关键词：预应力混凝土管桩； 造价； 工期； 施工； 设计
中图分类号：TU473.1+2
文献标识码：B
文章编号：1008-0422（2007）06-0089-03
收稿日期：2003-04-03
作者简介：周斌（1970-），男（汉族），湖南娄底人，一级注册结构工程师。
1预应力管桩的概况和发展历史
预应力混凝土管桩是近十多来年来发展起来的一种新型的桩基形式，是采用高强混凝土和高强度的预应力钢棒，在工厂用预应力预制而成。总共分为三种，预应力高强混凝土管桩（代号PHC）、预应力混凝土管桩（代号PC）、预应力混凝土薄壁管桩（代号PTC），应用最广泛的为预应力高强混凝土管桩(代号PHC)，按外径分有以下规格：300mm、400mm、500 mm、550mm、600 mm、800 mm、1000 mm，按桩身混凝土有效预压应力值或其抗弯性能分为A型、AB型、 B型、 C型。
预应力混凝土管桩具备以下特点：
① 适应性广。可用于工业与民用建筑工程基础、大型设备基础、桥梁和码头的基础及挡土墙等，尤其对各种地质地层有较强的穿透能力；
② 单桩承载力高。由于挤压作用，管桩承载力要比同样直径的沉管灌注桩或钻孔灌注桩高。
③ 抗弯抗裂性好。采用高强度钢筋和预应力工艺，与普通混凝土预制桩相比具有较强的抗裂性和较强的抗弯性刚度，在运输过程中及施打过程中均能保持桩身完好；
④ 经济效益好。因单桩承载能力比同直径的沉管灌注桩和钻孔灌注桩高，并可接驳，管桩长度与沉管灌注桩和人工挖孔桩相比受施工机械和地质条件的限制较少；
⑤ 符合环保要求，运输吊装方便，施工现场整齐文明；
⑥ 成桩质量可靠，且检测方便，监理强度低；
⑦ 缩短工期是预应力管桩的最大优势，施工进度快，而且不需等待28天龄期，成桩后即可作桩基检测。对于现在的商品经济市场尤为重要。
不过预应力管桩也有其局限性，如以下工程地质条件不宜使用预应力管桩：①孤石和障碍物多的地层；②有坚硬隔层的地区；③石灰岩地区；④从软塑层突变到特别坚硬的地区，主要是上软下硬、软硬突变的地区。
预应力管桩作为预制桩的一种，随着人们在十多年的工程实践应用中，解决了预制桩的许多工艺技术问题，如接桩和截桩等问题，随着国家标准设计图集03SG409和《先张法预应力混凝土管桩》(GB13476 - 92)的颁布，标志着预应力混凝土管桩的使用技术已经成熟。
预应力高强度混凝土管桩可以广泛应用于工业与民用建筑、铁路、公路、桥梁、码头、港口等工程建设。从国内各省的应用情况来看，以工业与民用建筑用量最大，约占总量的80%。预应力管桩既适用于多层建筑，也适用于高层建筑，尤其是10层到30多层楼房。预应力管桩最适合应用于基岩埋藏深、强风化岩层或风化残积土层厚的地质条件。目前预应力管桩已经成为国内12层以及12层以上高层建筑的常用桩基础之一。
2预应力管桩的设计和施工
2.1预应力管桩的设计
设计方要根据工程地质详细勘查报告，判断地质情况是否适合采用预应力管桩，并分析关于管桩的各种计算参数，以及预应力管桩可以达到的承载力特征值。
预应力管桩的承载力由桩身结构竖向承载力设计值和单桩承载力特征值决定。其中桩身结构竖向承载力设计值可以查国家建筑标准设计图集03SG409确定，其中常用的如表1所示：
而单桩承载力特征的计算在国家规范中无明确规定，按照力学性能分析，可以参照钢管桩的计算公式初步估算，公式如下：
考虑到预应力管桩的挤土效应， λs、λp都可以取1。
但是一般按照施工图详勘报告的参数计算，计算出来的结果远远小于预应力管桩实际能达到的承载力。实际设计施工过程中，承载力特征值的选定一般根据地质报告、规范参数、本地区经验综合选定，在施工之前进行试桩，再根据试桩的静压试验确定承载力特征值。在正式施工中，往往以最后三阵的标准贯入度控制，最终以静压试验为准。当工程地质情况较好的情况下，单桩承载力特征可以达到桩身结构竖向承载力。
管桩桩尖的选择：管桩桩尖的形式主要有三种:十字型、圆锥型和开口型。前两种属于封口型穿越砂层时,开口型和圆锥型比十字型好,开口型桩尖一般用在入土深度为40m 以上且桩径≥550mm的管桩工程中,成桩后桩身下部约有1/ 3～1/ 2 桩长的内腔被土体塞住,从土体闭塞效果来看,单桩承载力不会降低,但挤土作用减少。封口桩尖成状后,内腔可一目了然,对桩身质量及长度可用目测法检查,这是其他桩型所没有的。
2.2预应力管桩的施工
施工工艺
2.2.1测量定位
2.2.2桩机就位
2.2.3管桩起吊，对中和调直
2.2.4沉桩
根据设计文件、地堪报告、施工场地周边环境选择合适的沉桩机械。沉桩机械分锤击沉桩和静压沉桩两种。锤击法沉桩机械通常采用柴油锤、液压锤，不宜采用自由落锤打桩机；静压法沉桩机械采用液压式机械。
桩间距小于3.5d（d：桩径）时，宜采用跳打。
施打时应保证桩锤、桩帽、桩身中心线在同一条直线上，保证打桩时不偏心受力。沉桩过程中应经常观测桩身的垂直度，若垂直度超过1％，应找出原因并设法纠正
2.2.5接桩
工程中应尽量减少接桩，任一单桩的接头数量不宜超过4个，应避免桩尖接近硬持力层或桩尖处于硬持力层时接桩。
接桩分为端板焊接连接和机械快速连接两种。
接桩时焊缝要连续饱满，焊渣要清除；焊接自然冷却时间应不少于1min，地下水位较高的应适当延长冷却时间，避免焊缝遇水如淬火易脆裂；对接后间隙要用不超过5mm钢片数填，保证打桩时桩顶不偏心受力；避免接头脱节。
2.2.6截桩
截桩宜采用锯桩器，严禁采用大锤横向敲击截桩或强行扳拉截桩。应确保截桩后管桩的质量
2.2.7检查验收
① 当采用送桩时测试的贯入度应参考同一条件的桩不送桩时的最后贯入度予以修正。
② 根据设计及试打桩标准确定的标高和最后三阵贯入度来确定可否成桩，满足要求后，做好记录，会同有关部门做好中间验收工作。
③ 实际控制成桩标准中的标高和最后三阵贯入度与设计及试桩标准出入较大时，应会同有关部门采取相应措施，研究解决后移至下一桩位。
④ 打桩过程中，遇下列情况之一应暂停打桩，及时会同有关部门解决：
a、贯入度突变；
b、桩头混凝土剥落、破碎、桩身出现裂缝；
c、桩身突然倾斜、跑位；
d、地面明显隆起，临桩上浮或位移过大；
e、PC桩总锤击数超过2000，PHC桩总锤击数超过2500；
f、桩身回弹曲线不规则。
3预应力混凝土管桩与人工挖孔桩、夯扩桩技术经济比较（见表2）
4市场调查案例
通过广泛的市场调查，对湖南建筑市场预应力混凝土管桩进行了调查分析，现结合案例分析，将预应力混凝土管桩与人工挖孔桩、沉管灌注夯扩桩，主要从工程造价、施工工期等方面进行比较分析。
案例一：长沙某住宅小区(33层)
长沙某住宅小区，共12栋高层住宅，每栋地上33层，地下一层，标准层层高3m，建筑高度99m，结构形式采用剪力墙结构，基础形式均采用预应力高强混凝土管桩。以其中5＃栋的基础为例：
基础形式采用预应力高强混凝土管桩，型号PHC-AB-500-125，外径500mm，壁厚125mm。桩长为10m左右，单桩承载力特征值取2700kN。由于持力层比较平缓，锯桩数量很少。施工完成后，静载试验检测结果，单桩承载力特征值可到达3000kN。
总桩数为205个，按照桩长为10m，初步估算桩的造价（不包括承台）为205X10X190＝389，500元。工期按照两台捶击打桩机，每天施工40根桩，工期只要5d，施工完成后即可进行静载和桩身动测试验。
如果采用人工挖孔桩，桩径为1.0m，扩底尺寸为1.6m，单桩承载力特征值经计算为6000kN。总共需要人工挖孔桩数为：205X2700÷6000=92根桩，考虑到至少15%的桩不需要扩底，桩总数为1.15X92=105。初步估算桩的造价为494，550元，还不包括施工过程中的降水费用。工期按照每天施工5根桩，工期需要21d，施工完成后28d后才能进行静载和桩身动测试验。
由于柱（墙）底内力比较大，可不考虑采用夯扩桩。
案例二：长沙某小区A区2栋(18层)
