丁志洋
江苏省纺织工业设计研究院有限公司南通勘察分公司 主要从事岩土工程勘察工作
江苏省南通市 邮编226001
摘要
本文通过南通市某工程实例，根据桩基规范和地区经验计算预应力混凝土管桩单桩竖向极限承载力，并将计算结果与试桩检测结果作了对比及误差原因分析，针对本地区地层沉积特征，提出了试桩设计和施工处理措施，以供参考。
关键词：预应力混凝土管桩；处理措施；设计试桩；软弱夹层
1前言
南通地处长江口地区，自白垩纪后，长期隆起剥蚀，直到中新世末，新构造运动使区内普遍下降，形成了新近纪——第四纪的松散沉积。区内除南侧狼山附近出露泥盆纪砂岩外，其余均被第四纪沉积物覆盖，由于第四纪沉积物丰富，沉积作用较强，其厚度一般可达200~300m。其中上层段埋深约45~67m，底部一般为灰色粉细砂或砂土，向上为灰褐色亚黏土与粉砂土互层，顶部为灰黄色亚黏土、亚砂土、局部为砂土。目前南通地区城镇化进程加快，对荷载较大的建筑物优先考虑桩基础，其中预应力混凝土管桩运用较多，一般采用上层段中粉砂层作为桩端持力层，粉砂层中多半夹有薄层粉质黏土，桩基如何合理的设计和施工，充分发挥桩基承载力，减少桩数，节约工程造价，意义重大。
2工程概况
某学校项目位于南通市崇川区，共两个单体，学生食堂公寓楼3～7层，学生创业基地9层，采用桩基础，上部为框架剪力墙结构，单柱最大荷载约7000kN。
3工程地质概况
根据地勘资料，在钻孔深度30.0m内地基土根据土的成因和物理力学性质的差异，将本次勘探深度范围内的土层分成7个工程地质层，自上而下分述如下：层1素填土、层2黏质粉土夹粉质黏土、层3粉砂夹砂质粉土、层4砂质粉土夹粉砂、层5粉砂夹细砂、层6粉质黏土夹黏质粉土、层7粉砂夹砂质粉土。其中层5层厚较大，工程力学性质较好，可作为拟建建筑物的预应力管桩桩端持力层。
4桩基静载试验检测情况
本工程先在学生创业基地现场布置4根试桩，采用预应力混凝土管桩，桩径500mm，壁厚110mm，设计桩长14～15m，桩顶标高2.85m，以粉砂夹细砂（层5）作为桩端持力层，加载采用慢速维持荷载法，试验按《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106—2014）中有关要求进行，要求最大试验荷载为2100kN，试验结果见下表：
表1单桩竖向静载检测成果汇总表
.png)
1#～3#桩满足设计要求，同地质报告中桩长建议值和计算值相同，4#桩不满足设计要求。
当加载4#桩时，发现异常，当加载到5级荷载（1890kN）时，经125分钟观测，桩顶本级沉降量为4.40mm，累计沉降量为16.44mm。当试验进行至2100kN时，经200分钟观测，沉降量突然加大，桩身明显下沉，桩顶本级沉降量为24.72mm，累计沉降量为41.16mm，单桩竖向抗压承载力已达极限，取前一级试验荷载值（1890kN）为该桩的竖向抗压极限承载力。
5原因分析
5.1试验时间
经查阅施工记录，本工程设计桩端为砂土，试桩施工和静载检测间歇时间为10天，完全符合规范要求，视为桩端土和桩周土已经充分固结，在间歇时间上不存在问题。
5.2软弱夹层
通过查阅工程勘察报告，本工程粉砂夹细砂（层5）中局部夹有薄层粉质黏土，厚约20～50cm，在4#试桩边上进行静力触探钻探，发现桩端正好位于薄层粉质黏土位置（见图1），导致试桩结果偏小。
图1 4#桩周边静探曲线
5.3桩基施工
经查阅施工记录，本工程1～3#桩终止压力值超过2100kN，而4#桩终止压力值仅1900kN，未达到设计单桩竖向极限承载力标准值，桩基施工时也未采取复压措施。
6处理措施
6.1设计处理措施
经查阅工程勘察报告，多方沟通后，学生创业基地工程桩采用桩长15m的预应力管桩，桩端位置土层较稳定，未发现明显薄层软弱夹层，极限承载力取2100kN。学生食堂公寓楼采用桩长19m的预应力管桩，设计试桩承载力取2400kN。
6.2施工处理措施
由于粉砂夹细砂（层5）中夹有薄层粉质黏土，桩基施工时，可采用控制压桩力和桩顶标高双重标准，预应力管桩的桩身强度有一定安全储备，终止压力值控制在单桩竖向极限承载力标准值的100～110%，桩基压至设计标高后，若终止压力未达到设计值，采取复压措施，在复压时，先采用极限承载力标准值的60%～70%的压力进行瞬时短暂的反复施压，以破坏桩周土的固结效应，施压多次，桩身有明显下沉后，继续施压至终止压力值满足要求。复压时应控制压力值，以防压力急升，破坏桩身完整性。
本工程桩周以砂土为主，根据地区经验，砂土挤土效应明显，学生食堂公寓楼设计试桩兼做工程桩，直接按承台位置施工，可有效挤密桩周和桩端薄层软弱夹层，有利于单桩承载力的提高，桩基承载力检测时抽取边桩进行检测。
6.3处理结果
学生创业基地和学生食堂公寓楼工程桩的静载荷试验和低应变抽检均满足设计要求，该工程已经竣工验收备案，投入正常使用3年，上部主体结构未发现可见裂缝，结构安全可靠。
7结论
通过本文的预应力管桩设计，施工和检测结果分析，可得到如下结论：
（1）南通地区一般采用粉砂层作为桩端持力层，粉砂层中多半夹有薄层粉质黏土，若桩端位于薄层粉质黏土位置，会导致设计试桩检测结果偏小。
（2）作为地质勘察人员，应与设计人员多沟通，根据设计荷载，提供合适的桩长建议，桩端位置宜避开地层中主要的软弱夹层。
（3）施工时可采取控制压桩力和桩顶标高双重标准，桩基压至设计标高后，若终止压力未达到设计值，采取复压措施。
（4）设计试桩时，可模拟承台布桩方式，利用预应力混凝土管桩的挤土效应，处理砂土层中的软弱夹层，有利于单桩承载力的提高。
参考文献：
[ 1 ] 中华人民共和国住房和城乡建设部. JGJ 94—2008 建筑桩基技术规范 [ S]. 北京 : 中国建筑工业出版 社 , 2008.
[ 2]《南通地质》.-北京 : 地质出版社,2017.10
[ 3]丁金海,李继涛.挤土桩施工过程中的挤土效应及其机理分析[J].地质学刊,2011,03:317-321.