭露层底标高4.40～7.50 m。
第③层淤泥质粉质黏土（Q4al）：灰色，流塑状态。局部夹薄层粉砂，土切面稍光泽，摇震易变形，韧性、干强度较低。
第④层粉质黏土（Q3al）：灰绿～黄褐色，硬塑状态。主要由粉质粘土组成，局部夹黏土、粉土。土切面稍光泽，无摇震反应，韧性、干强度中等。
第⑤全风化闪长斑岩（K）：黄白色，中密～密实状态。风化蚀变强烈，结构基本破坏，主要由风化碎屑组成呈碎屑状、砂砾状，局部呈土状。遇水易软化现象。
第⑥层强风化闪长斑岩（K）：黄白色，风化蚀变强烈，结构大部分破坏，矿物成分显著变化，风化裂隙很发育，岩芯呈碎块、短柱状、柱状。手掰易碎，遇水易软化。干钻不易钻进，泥浆钻进进尺较快，强度较低。场地内均有该层分布。
第⑦层中风化闪长斑岩（K）：黄白～浅黄色，局部为灰绿色。斑状、中粗粒结构，块状构造，岩体结构部分破坏，沿节理面有铁锈色次生矿物充填，风化裂隙稍发育，岩芯较完整，呈短柱状，少量长柱状，主要矿物成分为：长石、角闪石，云母，岩芯局部可见绿泥石化蚀变。场地内均有该层分布。岩石坚硬程度：较软岩。岩体基本质量等级分类：Ⅳ类。
实际开挖基坑底面基本处于第③层淤泥质粉质黏土，根据专家意见本工程使用静压桩施工工艺前需要做场地硬化。在开挖即将完成尚未做场地硬化时发现人防竖井。
3 人防竖井情况
人防竖井在该小区18#楼（31层剪力墙，地下一层）南侧，竖井内壁直径4.80米，壁厚0.4米，口部用钢筋混凝土盖板覆盖，竖井从井口至井底垂直深度48米。经相关单位确认，此人防结构已经废弃，施工时可自行处理。施工单位组织人员现场勘查，该竖井底部已经进入岩层约27米，底部横向有一条3米高巷道，井底有少量积水。根据人防设计院提供图纸，待建区域无浅层巷道。通过平面放线及桩基定位，有3根基桩桩落入人防竖井内，有4根基桩桩与人防竖井侧壁重叠（如图1）：
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经过设计计算复核，基桩做局部调整，原桩基布置可调整为图2的布置形式，重叠处的4根基桩有1根调整至人防竖井以外，其余3根基桩调整至人防竖井内，此时有6根基桩落入人防竖井内部。
4 处理措施的选择
现有的参考文献提及遇到人防结构处理方式一般为跨越，转换梁法，或者是填塞等方法。大部分是浅层人防，像本工程竖井垂直深度48米是比较少见的。竖井侧边横向的巷道，因其深入岩层较深（桩端以下26米）且横截面不大，对本工程的桩基的影响可忽略不计，主要要处理竖井范围内的桩基。在对现场充分勘查和探明后，结合相关技术条件本工程的处理相关技术人员提出如下做法：
1）采用加厚筏板跨越的方法，因竖井上方存在两片接近100米高的剪力墙，集中力太大，同时筏板对相邻基桩的影响难以准确评估。
2）采用整体填充混凝土的做法，使原竖井形成一根巨大的混凝土灌注桩。理论上采用混凝土灌注桩的做法在竖向承载力方面是可以满足要求的，但是后期对此超大直径的灌注桩的检测是建设单位难以接受的。
3）采用多根直径800灌注桩承受竖向荷载的做法，浇筑一段，采用中粗砂填塞一段直至设计要求标高。此时的桩基竖向承载力类似于人工挖孔桩。此法合理性和安全性均可满足要求，就是施工速度较慢，后期需要另外增加一种桩型的检测。对于工期和项目费用支出都是不利的。
4）根据设计人员计算复核，管桩可调整为图2所示位置。采用强度等级为C15的素混凝土将竖井填充一部分，预留长度与周围管桩的长度相同，在竖井范围内混凝土上植入图示高强混凝土管桩。此法不增加新的桩型，可以统一检测和施工。
相比较而言，方法4最符合现场要求和工程建设的需求，各方均表示满意。
5 处理措施的深化及实施
根据现场的实际情况，将上述方案4做如下进一步深化：
1）人防竖井底部横向巷道采用钢板封堵，底部积水抽完后将底部泥浆清理干净；
2）采用强度等级为C15的素混凝土填充竖井，浇筑25米后按照平面定位植入高强混凝土管桩，然后再浇筑1.0米强度等级为C15的素混凝土；
3）由此素混凝土面层向上采用中粗砂分层压实回填，压实系数不小于0.94；
4）考虑到现场施工的诸多因素，对后植入管桩的稳定性采取加强措施，采取每间隔6米距离，浇筑200厚强度等级为C25的混凝土厚板，内配10@200双层双向抗裂钢筋约束管桩；
5）采用了厚板约束管桩的方式要人防竖井内部有多根管桩，在承受竖向荷载时可能通过厚板形成整体受力。尤其是在做静载荷试验时会导致数据的不真实，因此要求混凝土厚板与高强管桩接触面采用油毡隔开；
6）对于凸入上部筏板内的人防竖井井壁予以凿除，并从垫层向下凿除300mm，然后用压实系数小于0.90的褥垫层垫至垫层底面标高。此举是为了防止人防井壁直接传递竖向力导致与力学模型产生较大差距；
7）施工完成后应对人防竖井内的管桩进行全数小应变检测，并由现场各责任主体单位随机抽取一根进行单桩竖向抗压静载荷试验。
根据上述意见，要求施工单位严格控制施工质量。在桩基施工完成后按设计要求进行单桩竖向抗压静载荷试验。因为没有增加新的桩型，桩长等基本条件也没有变化，试桩数量可以不用增加；为稳妥起见，在规范要求数量之外在人防竖井范围内增加一根管桩做静载荷试验。
桩基施工完成以后，桩基检测结果完全符合设计要求。现该小区已经整体交付使用，效果良好。
6 结束语
在建筑结构设计和施工过程中，遇到各种意料之外的处理情况在所难免。只有根据实际情况，结合建筑的自身特点，通过受力分析，遵循国家规范，因地制宜的提出处理和解决办法，才能使变更和处理方法符合实际具有较强的操作性,同时满足结构的安全性和经济性。
参考文献：
[1]《建筑地基基础设计规范》.（GB5007-2011）.2012.
[2]《建筑桩基技术规范》.（JGJ 94-2008）.2008.
[3]《预应力混凝土管桩》 （10G409）.2010.
论文作者:张新勇
论文发表刊物:《防护工程》2019年20期
论文发表时间:2020/3/8
标签：竖井论文; 人防论文; 混凝土论文; 桩基论文; 管桩论文; 柱状论文; 场地论文; 《防护工程》2019年20期论文;