长沙某小区A区2栋住宅楼，地上18层，地下一层，标准层层高3m，建筑高度56m，结构形式采用框架-剪力墙结构，基础形式均采用预应力高强混凝土管桩。
基础形式采用预应力高强混凝土管桩，型号有2种，其一为PHC-AB-500-125，外径500mm，壁厚125mm，单桩承载力特征值取2500kN；其二为PHC-AB-400－95，外径400mm，壁厚95mm，单桩承载力特征值取1500kN。桩长为8－15m左右，持力层为强风化砾岩，桩端土的承载力特征值3500 kPa。
总桩数为PHC-AB-500-12585个，PHC-AB-400-95 342个。按照桩长为12m，初步估算桩的造价（不包括承台）为85X12X190＋342X12X140＝768，360元。工期按照两台捶击打桩机，每天施工40根桩，工期只要11d，施工完成后即可进行静载和桩身动测试验。
如果采用人工挖孔桩，桩径为1.0m，扩底尺寸为1.5m，单桩承载力特征值经计算为6000kN。总共需要人工挖孔桩数为：(85X2500+342X1500)÷6000=121根桩，考虑到至少30%的桩不需要扩底，桩总数为1.3X121=157。初步估算桩的造价为887，365元，还不包括施工过程中的降水费用。工期按照每天施工5根桩，工期需要27d，施工完成后28d后才能进行静载和桩身动测试验。
由于柱（墙）底内力比较大，不考虑采用夯扩桩。
案例三：长沙某房地产小区F3栋(10层)
长沙某房地产小区F3栋，地上10层，标准层层高3m，建筑高度32m，结构形式采用剪力墙结构，基础形式采用预应力高强混凝土管桩。
基础形式采用预应力高强混凝土管桩，型号PHC-AB400-95，外径400mm，壁厚95mm。桩长为7－12m左右，单桩承载力特征值取1400kN。持力层为强风化砾岩，桩端土的承载力特征值3000 KPa。
总桩数为111个，按照桩长为10m，初步估算桩的造价（不包括承台）为111X10X160＝177，600元。工期按照一台捶击打桩机，每天施工20根桩，工期只要5.5d，施工完成后即可进行静载和桩身动测试验。
如果采用人工挖孔桩，桩径为0.9m，扩底尺寸为1.4m，单桩承载力特征值经计算为4600kN。总共需要人工挖孔桩数为：111X1400÷4600=34根桩，考虑到至少30％的桩不需要扩底，则桩总数估算为1.3X34＝45，初步估算桩的造价为171，680元，还不包括施工工程中的降水费用。工期按照每天施工5根桩，工期需要9d，施工完成后28d后才能进行静载和桩身动测试验。
如果采用夯扩桩，桩径为0.38m，单桩承载力特征值为600kN。总共需要夯扩桩数为：111X1400÷600=259根桩。初步估算桩的造价为：259X10X85=220，150元。工期按照每天施工18根桩，工期需要15d，施工完成后20d后才能进行静载和桩身动测试验。
5关于预应力管桩在中高层建筑中的应用
通过对预应力管桩的考察和市场案例分析可以得知：
5.1对于7－10层的多层建筑，采用高强预应力管桩可以大幅度的缩短施工工期，管桩成桩后即可作静载和桩身动测试验，而夯扩桩成桩后20多天后方可作检测。
5.2对于11－18的高层建筑，采用高强预应力管桩和人工挖孔桩在经济比较上，可以降低土建的工程造价10-15%。对于19以上的高层建筑，采用高强预应力管桩和人工挖孔桩在经济比较上，可以降低土建的工程15-30%。
综上所述，预应力管桩在技术上是一种相当成熟的桩基型式，可以给业主方带来良好的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1] 先张法预应力混凝土管桩.GB13476 - 92.
[2] 国家建筑标准设计图集.03SG409.
[3] 中南地区建筑标准设计.预应力混凝土管桩.04ZG207.
【关键词】超长大体积结构；CFG（水泥粉煤灰碎石）桩；地基承载力高；变形小；工程质量有保证
一、工程概况
泗阳泵站枢纽工程位于江苏省泗阳县县城东南约3km处的中运河输水线上，是南水北调东线多级提水系统的第四梯级，新建泗阳泵站站址位于泗阳一站下游引河347m处。采用一列式布置，主泵房位于河道上，主泵房北侧布置北副厂房，南岸布置安装间和南副厂房。泵站选用6台立式轴流泵，配3150kw同步电机6台，单机流量为33m3/s，总装机流量为198m3/s，总装机容量18900kw。
站身分为南北两块，单块底板长为28.10m和28.30m，宽度为36m。底板结构为超长结构复杂型，基础处理为CFG(水泥粉煤灰碎石)桩，共计864根桩。
二、工程地质
泵站底板底面高程为0.00m，基础大部分坐落在⑦层粉质粘土底部，局部坐落在第⑧层粉质壤土夹砂壤土上部。第⑦层土呈可塑状态，标贯平均击数10击，静探锥尖阻力qc为1.8MPa，地基允许承载力为190kPa，土质较好；其下伏第⑧层粉质壤土夹砂壤土呈可塑状态，地基允许承载力为180Kpa，土质尚可。若地基承载力和地基沉降满足要求，可以采用天然地基，若不满足则应进行地基处理或在上部结构采取措施。泵站运行期间⑦层土不会产生地基土膨胀破坏，但泵站施工时不宜长期暴露失水或干湿交替。由于本工程泵站基坑规模大，施工周期长，同时基坑上部存在③、⑤层软弱粘性土，对边坡稳定不利，应采取支护措施以保证基坑稳定。
三、设计、施工方法
基本设计原理：CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌合而形成的高粘结强度桩，与桩间土、褥垫层一起形成的复合地基。CFG桩复合地基通过褥垫层与基础连接，无论桩端落在一般土层还是坚硬土层，均可保证桩间土始终发挥作用。由于桩体的强度和模量比桩间土大，在荷载作用下，桩顶应力比桩间土表面应力大，桩可将承受的荷载向较深的土层中传递并相应减少了桩间土承担的荷载。这样，由于桩的作用使复合地基承载力提高，变形较小，再加上CFG装不配筋，桩体利用工业废料粉煤灰作为掺合料，大大降低了工程造价。
在复合地基设计中，基础与桩和桩间土之间设置一定厚度的散体粒状材料组成的褥垫层，是复合地基的一个核心技术。基础下是否设置褥垫层，对复合地基受力影响很大。若不设置褥垫层，复合地基承载特性与桩基础相似，桩间土承载力发挥就不单纯依赖桩的沉降，即使桩端落在松散土层上，也能保证荷载通过褥垫层作用到桩间土上，使桩同承担荷载。
3.1 CFG桩复合地基设计
设计对泗阳站主泵房地基采用水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）处理方案，CFG桩桩径0.4m，桩体砼强度等级为C15，桩长12～14.4m，桩顶褥垫层厚度为0.2m，桩底高程为EL-12.25m，桩的间距为1.6m×1.6m，总计24排，每排36根，总桩数864 根。
CFG桩复合地基承载力：根据计算，底板CFG桩单桩竖向抗压承载力标准值为280KN，复合地基竖向抗压承载力标准值为230kpa。
褥垫层的厚度为20cm，底部宽度为60cm，顶部宽度为80cm，成椭圆形。
3.2 施工技术要点
1）桩体材料PC32.5水泥复合硅酸盐水泥、粉煤灰（细度≤12%，Ⅰ级）、砂（含泥≤3%）、石（碎石dmax≤20mm）。
2）严格控制提升速度，速度太快会造成混凝土不均匀，故施工时，应严格控制提升速度。
3）控制好混合料的配合比，核实坍落度能使成桩质量容易控制。
4）终孔标准：根据长螺旋钻机实验结果，采用双重标准控制终孔，当拟终孔位置与设计桩底标高相差小于1m时，以钻机速度控制，（持续钻进1min，进尺小于10mm可终孔），同时会同监理人员现场判定检测确定。
5）褥垫层铺设采用人工铺设，夯填后的褥垫层厚度与虚铺厚度的比值控制在0.78～0.85范围内。
3.3 施工情况
