某工程粘土地层预制管桩承载力不到设计要求的原因分析.docx

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某工程粘土地层预制管桩承载力不到设计要求的原因分析

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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