超厚淤泥地基管桩施工方法

超厚淤泥地基管桩施工方法

引言：在淤泥地基施工管桩，有过相应经历的工程技术人员知道是非常困难的，因淤泥的流动性会在沉桩或载重汽车通过时轻易地造成已经完成桩的位移和偏钭，也可看到较多的关于淤泥地基管桩施工的危害及严重结果的文章。本文拟通过成功的施工案例介绍在超厚淤泥地基情况下如何进行管桩的施工。

关键词：超厚淤泥流塑状管桩机械土方开挖位移偏钭土方换填嵌固

一、工程概况

地质及基础情况：工程位于广州市南沙区，场地西北侧十米即为河涌，东、南两侧为道路。据《岩土工程勘察报告》及现场实地踏勘情况，揭示项目地质地貌属珠江三角洲冲积平原,现为田地和池塘；基坑底面（-5.000）至桩基持力层-35.000分布的主要为软弱地基质土，从上往下依次为：回填杂土、淤泥、淤泥质细砂、淤泥质土、粗砂、淤泥质细砂、砾砂、强风化混合化岗岩。采用预应力混凝土管桩基础，持力层为砾砂或强中风化混合花岗岩。在管桩穿过的厚达20m以上为淤泥或淤泥质土。

地下水位情况：钻孔地下水水位埋深为0.20~1.10米，因场地毗邻河涌，水位雨季随河水上升。

工程结构情况：

有地下室一层，局部人防，地下室建筑面积约为35000平方米。塔楼共13栋（其中：住宅楼12栋，写字楼1栋），层数为11~28层，地下室首层周边为商业(1~2层)，一座3层幼儿园，一座钢结构会所。

工程地基基础设计等级为乙级，采用锤击法预应力管桩,设计桩径为Φ400/Φ500,总桩数为3496根，其中抗压桩3111根，抗拔桩385根，Φ400 1642根，Φ500 1854根。Φ400单桩抗压承载力特征值1100KN，Φ500单桩抗压承载力特征值2000KN。Φ400单桩抗拔承载力特征值150KN，Φ500单桩抗拔承载力特征值250KN。桩端进入持力层内的深度为>1米。

二、施工方法、程序选择

本工程场地原状土表层土为回填土，其承载能力尚可，为进场开始管桩的沉桩施工及为有利。为此，就基础施工方法和程序上与业主、监理及支护单位意见发生分岐，有了如下施工程序和方法：

方案一：先打管桩，后土方开挖。

利弊：显然，利用场地原状土进行管桩施工十分有利，节省了为桩基施工铺设沉桩设备作业道路费用。但在管桩完成后进行的土方开挖因地质为淤泥、淤泥质土层，含水量高、强度低、灵敏度高，难以自稳，且易触变，易震陷，工程性质极差将对已完成的管桩造成致命的伤害。

方案二：先土方开挖，后打管桩。

利弊：虽然先期进行了大量的土方开挖，避免了土方施工对桩基的影响，但原状土被揭去后没有了桩基施工设备进场的条件。即使给设备敷设钢板进场，管桩也无可靠的稳固措施，施工无法进行。

方案三：先土方开挖，同时做基底换填，后打管桩。

利弊：在方案二基础上为管桩设备进场提供了条件，延续了方案二的优点，为桩基设备进入现场提供了条件，但换填层会增加一定费用。

换填层增加的成本不仅为沉桩创造了条件，同时成就了两大有利因素：

1.换填层作为淤泥的隔离层，为地下室大面积底板混凝土垫层、底板防水及钢筋绑扎等施工提供了施工条件。

2.换填层作为基底整体稳定层，给了管桩在淤泥质土中的上端的稳固起到嵌固作用。

最后，总承包单位提出的建议方案三得到了各方的认同。

附图一：工程地质剖面及沉桩示意图

三、土方开挖及换填

土方开挖：基坑地下水丰富、地下水位高，基坑内排水采用坑内明排方式排出。因本工程淤泥透水性差，降水采用3台φ75抽水机、3台φ100抽水机、6台φ100混水泵昼夜排水。