CFG桩成孔机械采用步履式YTZ-26长螺旋钻机钻孔, 管内泵压混合料灌注成桩法施工，施工时采用连打法钻孔。于2010年5月24日开始施工，至2010年6月26日完成底板864根桩的施工，施工工序如下：施工准备场地平整测量放线钻机就位成孔拌制桩料桩头振捣转移钻机质量检验完工验收。
3.4 在施工过程中出现以下问题：
1）由于施工控制不够严格，在进行桩间土开挖时导致部分桩头高程低于设计高程和基础受到扰动。处理方案：①桩头偏低处理：用C20砼接至设计高程，要求接长部位断面尺寸为60×60cm，原桩头凿毛清理干净在进行砼接桩的浇筑；②对基础面上已扰动的部位进行人工清理，清理完成后用冲击夯进行夯实，不允许出现弹簧土和松软土。
2）褥垫层水泥土8%拌合不均匀，土料含水率较小。处理方案：①在进行水泥土拌制时，采用人工拌制，眼观要均匀；②对于土料含水率较小问题，采用喷晒水壶进行人工补水，使其用手捏成团不粘结为标准。
四、检测结果分析
4.1 低应变检测
根据所测波形特性，结合桩的砼设计强度等级要求，桩身结构完整性划分为4类：Ⅰ类桩为桩身完整；Ⅱ类桩为桩身基本完整、但存在轻微缺陷；Ⅲ类桩为桩身存在明显缺陷、应采取其它方法进一步检测或处理；Ⅳ类桩为桩身存在严重缺陷或断桩。本次检测应建设单位要求864根桩全部检测，其中Ⅰ类桩781根，Ⅱ类桩83根，检测结果全部符合设计要求。
4.2 复合地基静荷载检测
由于CFG桩的复合地基荷载检测时间较长，为确保工程建设进度，经多方研究同意864根CFG桩按单桩复合地基5组进行检测，分别是工艺桩2、工程桩4-2、工程桩10-35、工程桩6-35、工程桩6-33。
检测依据及抽样原则应用标准为《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002，根据设计及业主要求，本工程工艺桩单桩复合地基抗压静载实验检测数量为1根，工程桩单桩复合地基抗压静载实验检测数量为5组，试桩位置机选确定。
根据荷载与沉降量的对应关系绘制P～S曲线；通过以上曲线及沉降量的变化，判定复合地基静荷载实验曲线基本属于渐进型的光滑曲线，不存在陡降点。因此取最大荷载量的一半作为CFG桩的单桩复合地基承载力设计值，单桩竖向抗压承载力标准值为280KN，复合地基竖向抗压承载力标准值为230kpa，满足设计要求。
从试验结果可以看出，5根桩的总沉降量分别为35.77mm、34.29mm、17.53mm、15.24mm、19.27mm，小于设计允许值，且沉降随时间、荷载的变化都是均匀的，基本上是弹性的。说明桩体刚度很大，沉降量主要是由于桩体整体下沉形成的。从单桩复合地基静荷载试验的结果分析，工艺桩2、工程桩4-2、工程桩10-35、工程桩6-35、工程桩6-33的桩间土好，说明桩间土的的作用明显，桩头上褥垫层协调作用效果良好。
关键词: 建设工程；桩基检测；技术；质量
中图分类号： TU473.1 文献标识码： A 文章编号：
一、桩基工程检测现状
桩基是建筑物的基础，一旦基础失稳，势必造成整体建筑物破坏。因此，桩基的设计、施工和检测是桩基安全与稳定的先决条件，同时也是确保桩基础安全与可靠必不可少的三个环节。
目前，我国桩基施工队伍庞杂，施工工艺各异，施工机具也良莠不齐，桩基的施工质量不佳是较为普遍的问题，甚至有偷工减料的现象，如果不及时查出并采取补救措施，将会对整个工程造成无法估量的损失，这已被许多严重的桩基工程事故所证实。但是，从另一方面看，我国的桩基工程中，也确实存在着严重的浪费现象，最主要的原因是没有充分发挥桩的承载力，设计没有按照规定的程序，根据试验资料提供的桩承载力进行设计，而是按自己保守的估算来设计桩数和桩长等，从而造成了桩基工程的极大浪费，这与我国建设资源节约型社会的方向也是不相符合的。
近年来，随着水泥、混凝土、钢材、大型打桩机械和成孔机械的运用，使桩的形式多样化，规模和强度大大提高。国内外基础工程中所采用的桩型大约有100余种。随着科技的发展，桩基的施工、试验及检测等技术也等到了极大的发展。
二、桩基工程质量检测方法
灌注桩的施工分为成孔和成桩两部分，因而对桩基的检测便可分为成孔质量检测和成桩质量检测两大部分。其中，成桩质量检测又可分为承载力检测和对桩身质量（即桩的完整性）的检测。其中成孔是灌注桩施工中的第一个环节。成孔作业由于是在地下、水下完成，质量控制难度大，复杂的地质条件或施工中的失误都有可能产生塌孔、缩径、桩孔偏斜、沉渣过厚等问题。
1.成孔质量检测
在灌注桩的施工中，成孔质量的好坏直接影响到混凝土浇注后的成桩质量:桩孔的孔径偏小则使得成桩的侧摩阻力、桩尖端承载力减少，整桩的承载能力降低；桩孔上部扩径将导致成桩上部侧阻力增大，而下部侧阻力不能完全发挥，同时单桩的混凝土浇注量增加；桩孔偏斜在一定程度上改变了桩竖向承载受力特性，削弱了基桩承载力的有效发挥；桩底沉渣过厚使得桩长减少，对于端承桩则直接影响桩尖的端承能力。
2.桩的承载力的检测
桩的承载力与加荷速率有很大关系，由于静荷载试验与任何动荷载试验相比，所施加的荷载速率最慢，最接近于实际工程的加荷速率，所以试验的结果最接近于实际桩的承载力，因而，国内外均将静荷载试验的结果作为桩承载力的标准。
3.桩的完整性检测
基桩的低应变动测法就是通过对桩顶施加较低的激振能量，引起桩身及周围土体的微幅振动，同时用仪表量测和记录桩顶的振动速度和加速度，利用波动理论或机械阻抗理论对记录结果加以分析，从而达到检验桩基施工质量、判断桩身完整性、预估基桩承载力等目的。因此，低应变一般只适合对桩的完整性检测。
对于正常的混凝土，声波在其中传播的速度是有一定范围的，当传播路径遇到混凝土有缺陷时，如断裂、裂缝、夹泥和密实度等，声波要绕过缺陷或在传播速度较慢的介质中通过，声波将发生衰减，造成传播时间延长，使声时增大，计算声速降低，波幅减小，波形畸变，利用超声波在混凝土中传播的这些声学参数的变化，来分析判断桩身混凝土质量。
三、工程实例
1.工程概况
拟建建筑为某住宅楼，地上29层建筑，设两层地下室，建筑平面呈矩形，轴线尺寸长70.000m，宽21.90m。剪力墙结构，桩-筏基础，对差异沉降敏感。场地地形平坦，地面相对高程介于98.99～100.03m。场地的地基土按时代、成因及土的物理力学性质，将勘探深度范围内的地基土分为8层。拟建场地为自重湿陷性场地，地基湿陷等级为Ⅱ级（中等）。场地土对混凝土结构无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具有弱腐蚀性。
本工程中地基处理采用钢筋混凝土钻孔灌注桩，成孔工艺为泵送反循环成孔。基桩设计参数要求如下:设计桩径:φ600mm；设计桩长:L=22.0m；桩顶设计标高:-7.75～8.95m；主筋:6φ14通长钢筋，6φ14长18.0m钢筋；混凝土强度等级:C40；工程桩总桩数:205根（含试、锚桩15根）。设计要求单桩竖向极限承载力Qu=6840 kN。
2.工程质量检测方法
本次工程实践中针对场地环境和地质条件，主要采用了如下几种检测手段:成孔质量检测，检测数量40个，确定成孔质量（垂直度、桩径、孔深、沉渣）是否满足规范要求，抽检率20%；试桩载荷试验，检测试桩数量3根，确定单桩竖向极限承载力是否满足设计要求；高应变动力检测，检测数量10根，占总桩数5.0%，判定桩竖向极限承载力是否满足设计要求；低应变动力检测，检测数量40根，占总桩数20%，确定桩身完整性，并判断桩身缺陷及缺陷类型和位置。
①静载试验检测。本次工程中，根据设计要求，对试桩检测过程中的3根试桩（桩径Ф600mm，桩长22.0m）分别进行单桩竖向静载试验，在静载试验过程中，采用锚桩反力慢速持荷载法。
根据现场载荷试验所得数据经校核、汇总，未出现明显的陡降段，且在荷载加至最大值时，其最终沉降介于12.85～15.87mm，根据上述单桩极限承载力的确定方法，可以得出:3根试桩的极限承载力较大，无法判别。但由于3#试桩在最大荷载下，未破坏，说明单桩极限承载力还没有达到，其极限承载力取最大加荷值；1#、2#试桩在桩身材料破坏的情况下，其极限承载力可取破坏前一级的荷载值，得出现场静载试验的单桩极限承载力。
