邹利民

【摘要】本文通过对某工程粘土地层预制管桩单桩竖向承载力静载荷试验的有关特征进行分析，对施工地点土质、单桩竖向极限承载力等要素进行测试，力图查找其承载力偏低的原因，并对其可能引发的问题进行探究。

【关键词】浅析；管桩；承载力不达要求；原因

预制预应力混凝土管桩（以下简称预制管桩），由于其具有产品质量稳定可靠、标准化程度高、桩身混凝土强度高、运输吊装方便等优点，加之曲靖各城市中心区均分布于面积不等的低中山缓坡冲积型坝区，建筑地基土层较厚，比较适宜预制管桩施工，因此混凝土管桩基础在我市工程建设中得以广泛运用，预制管桩一般采用静压法施工，这种方法具有低燥音、无振动、工艺简明直观、接桩灵活、穿透力强、施工速度快、检测方便等优点，但在特定地质条件下，若施工质量控制不当，单桩竖向抗压承载力也极易发生不满足设计要求的现象。特别是在粘土地层而地层的力学性能差异较大的条件下，单桩竖向抗压承载力更易发生不满足设计要求的情况。本文仅就曲靖某校新建校区工程，预制管桩单桩竖向承载力静载荷试验的有关特征作粗浅分析，并力求找出其规律，以便在今后的工作中，能有所借鉴。

1、工程概述

曲靖某高校因发展之需，于西片区新建办公楼、教学楼、实验楼、综合馆、学生食堂、宿舍楼等多个单位工程。该项目各幢号基础均为静压预应力管桩基础。桩端持力层为④层粘土层，极限端阻力（qpk）1920kPa。

地勘报告表明，该工程场地地基浅部土层较复杂，地层结构属多层型，地质评价该场地为不均匀地基，其地表往下，各土层性质如表1所示。

工程桩施工前进行了设计试桩，设计试桩共26棵，桩径400，桩长18m，检测结果单桩竖向极限承载力仅有2棵满足设计要求。设计根据试桩检测结果仅仅增加了工程桩的桩长，工程桩的设计要求：单桩竖向承载力设计值办公楼1600kN，教学楼、综合楼和实验楼1200kN，宿舍楼600kN，学生食堂（12m）600kN、（18m）1000kN。桩径除办公楼为500mm外，其余各幢均为400mm。桩长共分4种，办公楼、教学楼、综合馆20m，实验楼24m，宿舍楼15m，学生食堂12m和18m。

2、工程桩检测情况及特征

整个工程项目共抽检单桩竖向抗压静载荷试验55棵。检测结果，单桩竖向抗压极限承载力实测值满足设计要求的26棵，不达设计要求29棵。通过对所检工程桩的Q-S、S-lgQ和S-lgt曲线的综合分析，试验结果反映以下特征。

（1）按桩周摩阻力和端阻力各自发挥的程度分类，单桩竖向承载力满足设计要求的26棵检测桩，均为缓变型，其检测桩未进入破坏状态，从桩周极限摩阻力和桩端阻力各自发挥的程度考察，其承载特性为端承摩擦桩或为摩擦端承桩。

（2）凡单桩竖向承载力不满足设计要求的29棵检测桩，均为纯摩擦桩。经对S-lgQ实测曲线的桩周极限摩阻力和端阻力的解析，单桩竖向抗压极限承载力实测值均为桩周摩阻力承担，桩端阻力趋近于零。

（3）凡单桩竖向承载力不满足设计要求的检测桩，其Q-S曲线均呈急剧陡降型，极限荷载十分明显，检测桩均达破坏状态。

通过对29棵单桩竖向承载力不满足设计要求的检测结果进行统计分析（详见表2），在极限荷载的下一级荷载的作用下（末级荷载均未稳定），级沉降迅猛增加，其级沉降量为上一级荷载（极限荷载）的沉降量的最小倍数为16.33倍、最大倍数达202.91倍。同时，S-lgt时程曲线的极限荷载的下一级荷载曲线均明显向下弯曲。