挖土按主体群（结构后浇带）组织分区平行施工，各区出土坡道外调石渣、砖渣回填碾压1m厚，坡道宽10m、长20m，基坑开挖结束前将坡道土方及回填施工道路全部挖除。

主要机械及设备：挖掘机6台、推土机3台、自卸车25辆、抽水机6台、混水泵6台。

碎石或碎砖回填：在土方开挖到地下室底板以下2m后开始回填砖渣，同时利用载重汽车反复碾压。砖渣换填厚度要严格控制，否则会对管桩的稳固带来隐患。

四、管桩施工

本工程基础设计为高强度C80预应力管桩，Φ400单桩抗压承载力特征值1100KN，Φ500单桩抗压承载力特征值2000KN。桩端持力层为2-7砾砂层或3-1强风化混合花岗岩层。持力层的端阻力特征值qpa为4500kpa。桩长30~50m。

沉桩顺序：

管桩施打在土方开挖和基底换填后进行，先主楼后群房，并按施工方案要求分区跳打。在同一区域内打桩顺序为先深后浅、先密后疏、先中间后四周。

沉桩要点：

桩基施工场地应整平；桩机安放、移动要平衡，保持桩机的垂直。

桩就位要准确，开锤时应低锤轻击，待桩身入土1m后要进行二次校正。穿过淤泥层时一般会有急速自由下沉，要控制好力度避免桩身打裂和损坏设备，稳定后立刻进行桩位及垂直度的校正。

接桩过程要规范操作，保证焊缝质量和上下桩接口顺直。

在桩接近设计标高的最后几米时要控制好锤击力度和桩顶标高，测定好桩的最后贯入度及桩顶标高。

述2根Ⅳ类桩因处于同一群桩范围（群桩由52根组成），经设计确认不作处理。

六、小结

在淤泥、淤泥质土中进行管桩施工的主要问题有三：

1、土方开挖、机械移动，设备的偏压及先后开挖形成的土体压差，造成土体蠕动，造成桩的位移和桩顶的偏移。

2、施工中工程桩顶标高均留有足够余量会高出设计标高，挖土时均是挖桩间土，施工效率极低。机械作业增加了土体蠕动，更加大了桩位偏移。若挖土机直接与桩头碰撞，更容易造成桩身断裂。

3、打桩或压桩时产生的挤土效应，挖土时发生应力释放，造成桩位偏移。

上述问题是淤泥土质里进行管桩施工不可避免的问题。常常是花费了大量的时间来研讨、处理，但最终很难解决工程桩偏位问题。不仅打乱了工程计划的整体进程和施工节点，也延误了工期，影响了开发商的销售。也同时增加了施工方的资金成本，问题桩的处理也需相当的工程费用。

在本工程在施工程序上、措施上很好的解决了这些难题，让管桩在成本低、施工方便、进度快等方面的优点展露出来，一次成桩合格率达到97.68%。

七、讨论

在淤泥地基上不用管桩而改用灌注桩是否可行，就是根据现场条件具体分析和确定的。虽灌注桩为非挤土桩，对桩与桩之间的相互的影响大大减小，也就降低了出现桩位偏移的机率，但有一利就有一弊。

淤泥地层中钻孔桩的成孔方法都是以形成稳定的护壁为目的。从钻具选择、护筒埋设、成孔施工、泥浆制备、清孔、钢筋笼制作安装到水下混凝土灌注等，同样存在不同程度的难度和风险。无论采用套管法、注浆法、片石回填冲击法，施工过程中都各有利弊。

如套管法成桩工艺较好，不会扩孔，混凝土充盈系数较小，但施工难度较大，工序较为繁琐，配合较为困难。经常因为套管拔出时间掌握不准，造成套管不能拔出或拔出套管后混凝土面下沉，且施工成本较高。钻孔灌注桩施工中的塌孔、缩颈、桩体夹泥、桩体偏钭、桩体不凝、桩体蜂窝、断桩等如影随形，还需步步设防，到不如管桩来得安稳。如果地质条件在成孔护壁上有利，那么在淤泥地基上采用钻孔灌注桩也不失为一好的做法。

此外，在地质条件允许情况下，本工程也可采用先沉桩并送桩至设计标高，后开挖土方。这样原表层的回填土层就可得到有效利用。前提是在桩顶处有一层相对稳定的土层，来替代方案中的碎石或碎砖回填层。无论哪一种施工方法，符合自己项目的的具体情况和特点才是最好的！上述体会与心得供同仁参考。