②高应变动力检测。本次检测采用FEI-C3型动测分析系统，该系统由486/40微机，12位A/D转换器，加速度传感器，力传感器、重锤组成。在检测过程中仪器工作正常良好，检测仪器设备均进行过整机标定。
其高应变检测的基本原理是:当锤击力作用到桩顶时，桩身产生一向下传播的压缩波，这个应力波到达桩端后变成拉力波向上传播，不断循环反复。
检测结果:所检测的10根桩的单桩竖向极限承载力基本值Qu均位于6577～7147kN之间，单桩竖向极限承载力平均值为6864kN，故根据本次高应变检测结果综合判定单桩极限承载力为6864kN。
③低应变动力检测。本次工程实践总共对工程桩中的40根桩进行了低应变动力测试。低应变测试采用反射波法。被检测的40根桩，桩身的应力波波速C介于2801m/s～4184m/s之间，平均波速Cm=3425m/s。其中，Ⅰ类桩37根，占检测桩数的92.5%；Ⅱ类桩3根，占检测桩数的7.5%。依据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）中3.5.1的规定，满足工程使用要求。
四、总结
文章综述了目前我国对于各种桩基所采取的主要检测方法和手段，并分析了各种方法之间的利弊和适用范围，然后以实践工程为依托，阐述了各种检测手段的检测过程、步骤以及注意事项。
参考文献
[1]罗骐先主编.桩基工程检测手册（第二版）[M].北京.人民交通出版社.2004；
关键词：基坑施工；管理不善；工程事故
中图分类号：TE42 文献标识码：A 文章编号：
基坑施工管理不善造成的工程事故实例
基坑工程管理不当，一些工程负责人、甲方业主在思想上不够重视，认为基坑支护工程是临时性工程，另外，对基坑工程又缺乏经验，施工指挥人员技术素质较低。有的甲方业主片面压低造价，也是引发事故的另一个主要原因。如深圳某公司油库护坡挡墙有6000多m2，由于片面压低造价，采用毛石砌体，结果一场大雨，全部将毛石护坡冲垮，查其原因，设计方认为是施工质量问题，而施工单位认为是设计方案问题，两家纠缠不清，实际上是工程造价压得太低。现在要修好护坡又要花350多万元，真是得不偿失。管理薄弱、管理混乱、管理失职，这是基坑事故多发的又一个重要原因。
两个商厦毗邻的深基坑事故分析
2.1 工程概况
第一商厦和第二商厦是浦东张杨路商业购物服务中心的两幢相邻的高层建筑，分别由某市建筑设计院和菜市机电设计院负责设计。两幢商厦相邻轴线间距14.5m。
（1）第一商厦工程内主楼和裙房组成。主楼为26层，地下室2层，总高度为99.6m，裙房为4层，高度为13．6m，工程桩均采用50 cm×50 cm的两节预制钢筋混凝土方桩，混凝土标号为C30，桩长25m，桩距1.95—2.10 m。桩待力层在⑦—l层，单桩设计承载力为1700 kN，主楼桩数为225根。裙房采用同一持力层，单桩设计承载力为1400kN，桩数为241根。整个工程桩数为466根。基坑开挖深度在-7~-8m，基坑维护采用水泥土搅拌桩，墙体顶宽为4.2m，底部5.2m，深13.5—14.5m的自立式结构，用以挡土和止水。
（2）第二商厦工程由主楼和裙房组成。主楼为24层，高度为100．2m。裙房为8层，高度为38．40 m。主楼工程桩采用50 cm×50 cm断面的两节预制桩，混凝土标号为C40，桩长24m桩距为1．8—3m。桩持力层落在⑦—1层，单桩设计求载力为1700kN，主楼桩数为449根。裙房采用同—持力层，桩距为2~4m，桩断面为45cm×45cm，桩长为24m，单桩设计承载力为140 KN，桩数为l 76根，整个工程桩数为625根。基坑开挖深度为-7~-8m，基坑用护采用水泥土搅拌桩与φ800mm灌注桩组合的自立式结构。搅拌桩墙体宽度为6m，灌注桩长18~20 m。两商厦系毗邻，可用相同的土层的物理力学性质指标。
2.3 施工情况
第一商厦由某公司总包，而桩基工程分包给某省机械化施工公司。施工的进程如下：
2010年，6月26日一8月6日工程桩施工，总共466根。2010年，9月1日一10月23日基坑水泥土搅拌桩施工。12月18日——12月28日基坑内及东、南、西外侧降水。12月30日一1993年2月13日挖土。先挖南侧裙房，由西向东；再由东南向西北后退，分块分层开挖，先挖4m深表层土，后挖底层土。东邻第二商厦部分于2月5日一9日挖至坑底，全部挖土工程于1993年2月13日结束。第二商度由建筑工程公司总包，而打桩分包给某基础工程公司。打桩开始至被迫停让打桩，已打275根。2011年6月22日恢复打桩直至8月20日结束，控制每日4根，总共625根。自2010年12月29日开始打桩，采用德马克D4.6锤，打桩流水方向是沿北侧(沈家弄路)由西向东打四排桩，而后在西侧沿第一商厦边打四排桩(裙房处为三排)，由北向南推进，打桩前曾由上级对两工程采取协调措施，以利工程安全施工。在两工程相邻处设土释放孔、测斜管、地面位移、孔隙水等测点进行观测，桩分布处设置塑料徘水板，并规定限速打桩，但在施工时没有认真执行。
2.4 施工中出现的问题
前面己述及东邻第二商厦部位的挖土在2月5日一2月9日期间所引起的问题。但2011年2月6日以后，监测单位己发现第一商厦围护结构的位移和沉降明显增大，9日下午，维护结构位移和顶面沉降严重，并出现多次裂隙，向第一商厦基坑方向倾斜，第一商厦工程桩向西位移严重的有七排之多，靠近第二商厦一侧的坑底严重隆起。当时第二商厦处于打桩阶段，桩的位移无法测定，有数据的只有两根动测桩，向第一商厦方向斜50 cm。出此，翌日(2月10日)决定停止打桩。尽管2011年2月10日已停止打桩，2月12日，两商厦间挖槽达3．5m，也无济于事，见地面位移(包括水平和沉降)—时间曲线、土体中水平位移—时间曲线、孔隙水压力—时间曲线继续发展。2月13日量测结果：工程桩位移最大值为1.47m；基坑底隆起最高达0. 6m；沈家弄管线位移1.7cm，隆起3.0cm；围护结构位移最大值达1.638m。
2.5 基坑事故的综合分析
关于基坑局部破坏的发生和发展过程，在前面已作阐述，这里再作归纳。本来，在饱和软熟土地基中施打大量和密集的预制桩(第一商厦的工程桩总共466根，第二商厦的工程桩已施打275根)，会产生较高的超孔隙水乐力，挤土体积的增加，产生上浮力和侧向挤压力，使施打桩区在一定范围内的地表和深层土体发生较大的水平位移和垂直位移，可能导致已打入的桩偏位，弯曲和上浮，给邻近基坑和地下管线等带来危害。要减少施打预制桩带来的影响，必须采取一些有效措施。例如，合理安排打桩顺序和控制打桩速率等。但是，在第一商厦和第二商厦的打桩工程中，不但不限制打桩速率，反而大大加快速牢，这正是造成第一商厦的基坑事故的主要原因。再者，对测试资料未能做出正确判断，也是造成事故的原因之一。
施工管理建议
（1）针对毗邻工程的施工协调。第一商厦的桩和围护结构的位移，基坑底部的降起，主要是两个相邻工程同时施工，对互相影响的严重性认识不足，缺乏必要和切实有效的施工技术措施与组织措施而造成。
（2）采取信息化施工。为保证两商厦施工的顺利进行，沿两厦毗邻部位设置孔隙水压力测点、测斜管和地面位移(包括水平位移和沉降)测点、此外，还钻了土释放孔。由于对信息施工的重要件认识不足，安排观测时间间歇过长，未能及时对实测数据进行正确判断，存有侥幸心理、以致本应可以避免的事情终于发生。出此，今后必须按照科学办事，提高测试水平，才能真正发挥监测手段的作用。
结语
针对基坑工程安全问题的重要性，通过工程实例介绍，从多个方面探讨了引起基坑工程事故的施工方面原因，并进一步提出了消除事故的相应措施，为基坑工程安全施工奠定了基础。
参考文献：
王德卿. 深基坑施工中的安全管理[J]. 山西建筑. 2004(21)：30-31.