以上各特征均表明，该类工程桩已不能再继续承受竖向荷载的作用，巳完全进入破坏状态。其破坏均为剌入破坏。

3、送桩处理后的检测情况及特征

工程桩的单桩竖向承载力检测结束后，有关人员提出，其承载力偏低有可能是施工挤土效应致使桩体上浮，从而产生掉脚造成承载力偏低。为证实是否上浮掉脚，经有关人员研究决定，对承载力不满足设计要求的部分试桩进行压力送桩，并待桩周土体满足休止期后再进行试验。凡二次试验的工程桩，都经过压力送桩，其送桩深度经了解，一般都在150～200mm之间。经对部分已试送桩的再次试验，其承载力提高不明显，有的相反有所降低（详见表2）。例如：办公楼的136#桩，休止期94天，提高16.7%；教学楼的39#桩，休止期7天，降低12.9%，84#桩，休止期8天，不提不降，351#桩，休止期8天，提高14.8%；综合馆的39#桩，休止期34天，降低14.2%，168#桩，休止期37天，降低12.9%。以上二次试验情况既不判定工程桩施工期间是否上浮，也不能说明施工挤土效应致使桩体上浮造成承载力偏低。

4、承载力偏低原因初探

该项目工程桩的单桩竖向承载力经检测后，有关人员都很诧异。本人经对地勘资料的查阅，特别是以往对曲靖部分区域内的粘土地层预制管桩或沉管灌注桩承载力试验的了解，及其对该项目桩基施工记录核查和试桩资料的统计分析，该场地预制管桩单桩竖向承载力偏低不足为奇。承载力偏低可能有以下因素：

（1）桩端阻力不能发挥是导致单桩竖向承载力偏低的首要原因。从前述试桩特征不难看出，凡单桩竖向承载力不满足设计要求的检测桩，其桩的承载属性均为纯摩擦桩。因纯摩擦桩的端阻力不能发挥，极限摩阻力有限，故承载力较低。凡单桩承载力满足设计要求的检测桩，为端承摩擦桩或为摩擦端承型桩，不论端承摩擦桩或摩擦端承型桩，端承力均得到了一定程度的发挥，故承载力均可满足设计要求。

（2）桩周极限摩阻力和桩端阻力等力学性能存在差异。经查阅地勘资料，该场地的①～③层上覆土层，一是其厚度变化大，二是局部地段薄层、夹层、透镜体较多，相同土层的力学性能存在差异，从而导致同一工程，同一长度的管桩承载力差异较大。例如综合馆抽检工程桩7棵，极限承载力实测最大值≥1226kN，最小值656kN，极差570kN，标准差222.5kN，变异系数0.26。即便是④层厚大粘土层，从试桩结果亦不排出其力学性能存在差异的可能。单桩竖向承载力不满足设计要求的检测桩，其端承力趋近于零，表明端阻力较低或该土层中可能夹有某一薄层较软弱土层。

（3）预制管桩的桩周实际摩阻力有可能小于地勘提供摩阻力。預制管桩因其外壁一般都很光滑，若粘土地层桩基施工期间乃至试验时，若土层较湿润或含有一定地下水，预制管桩的桩周实际摩阻力，即有可能小于地勘提供摩阻力的情况。即便是沉管灌注桩，经以往开挖经验，桩周一般都比较光滑。桩周较光滑，与土体咬合必然存在不紧密，故桩周摩阻力极有可能降低。

（4）该项目各幢号工程桩，均按摩擦桩施工，但施工静压力差距很大。经核查部分幢号工程被的施工记录，其最终压被力差距很大。例如，教学楼的单桩竖向抗压极限承载力设计值为1200kN，沉桩时的终压力有的达980kN，有的竟只有290kN，相差近3倍。压桩力的大小，从另一方面也说明，各土层或相同土层的力学性能差异很大或地层存在变异，故检测桩承载力差异也很大。

结语：

在粘土地层（特别是饱和粘土地层）预制管桩设计前应进行设计试桩，设计工程桩时应在充分考虑地层特性的基础上，综合考虑试桩检测结果、桩顶标高观测结果及试桩施工情况合理确定设计承载力、桩长、桩径等指标及设计要求，不宜按等长桩设计。桩基施工时，其施工桩长应以最终压桩力为主、设计桩长为辅进行现场质量控制，才能有效保证基桩承载力值满足设计要求。

参考文献：

[1]藏明华.锤击预应力混凝土管桩在嵌岩中的应用[J].施工技术，2001，30（5）：46.

[2]雷华阳，李肖，陆培毅等.管桩挤土效应的现场试验和数值模拟[J].岩土力学，2012，33（4）：1006-1012.

[3]刘永超，郑刚.软土地区扩孔灌浆预制管桩承载力研究[J].岩土力学，2011，32（7）：1984-1990.