摘要：在经济发展的影响之下人们对于工程的质量也提出了更高的要求，预应力管桩基础凭借成本低、桩身质量较高以及施工速度快等优势在工程界得到了众多业内人士的青睐。但是预应力管桩并非在所有类型的地基中都适用，饱和高强粘土地基自身稳定性较差，作为特殊地基的典型代表，其地基处理问题一直是工程施工的难点。将预应力管桩技术应用于地基施工中，容易出现承载力不足的情况，进而影响到工程的整体建设质量，甚至会造成施工过程中安全事故的出现和工程寿命的缩短。针对于此本文就预应力管桩在饱和高强粘土地基应用失败的原因进行了分析，并提出了相应的处理措施，希望可以为工程建设粘土地基处理提供借鉴。
关键词：预应力管桩；饱和粘性土；承载能力；刚性桩复合地基
一、饱和高强粘土地基分析
1.1地基特点分析
一般来说整个施工区域内不会出现所有地层都为粘土或者其他形式的软弱地基的情况，与淤泥类的软土层不同，饱和高强粘土地基的承载力以及强度都比较高，预应力管桩施工过程中可以将桩身基础直接置于高强度的硬塑桩粘土层中，理论上来说可以满足工程的设计要求，但是由于诸多不利因素的存在实际应用效果却并不理想。饱和高强粘土层包括松散湿度较高的填土层、灰褐色的粉质粘土层、黄褐色粘土层等，粘土层下部常见含砾砂质泥岩层以及微晶结构的灰岩层等。
1.2地基施工不利因素分析
高强粘土地基会对预应力管桩的施工产生一系列负面的影响。粘土层虽然强度高，但与此同时致密性、塑性指数以及粘性都比较高，预应力管桩本身存在挤土作用，容易造成超孔隙水压力消散时间的增加，水压力的消散会对桩身周围的土地进行进一步的挤压，进而导致土地结构强度的降低和软化。高强粘土地基下层的含砾砂质泥岩层可能存在半胶结状的泥质和风化的岩块，本身的强度甚至弱于粘土地基，承载力也比较低。下卧层的灰岩虽然本身强度较大，但是地下水含量丰富，溶蚀面明显，在水的作用下容易出现软塑或流塑状的软土地层，灰岩在水的作用下会进而风化强度也会随之降低。
二、预应力管桩基础应用失败原因分析
造成高强度粘土地基预应力管桩基础应用失败的原因是多方面的。预应力管桩具有挤土效应，而对于地基的不同层次其挤土作用的影响也是不同，而粘土地基地下不同高度的地层性质也存在较大的差别，很有可能出现上部地层较为松散但下部地层致密性较高的情况。预应力管桩常采用刺入式破坏形式，容易出现侧阻和端阻不足的情况，当粘土地基的下层是富水层时就会导致管桩内部以及外围积水的增多，硬塑状粘土层在孔隙水的软化作用下成为软塑状。
结合饱和高强粘土地基的特点和预应力管桩本身的施工特点，其应用失败的主要表现为承载力不足，而造成这一现象的原因主要包括三个方面。一是工程设计人员和施工人员对于饱和高强粘土结构特征以及工程的需求认识不足，未能在预应力管桩施工时采取合理有效的地基补强措施。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆二是群桩基础的不合理选用，饱和高强粘土地基中中应用挤土效应显著且影响面积较大的预应力管桩群桩基础会造成超孔隙水压力的无法消散，进而出现土层软化强度降低的情况，可以在工程设计之初对不同桩基的特征进行对别，结合饱和高强粘土地基的特点采用没有挤土效应的人工挖孔桩。三是实际施工过程中对现场情况分析的缺乏，未经处理的饱和高强粘土地基在应用预应力管桩时，一般来说早期施工就会由于挤土效应出现地面隆起的情况，如果技术人员可以提起足够的重视对其采取恰当的处理措施，适当调整施工方法，采用引孔作业的方式降低挤土效应，就不会造成管桩基础承载力不足的情况。
三、饱和高强粘土地基补强加固处理方法
3.1传统地基处理手段的不足
复打和补桩都是常见的地基处理方法，但是这些措施不适用于饱和高强粘土地基的补强加固。复打方法无法从根本上消除预应力管桩的挤土效应，因而超孔隙水压力仍然存在，依旧会引起土层软化的抢矿，无法提高土层的承载力。此外预应力管桩的桩头往往在地下较深处，施工难度较大。补桩方法则会进一步增加挤土效应的影响面积，从而造成超孔隙水压力的产生，使得群桩效应更为明显，桩基的承载力进一步降低，因而该手段也不可行。在进行饱和高强粘土地基的处理时必须结合其特点和预应力管桩的特征对设计思路进行调整。
3.2复合地基设计
在已经施工完成的预应力管桩的基础之上，可以采用复合地基的理论来实现饱和高强粘土地基承载力的加强。预应力管桩可以作为复合地基的竖向刚性加强体，将桩基底板的上部结构分为两个单元，每个单元作为整个底板进行验算，同时结合桩顶荷载和桩间距进行计算分析确定合适的底板厚度，对承台之间桩基距离过大的部分可以采用预成孔补短桩的方式进行。针对预应力管桩桩头超孔隙水消散导致的土体软化情况，可以先增厚的将软土进行清理之后再在该处采用碎石粗砂垫层来增厚。
将单根管桩作为复合地基的加强体时，要结合施工场地的三根静载试验结果确定承载力的取值，并对桩周土体的软化和强度增加特点进行高度，在确保施工效果和施工安全的同时在行业规范允许的范围之内对刚性桩复合地基的桩体安全系数进行适当降低。预应力管桩挤土效应的存在会导致孔隙水压力的增强，针对孔隙水缓慢消散导致的桩间土地变松的情况进行承载力特征值的取值，结合地下水的长期软化作用进行承载力折减系数的取值后进行验算。采用复合地基理论进行验算后结果显示复合地基的承载力可以满足工程的设计要求，确保工程的稳定性和安全性。对桩基设计进行调整，在预应力管桩基础之上进行复合地基的设计可以对已施工的桩基进行充分的利用，承载力和沉降变形验算结果可以满足工程的设计要求和行业规范变形标准。
四、结束语
综上所述，预应力管桩基础的优势突出，应用范围也十分广泛，但是挤土效应的存在使其应用过程容易出现诸多的问题。地地基存在深厚的软土地层、持力层较浅、管桩长度较短、基坑深度较大或者是管桩周围的土层的致密性较大时要针对实际的施工情况采取科学合理的地基处理措施，提高预应力管桩的施工效果，促进工程整体质量的提高。
参考文献：
[1]曹志杰.双排预应力管桩在软土地区污水处理构筑物基坑支护中的应用[J].城市道桥与防洪，2017（06）
[2]贾涛.混合配筋预应力管桩在水工建筑物深基坑支护中的应用[J].水利建设与管理，2017（03）
论文作者:曾海明
论文发表刊物:《基层建设》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/3
标签：地基论文; 预应力论文; 粘土论文; 管桩论文; 承载力论文; 孔隙论文; 桩基论文; 《基层建设》2017年第21期论文;