xxxx百货大楼工程作为xx县的招商引资项目，只要有利于工程施工进度，基本上都能得到政府的支持与帮助，但开工之前还必须完成以下工作，才能顺利开工。
1、 地下室控制边线放样。
2、 建筑物放线。
3、 规划部门进行验线工作。
4、 将测绘部门提供的水准点、坐标控制点提交总包单位。
5、 两次组织基坑支护施工图设计交底及图纸会审。
6、 桩基施工图设计交底及图纸会审。
7、 规划部门提供本项目周边市政管线图纸。
8、 协助完成工地临时用电量不足扩容工作。
9、 开工前去质安站办理质量监督手续事宜。
二、施工阶段
打桩施工前，场地内基坑土方已开挖约两米五深，由于当时没有施工图纸，大部分地方均未开挖到位。考虑到四周靠边一排桩施工有足够的工作面，需要土方开挖单位的配合将余土挖除。土方开挖单位很长一段时间都不配合我司的工作安排，与我方保持对立情绪，甚至发展到来工地闹事，工地工作一度无法开展。经过我方耐心细致、不厌其烦地努力去沟通，同时了解到当地其他工地的土方开挖单价，最终通过奖励的方式才与土方开挖单位达成协议。
基坑土方开挖两米五后，给现场打桩带来很大的影响。混凝土运输车根本无法开进工地，基坑表面为粉砂土，一旦下雨，粉砂土层承载力急骤下降，打桩施工难度很大。总包单位将会以此为借口，施工场地三通一平不具备条件，将会产生费用及工期的索赔。我方当机立断，积极组织当地施工单位进行场地内塘渣回填，确保了打桩施工对场地的需要。
万事开头难，进场三个星期，也未见总包安排桩机进场。总包未收到我方提供的桩基正式施工图，不便组织机械进场也是事实，但我方于十月十五日提供桩基施工蓝图后，总包还是迟迟进不了桩架。总包在找分包单位遇到了很大的困难，前前后后找了十几家单位，都不愿意承接此项业务，直到十月二十二日才陆续进了几台桩架。十月二十九日开始裙楼及塔楼的试桩施工，裙楼试桩成功，但塔楼试成孔六天后以塌孔而告终。塔楼桩必须入岩一点五米，而返循环钻机遇上砂卵石层粒径较大卵石(工地收集到最大卵石粒径接近四十厘米)，极易堵管。后来，经设计单位同意后，将塔楼返循环成孔工艺改为冲击成孔工艺，总包单位于十一月七日组织进场六台冲击锤钻机。首先在塔楼的北侧试成孔，但北侧表面约三米土层为流砂土，冲锤在提升时，重锤、流砂土、护筒一起被拉上来，成孔非常困难。考虑到尽量不拖延塔楼桩基施工工期，在塔楼的南侧开始试桩施工，十一月十四日开始试桩，十一月十六日第一根桩混凝土浇筑完成。但塔楼南侧因工作面受限，只能摆放四台桩架施工。同时也没有放弃对塔楼北侧的努力，咨询各方专家后提出建议先降水再安排打桩施工。总包先后进行了井点降水、浅层管井降水、注浆加固地基施工工艺，均未达到需要的效果。北侧地质因素影响到约六十根桩基施工，并连带影响周边纯地下室约七十根抗拔桩施工，下一步将采取深井降水，然后安排打桩施工。
裙楼桩基施工任务已全部完成，塔楼完成五十七根，纯地下室桩完成一百一十五根，总共完成三百四十九根，完成46%.
三、20XX年工作计划安排
桩基施工进度已经滞后，下阶段主要工作是围绕土方开挖来安排工作，以确保汛期来临前地下室底板浇筑完成。主要工作安排
3、20XX年5月底前完成±0.000以下砼结构。
4、20XX年8月底以前完成裙楼砼结构。
5、20XX年年底前塔楼结顶。
6、机电安装、幕墙施工、二结构施工、精装修施工穿叉在主体结构施工中进行。
四、当前需要协调的其它工作
1、 全套施工蓝图提供及施工图审查审批。
2、 消防、暖通、弱电、精装、幕墙、电梯等分包单位的确定。
3、 甲供、甲定品牌材料确定。
五、在新的一年中，我将从以下几点作出努力、作好工作。
2、加强业务知识学习，继续提高管理水平：随着时代的前进、新技术的运用，必须进行专业技术知识及管理知识的学习，提升自己的管理协调能力。不断提升下属员工的专业技能，保证能有效控制现场施工质量及进度。
管桩施工情况
1．场地处理。该工程在距居民区较近地段，采用静力压桩机施工，在距民房较远地段，采用锤击桩施工。由于建筑物建基面较深，而航道护岸位置基础软弱，为保证设备安全工作，需要对护岸地基进行了处理。经计算，锤击桩和静压桩机对地基承载力要求达到150KPa即可，但由于本工程桩基较密，数量较多，为防止设备来回行走加上深送桩（7m）对地基的扰动，对锤击桩段和静力压桩段根据对场地的要求不同分别进行了场地处理，以满足施工条件的要求。锤击桩段场地处理：沿护岸基础施工范围内按每边超宽半台设备的宽度进行场地处理，对上层的60cm土体按掺加8%石灰改良。根据现场实际使用情况，场地基础改良处理后，能满足设备要求，但同时要注意做好明水排除工作。静压桩段场地处理：沿护岸基础施工范围内按每边超宽半台设备的宽度进行场地处理，将上层的软弱土体挖除后，回填70cm的建筑垃圾，同时沿基础纵向打设轻型井点降水，横向挖排水沟，设碎石盲沟排水。
2．施工工艺方法。由于桩基较密，为减少成桩后地基承载力降低设备无法施工的情况，均采用垂直轴线方向退后施工的方法。锤击桩施工：施工流程为：桩位放样一桩机就位一管桩起吊、对桩位一调整垂直度一打冷锤2~3击（柴油锤）一复查桩身垂直度一正式打桩一接桩一收锤、测贯入度一验收。静压桩施工：施工流程为：桩位放样一桩机就位一管桩起吊、对桩位一调整垂直度一静压1~2m一复查桩垂直度一正式压桩一接桩一继续压桩至设计指标、记录压力值一验收。
3．沉桩质量控制。（1）沉桩顺序：由于本工程桩基较多，为减少设备行走对基础的扰动，也为了减少群桩的挤密效应，沉桩时按每块基础分块施工，施工时沿底板横向方向顺序施工，沿轴线方向后退分排沉桩。（2）桩位放样：采用全站仪精确放出桩位，用30cm竹筷在桩位位置打入土中，上部用绑扎红绳，施工时根据红绳即可找到精确的桩位，对将要施工的桩位用石灰粉按桩径大小划一个圆圈，桩位放线后的打桩过程中，考虑到土体的挤压移位，在打桩前需对桩位进行复核。（3）桩身垂直度控制：用两台经纬仪在离打桩机15m以外成正交方向进行观察，在正交方向上辅助设置两根吊砣垂线进行观察校正。（4）接桩：接桩采用将端板焊接起来接桩，接桩时要注意新接桩节与原桩节的轴线一致，两施焊面上的泥土、油污、铁锈等要预先清刷干净。管桩焊接施工应由有经验且有专业焊工证的焊工按照技术规程的要求认真进行，焊缝要均匀饱满，焊接后要等待规范规定的冷却8~10min后才能继续施工，以免焊缝处入土急冷后使接头处冷脆影响使用寿命，如果设计有防锈要求，焊缝还须做防锈处理。（5）终桩控制：本工程管桩设计承载力为3,700kN，设计院提供的终止沉桩的标准为：静压法桩沉桩终压值为：3,700kN，锤击桩沉桩停锤标准；最后3阵的每击贯入度小于3mm（每阵10击）。施工终压力与桩的极限承载力是两个不同的概念，但相互有一定关系。福建省《静压桩基础技术规程》编制组通过大量桩基资料的统计分析，提出了桩的竖向极限承载力与终压力值有如下经验关系：当6m≤L≤8ITI时，Quk=（0.60~0.80）Rsm；当8m<L≤15rn时，Quk=（0.70~1.0）Rsm；当15m<L≤23m时，Quk=（0.85~1.0）Rsm；当L>23m时，Quk=（1.00~1.25）Rsm。式中Quk为静压桩单桩竖向极限承载力标准值；Rsm为静压桩施工时施加的最大压力值；L为静压桩的有效入土深度。由以上关系可见，当桩较短时，单桩竖向极限承载力小于施加的终压力值；反之，当桩较长时又会大于终压力值。本工程设计单位提出的终压值标准为3,700kN，我们施工时的控制终桩压力值为4,300kN，折算的系数为：3,700/4,300=0.86，经检测，单桩的承载力是满足设计指标要求的，施工的结果符合上述经验公式。
4．特殊情况的预防与处理。（1）桩顶碎裂正常锤击沉桩过程中，如突然出现送桩器快速下沉的情况，一般是桩顶碎裂，端板不能正常发挥作用所造成的，这个时候要检查锤击桩的总击数，已进土长度，并报请设计单位确定是否可以停止沉桩，并作终桩处理。桩顶碎裂的预防措施有：①应根据工程地质条件、桩断面尺寸及形状，合理地选择桩锤，要重锤轻击，桩重与锤重之比约为1：3~1：5。②沉桩前应对桩构件进行检查，检查桩顶面有无凹凸情况，桩顶平面是否垂直于桩轴线，桩尖是否偏斜，对不符合规范要求的桩不宜采用或经过修补等处理后才能使用。③检查桩帽与桩的接触面处是否平整，如不平整应进行处理方能施工。④稳桩要垂直，桩顶要加衬垫，如衬垫失效或不符合要求要更换。（2）桩身倾斜为了保证桩身的垂直度，防止桩身倾斜，主要预防措施有：①要求施工场地平整，对软弱地基表面铺碎石再平整。为使桩机底盘保持水平，可在桩机行走装置下加垫板。②初沉时，对不垂直的桩及时纠正，控制垂直度在5‰。③保持桩顶与桩帽接触面平整，使桩不受偏心荷载。接桩时，上下桩必须保持在同一轴线上。④在饱和软粘土地区，控制沉桩速度。
管桩检测情况
桩身质量检测根据《港口工程桩基动力检测规程》（JTJ249-2001），检测内容包括高应变和低应变检测。高应变动力检测，通过分析桩在冲击力作用下产生的力和加速度，确定桩的轴向承载力，评价桩身完整性，并分析土的阻力分布、桩锤的性能指标、打桩时桩身应力及瞬时沉降特性。检测桩的数量应根据地质条件和桩的类型确定，宜取总桩数的2%~5%，并不得少于5根。本工程按总桩数的2%控制检测频率。高应变动力检测合格桩的轴向极限承载力应满足设计要求且桩身完整或基本完整。低应变动力检测用地评价桩身完整性，宜采用反射波法。对混凝土预制桩，检测桩数不宜少于总桩数的10%，并不得少于10根。本工程按总桩数的10%控制检测频率。低应变动力检测合格桩的桩身应完整或基本完整。本工程管桩按规范要求作了高应变和低应变检测，经检测发现，本工程所施工的PHC管桩，桩身完整，焊缝质量满足要求，轴向承载力达到设计的3,700kN要求，补检桩未发现明显质量缺陷，检测桩均合格。
关键词: 扩大承台; 钢管桩托换;托换技术;
0 引言
桩基托换技术，是将楼底有隧道穿过的楼房的桩与上部结构分离，既有桩基承受的上部荷载有效地转移到新托换结构上。本文将介绍扩大承台结合钢管桩托换法在隧道工程中的应用,并介绍了桩基托换的总体方案、设计方法。
1工程概况
本建筑物层高3.0m,基础为钻孔桩基础，单桩承台和两桩承台，桩径为0.8m和1.0m，φ800单桩承载力为2000kN, φ1000单桩承载力为3500kN。桩身混凝土强度为C20，桩长为20~23m，桩端入中 ~ 微风化泥岩1.0m。该建筑物有13根桩桩端处于盾构掘进区域，7根桩处于隧道外1m影响线内或属于双桩承台而受到盾构掘进时间接影响，即有20根桩需进行托换或加固处理，桩基位于隧道开挖区，属于隧道建设中难度较大桩基群托换问题，如图1.1，图1.2所示。
周边建筑物情况：该栋建筑物西临宽4m的某街，东侧为宽4.8m的街道，其南边7.5m处为A125房屋（7层），西边7.0m处为A124房屋（9层）。
周边管线情况：根据线路总体及承包商提供的地下管线资料，本施工场地内的筏板托换施工不需迁改地下管线。
图1.1平面布置图(单位:mm)
图1.2 桩基与隧道位置关系图
隧道轴线埋深为23 m左右，盾构机身长8.0 m，盾构外径为6.3m，盾构刀盘外径比盾构壳外径大10 mm，衬砌每环1 m宽，厚0.3 m。
土层地质情况如表1-1，表1-2所示。
表1-1 隧道穿过区岩土层特性
表1-2 各层土体参数表
2托换方案设计
2.1 原桩单桩承载力复核
对处于隧道附近B、C轴上的桩，根据桩端地质、桩基规范及隧道工程托换经验，无论桩端是否侵入隧道，计算桩剩余承载力时，仅考虑桩的隧道顶上方约3m处以上发挥作用，对于距离隧道较远的其他轴线上的桩，则不考虑盾构通过时对其承载力的影响。选取钻孔MFZ3-YD-01A，对应表2-1，来计算隧道上方ZJ9～ZJ12；ZJ20～ZJ23的8个桩的剩余承载力。
表2-1 桩身地层分布图1
不考虑〈2-1B〉、〈3-1〉的摩阻力作用，桩径为800的桩剩余承载力为：
=3.14×0.8×(40×2.3+50×1.3+70×4.1)/1.00
=1115/1.00≈1050KN
式中Ks=1/[(0.8/d)(1/3)]，d为钻孔桩桩径，
桩径为1000的桩剩余承载力为：
=3.14×1.0×(40×2.3+50×1.3+70×4.1)/1.05≈1300KN
故桩径为800和1000的原桩剩余承载力均小于桩基资料中原桩的容许承载力。
下面表2-2列出原桩的上部荷载标准值和原桩剩余承载力数值大小关系。
表2-2 原桩上部荷载标准值和原桩剩余承载力数值
由上表知，处于隧道上方的20根桩中，有13根桩的剩余承载力是不满足上部荷载要求。同时本建筑物的形状不规则，侧“凹”形，盾构机直接推过，可能发生较大的柱子沉降和框架梁裂缝。当地住户对宿舍的安全敏感度高，如产生不利结果社会影响大，从理论、建筑物的结构形式及盾构机的施工风险上，均应对隧道上方可能受影响的桩进行桩基托换处理。
2.2托换基本原则
(1)新托换结构体系的承载力有足够的保证和储备；
(2)托换体系的总变形应控制在原建筑物允许的局部附加变形范围以内；
(3)托换施工过程中必须保证把上部荷载从原来的桩基上可靠的转换到新的托换结构体系上，并有效控制被托换结构在施工中的有害变形；
(4)桩基托换后应保证区间隧道的施工安全，并严格控制隧道施工对新托换结构的影响和破坏；
(5)桩基托换施工不得改变原建筑物的使用功能。
3 扩大承台结合钢管桩托换方法
本建筑物下基础大部分为二桩承台，布置不规则，且承台之间距离较小，桩梁托换方案不易布置。本建筑物下部存在约3m厚淤泥质土和5m厚粉细砂层，采用筏板托换方案，需对此软弱地基进行加固处理，而此处临近珠江，通常的地基处理方案因动水影响，加固效果难保证，故也不宜采用筏板托换方案。根据建筑物下的地质资料，盾构隧道顶部上方存在较厚的强、中风化岩层，盾构通过后原桩的剩余承载力仍较大，故可采取扩大承台＋钢管桩托换方案来承担部分上部荷载；原桩承台布置不规则且距离较近，故扩大承台后就连在一起成为筏板，可以加强基础的整体性和协调变形。
托换前隧道位置关系如图3.1所示，钢管桩施工后，原桩、新钢管桩与隧道的相对关系如图3.2所示。
图 3.1 托换前隧道位置关系图
图3.2 托换后位置关系图
3.1托换钢管桩的布置
建筑物~轴下的部分桩基侵入隧道，盾构通过时，原桩仍有部分剩余承载力，故可采用新增加的钢管桩和剩下的原桩一起来承担上部荷载，故新增的钢管桩主要布置在受影响的被托换桩和底柱周围。托换钢管桩的布置，是跟据上部荷载标准值＋新增筏板的自重与原桩剩余承载力差值来计算，且托换桩间距满足最小间距750mm的要求，忽略新增筏板下土对上部荷载的分担作用，筏板厚0.8m，具体布置的个数见下表3-1：
表3-1钢管桩数目统计表
故在原桩周围理论上共需布置31根钢管桩，实际布置了71根，另考虑到新增筏板的自重影响，在钢管桩间距较大处，也布置了钢管桩，总共在筏板下布置了83根钢管桩。
下面对托换区~轴下基础的承载力进行整体核算：
柱子上部荷载标准值：35271KN；
筏板自重： 25KN/m3×24.53m×12.38 m×0.8 m =6074KN；
~轴下原桩的剩余承载力：43300KN；
新增83根钢管桩的竖向总承载力：20750KN；
桩基上总荷载标准值为：N=35271＋6074=41345KN；
筏板下所有桩基的竖向承载力为：R=43300＋20750=64050KN> 41345KN；
可见，经过托换后，筏板下桩基的竖向承载力远大于桩基上部总荷载，故托换方案的承载力满足上部荷载要求。
4结语
关键词：水泥粉煤灰碎石桩 后压浆 经济效益分析
中图分类号：TU472 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（c）-0033-02
1 工程概况
某工程位于北京中关村，为钢骨砼框架―钢筋砼核心筒结构，总建筑面积约为6万m2。该工程基础结构形式为筏板基础，埋深18.5m。根据勘察报告要求，主楼地基采用水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）复合地基，选择卵石层作为桩端持力层，桩长可达24 m，桩径600 mm，总根数819根。该工程的地质条件及CFG桩设计位置关系如图1。
该工程施工进度要求高，质量控制要求严格，而场地地质中的砂卵石层较厚，施工比较困难。考虑到上述勘察设计报告中所提的CFG桩桩长过长，而且受工程地质条件的影响，使得单桩成桩时间过长而影响总体施工进度，故决定对CFG桩进行深化设计，并经研究决定将桩底后压浆施工工艺引入到CFG桩加固处理当中来。通过对CFG桩的深化设计及采用桩底后压浆施工工艺后，将持力层改在第一层砂卵石层，桩长由24 m减小到9.5 m，重新进行桩点排布，验算地基承载力满足地基承载力要求450 kPa（核心筒区700 kPa），调整后计算的地基沉降变形为29.9 mm，满足上部结构设计要求。
2 施工工艺介绍
2.1 工艺特点
CFG桩复合地基是一种新型的地基加固处理方法，和其他传统地基处理方法相比，水泥粉煤灰碎石桩具有显著的桩体作用、明显的挤密作用、应力集中与扩散作用、复合地基承载力提高幅度大、变形小、沉降稳定快等特点，能有效的调整桩体应力，充分发挥桩间土、桩体的承载力。但是CFG桩对桩底土层的承载力要求很高，一般情况下，需要施工打至十几米乃至几十米深度才能满足承载力要求，造成施工进度非常缓慢，材料及人工投入量较大，成本很高。
2.2 水泥粉煤灰碎石桩技术要求
（1）本工程桩径选用600 mm，规范要求该类型桩径不超过600 mm。
（2）选择承载力相对较高的地层作为桩端持力层。本工程桩端持力层选择为卵石层，经验算满足要求。
（3）桩间距选取4倍桩径，角部位置可以适当缩小，但不低于3倍间距。
（4）桩身混凝土强度选取C20，满足设计要求。
（5）做好褥垫层的级配设计，严格控制最大粒径不大于30 mm，用高功率夯实机进行夯实。
2.3 桩端后压浆施工工艺
桩端后压浆施工技术可以有效的提高桩体竖向承载力，不过该技术目前用于钻孔灌注桩当中较多，类似研究也局限于钻孔灌注桩后压浆技术的研究，关于CFG桩后压浆技术的研究尚未发现。
2.4 后压浆施工技术要求
对于桩端压力注浆技术，控制好泥浆原材料、注浆压力、注浆量及注浆速度是施工质量控制成败的关键。本工程从以下几点控制桩端压力注浆的质量。
（1）压浆开始时间。压力注浆通常使用注浆泵进行施工，注浆泵的额定压力一般是最大注浆压力要求的1.5倍，所以注浆施工时会对桩端产生较高的压力，所以压浆开始时间必须等到桩身达到一定强度后才可进行压浆施工。本工程压浆开始时间严格通过注浆泵的额定压力和桩身强度发展水平（通常为75%）的对比分析后进行，并严格控制与在施桩基距离不小于8 m。
（2）泥浆配合比。由于该工程的桩端为松散的砂卵石层，为保证压浆效果，水泥浆配合比实行动态变化，控制在0.4～0.7之间。先用稀浆在砂石层缝中形成层，然后再逐步用中浓度浆，最后利用浓浆施工。
（3）压浆量。
对于松散的砂卵石层，压浆量是主要控制指标。施工前必须按照计算结构与施工损耗计算总压浆量和确定材料配合比。本工程单桩水泥压浆量控制在600～800 kg之间。
（4）压浆压力。
压浆压力与桩端砂卵石层的水泥浆扩散半径有关，砂石层约松散，水泥浆扩散半径越大，所需压浆压力越小。容许压浆压力一般以不使桩身及底层结构破坏或为前提。本工程通过压水试验时疏通压浆管的压力确定压浆的初始压力，以压浆时的稳定压力作为注浆压力，压浆压力一般为初始压力的2～3倍。
（5）压浆终止标准。
在后压浆施工过程中，压浆压力、压浆量及桩身周边土体会出现不断的动态变化，这主要是由于桩端土体性质差异情况造成的。一般情况下，压浆压力先是初始压力，再是稳定压力，然后出现上升压力；压浆量会因为土质的改变会在设计压浆量周边出现波动；周边土体则会因为压力的作用下出现渗透、填充、置换、劈裂、鼓起等效应。因此，压浆过程的终止标准必须根据压浆压力、压浆量及周边土体变化等情况进行控制。本工程在施工时规定，当满足下列条件之一时刻终止压浆：
（1）压浆量和压浆压力均达到设计的要求。
（2）压浆压力在稳定后出现上升的压力，且压浆量已经超过600 kg。
（3）压浆总量只达到设计要求的70%，但是压浆压力达到设计要求的150%并维持5分钟以上。
不过，在施工过程中一定要注意堵管造成的压浆量较小而压浆压力很高的终止压浆假象。
3 施工工艺流程及操作要点
3.1 施工工艺流程
CFG桩后压浆施工工艺流程为：定位放线桩机成孔压送混凝土、同时启动卷扬机提升钻杆直至施工设计桩顶标高放桩端压力注浆装置当桩身混凝土强度达到一定值（通常为75%）后进行压力注浆卸下注浆接头，成桩成品保护。
3.2 CFG桩施工
（1）按设计的CFG桩施工布置图测放桩位，将桩机移到制定桩位，对中桩位。
（2）桩机就位，调整钻杆与地面的垂直度，在钻杆上标记钻孔深度，根据电流大小控制下钻进尺，钻到预定深度。钻进到设计深度后，钻机孔钻二至三转。
（3）压灌混凝土。现场使用粉煤灰较多的商品混凝土，塌落度控制在16～18 mm。泵送混凝土到达钻杆上部时略提钻杆20～50 cm，以便砼料将或门冲开，提钻速度控制在1.2～1.5 m/min，一边泵送混合料一边提钻，如遇淤泥质土时，提钻速度适当放慢。
（4）混凝土灌注高度应高于设计桩顶标高50 cm，并用插入式振捣器对桩顶2～3 m进行振捣。
（5）钻机移位后在桩心混凝土放入压力注浆装置，待桩身强度满足压浆要求后进行孔底压浆。
（6）成桩符合设计要求后，将多余桩头部分进行剔槽，然后用湿粘土封顶，并保证24小时内不得扰动，严禁车辆碾压桩头，挖斗碰撞。
3.3 后压浆施工
（1）压浆管。
本工程压浆管采用25焊接钢管。在成桩过程中，与以往工程在桩底或桩侧预埋压浆管路，随钢筋笼一同下放的方式有所区别，因本工程CFG桩无钢筋笼，为水泥粉煤灰碎石桩，因此，为了确保水泥浆注入桩端土体，压浆管底部须插入桩尖土30～40 cm，项目部采用待CFG桩桩体砼浇筑完成后，立刻插入注浆管，并且为了保证插管深度，项目部还自制了插管振捣器。（如图2、图3所示）。
在将桩端压力注浆装置埋设好后，应马上向压浆管内注满清水，并用密封胶讲两端密封，以防止压浆管的变形影响压浆效果。压浆管采用低压液体输送用焊接管，也可以采用普通钢管特制而成，并在每个压浆导管下端设置一个压浆阀。CFG桩压灌混凝土后即震动插入压浆管，压浆管的插入深度与长螺旋钻钻尖同深。
（2）初注。
在正式压浆开始前先试压清水，通过压水试验时疏通压浆管的压力确定压浆的初始压力。初注阶段压浆压力采用初始压力，浆液由稀到稠（配比控制在0.4～0.7之间）。初注时要密切注意压浆压力、压浆量、压浆管变化及压浆节奏。本工程CFG桩作用在砂砾石层，由于颗粒间孔隙较大，所以采用间歇压浆法施工，即开启压浆泵先压浆4～5 min后，停泵0.5～1 min，然后再压浆，如此反复，直到结束。
（3）二次压浆。
在第一次压浆结束后，压浆只能影响一定的范围，为充分发挥压浆作用，可进行第二次压浆。而由于桩端持力层浆液逐渐趋于饱和状态，第二次压浆量会较小，一般为首层压浆量的1/3～1/4。
（4）在桩基施工完毕后，需进行CFG桩低应变试验和复合地基静荷载试验。
①静载试验。核心筒区复合地基承载力特征值设计要求不小于700 kPa，3点复合地基载荷试验分别在最大试验荷载1400 kPa时，承压板顶累计沉降量在14.51～22.73 mm之间，符合设计要求。主楼区复合地基承载力特征值设计要求不小于450 kPa，3根单桩竖向抗压静载试验最大荷载3000 KN，累计沉降量在11.44～16.89 mm之间，单桩竖向抗压承载力特征值不小于1500 kN，三点桩间土承载力试验最大荷载420 kPa，累计沉降量10.88～12.64 mm之间，主楼区复合地基承载力和沉降量均满足规范及设计要求。
②低应变检测。被检测的80根工程桩中，Ⅰ类桩73根，占抽检总数的91%，未发现Ⅲ、Ⅳ类桩。
4 经济效益分析
（1）技术的创新性分析。
根据采集资料调查研究发现，桩端后压浆在CFG桩上的使用为首次使用。根据CFG桩地基处理检验报告显示，地基承载力效果良好。因此，本工程所采用的CFG桩桩端后压浆法，为今后相似工程中后压浆在CFG桩地基处理中的应用进行了积极的探索，也为今后的工作提供了思路。
（2）节能节材分析。
本工程在深化设计研究之后，虽然决定增加了后压浆施工工序，但是采用桩端后压浆法以及新的试验方法，使工程量大量减少，与按照原24 m桩长的CFG桩设计进行施工，减少混凝土用量约3400 m3、人工清桩间土方量约3200 m3、机械挖桩间土方量约2300 m3，使施工功效有了显著的提高。并且，原24 m桩长的CFG桩设计，并未考虑由于桩长过长而造成的打桩过程中桩头断裂、成桩效率低下、打桩机运行受限等不利因素，而后续深化设计之后，有效避免或降低了这些不利因素的影响，仅用36天便完成了全部CFG桩的施工、检测以及清理工作，其工效提升相当明显。
（3）经济效益分析。
如果考虑到人工清桩间土方、截桩头、CFG桩混凝土用量、机械挖土方量等工程量的节约，工程量降低成本约195万元，在支付后压浆专利费用约127万元后，本工程CFG桩地基处理工程节约工程直接费总计约68万元，为项目部带来了巨大的经济效益。
5 应用总结
（1）CFG桩复合地基中的CFG桩采用后注浆技术可以显著地减少沉降量，大幅度地提高承载力。
（2）桩端后压浆施工工艺与水泥粉煤灰碎石桩复合基础施工工艺复合应用是本工程的创新，可以综合两种工艺的优点，避免施工进度缓慢及成本效益低的缺陷。
（3）该技术，可以减少大量的人工清桩间土方、截桩头、CFG桩混凝土用量、机械挖土方量等工程量，从而在节能节材方面带来较好的经济效益。
参考文献
[1] 曾纪文，郭军海，冯浩，等.CFG桩在工程实例中的应用[J].西部探矿工程，2006（1）.
[2] 李兴成.CFG桩复合地基加固机理研究及工程实例分析[J].延安大学学报：自然科学版，2005（1）.
[3] 肖星球.碎石桩复合地基承载力探讨[J].铁道工程学报，2010（6）.
[4] 张萍.桩底后压浆技术在钻孔灌注桩中的应用及效果[J].内蒙古科技与经济，2009（12）.
关键词：CFG桩 CFG桩复合地基
北京望京新城K5区521号～524号四栋高层塔式住宅楼,24层总建筑面积10万m2,地下两层,箱形基础,埋深-7.010m,基底标高-31.440m,天然地基承载力标准值160kPa ,不能满足设计要求,故采用CFG 桩(水泥粉煤灰碎石桩)复合地基加固处理方案。
?CFG 桩在基底标高上进行施工,钻孔穿越的各土层依次为:标高-30.500～-20.500m,砂质粘土～粉质粘土,具有中低压缩性;标高-20.500～-15.000m,重粉质粘土～粘土;标高-15.000m 以下为稳定的粘质粉土～砂质粉土。采用管井井点降水至标高-30.500m。
1 复合地基设计
?本工程设计主要参数为单桩竖向承载力标准值650kN;桩径400mm;桩长17.5m,定长度控制;桩端持力层为粘质粉土、砂质粉土;桩身混凝土强度等级C20;面积置换率0.052,按正方形布置,桩间距为1.55m×1.55m,4栋建筑物总布桩2120根。
2 CFG 桩施工 2.1 工艺流程
?钻机就位成孔钻杆内灌注混凝土提升钻杆灌注孔底混凝土边泵送边提升钻杆成桩钻机移位。
2.2 施工措施
?(1)为检验CFG 桩施工工艺、机械性能及质量控制,核对地质资料,在工程桩施工前,应先做不少于2根试验桩,并在竖向全长钻取芯样,检查桩身混凝土密实度、强度和桩身垂直度,根据发现的问题,修订施工工艺。
?(2)通常桩顶混凝土密实度差,强度低,对此采取桩顶以下2.5m 内进行振动捣固的措施。
?(3)为做到水下成桩,要求钻杆钻至设计标高后不提钻,先向空心钻杆内灌注约8m 高的混凝土,然后再提钻进行桩底混凝土灌注。之后,边灌注边提钻,保持连续灌注,均匀提升,可基本做到钻头始终埋入混凝土内1m 左右。严禁采用先提钻后灌注混凝土,形成往水中灌注混凝土的错误作法。
?(4)做好成孔、搅拌、压灌、提钻各道工序的密切配合,提钻速度应与混凝土泵送量相匹配,严格掌握混凝土的输入量大于提钻产生的空孔体积,使混凝土面经常保持在钻头以上1m,以免在混凝土中形成充水的孔洞。 3 试验与检验 3.1 复合地基试验
?为检验CFG 桩施工工艺及复合地基加固效果,取得设计和施工的技术数据,进行了一点三桩复合地基和三根单桩静荷载试验,参数与工程桩相同。
?三桩复合地基试验最大加载值为6500kN,单桩试验最大加载值分别为1700kN、1300kN、1300kN,加载程序和判定标准按规范要求。
3.2 复合地基承载力分析
?(1)单桩强度控制的承载力标准值,取各试验点最大荷载或极限荷载的一半,则3根单桩平均承载力标准值为683kN。根据公式推算,复合地基承载力标准值为434kPa >400kPa。
?(2)取s/b =0.008对应的荷载确定三桩复合地基承载力标准值为630kPa ,远大于设计要求的400kPa。
3.3 静载和动测检验
3.3.1 静荷载试验
?静压三根单桩复合地基和三根单桩试验结果表明:三根单桩复合地基静载试验和三根单桩静载试验的Q -s曲线、s -lg(t)曲线均未出现陡降迹象,按相对变形s/b =0.01确定复合地基承载力,单桩复合地基在标准值为400kPa 的荷载下沉降值与压板作用宽度之比s/b 分别为0.009、0.0096、0.004,其比值均小于0.01,表明单桩复合地基承载力满足设计要求。单桩静载试验在标准值为650kN 时,沉降分别为2mm、3.6mm、3.6mm,说明单桩承载力仍有很大潜力。
3.3.2 低应变动力试验
?试验依据《基桩低应变动力检测规程》进行,检测桩数为总桩数20%。
3.4 检测结果
?(1)CFG 桩桩体强度满足C20的设计要求。桩身结构完整的一类桩385根;桩身结构基本完整、桩身局部轻微离析、对桩的使用不构成影响的二类桩33根。一、二类合格桩共418根,占检测桩总数424根的98.58%。
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