0 引言

　　珠海地处广东省中部沿海、珠江三角洲的南部前缘，层状地貌特征明显，除山地、丘陵及台地外，地貌单元以冲积平原和海积平原为主。软土分布范围广泛，沉积物以淤泥层为主，占陆地总面积的50%～60%，最大厚度>67.4m，一般为8～40m，软土分布区原始地貌较低，建设场地填土需3～5m^[1]。珠海西部中心城区包括斗门区、金湾区2个行政区，存在大面积深厚软土，工程地质特性及参数表明:珠海西部中心城区软土含水率高达68%，对绝大部分指标有明显影响，含水率较高使得软土抗剪强度低、压缩性高^[2,3]。PHC管桩适用于深厚软弱黏土地基，在经济和技术指标方面有明显优势，PHC管桩占珠海地区建筑桩基工程总数的85%以上，已成为该地区最主要的建筑桩型。

　　软土地区地基基础及建筑基坑土体开挖过程中，由于打桩时对土体的挤压力积聚效应，土压力差引起压力向开挖方向释放，加之淤泥质土的流动性大，进一步加剧了淤泥向开挖方向流动。而预应力管桩本身虽具备一定刚度，但其位置却主要依靠周围土体约束，随着土体向开挖方向产生流动，管桩随之产生倾斜，造成桩顶较大位移及垂直度偏差，对桩身质量产生不利影响^[4,5]。GB 50202—2002《建筑地基基础工程施工质量验收标准》第5.4.5条，对钢筋混凝土预制桩的质量检验标准未提到垂直度要求，导致工程项目中标准不统一，出现争议。

　　1 工程概况

　　某住宅工程位于珠海市斗门区，总建筑面积111 065.89m²，由地下室(1层)及地上8栋塔楼组成(见图1)。其中，3号楼住宅地下室层高3.85m，塔楼为剪力墙结构，25层，层高3m，建筑总高度84.3m(含屋顶花架)，抗震设防烈度为7度，剪力墙抗震等级为三级。

　　

　　图1 某住宅工程效果 

　　 

　　2 场地岩土工程地质条件

　　2.1 地形、地貌

　　其勘察场地原始地貌单元为海陆交互相沉积地貌，后经人工改造，原始地形已改变，勘察时地势较平坦，测得各钻孔孔口标高为0.360～2.230m。

　　2.2 底层岩性

　　根据钻探结果，场地内发育的地层按自上而下的顺序依次描述如下。

　　1)人工填土(1)(Q₄^ml)该层系新近堆填而成，尚未完成自重固结，结构呈松散状态。层厚1.00～3.60m。

　　2)第四系海陆交互沉积层(Q₄^mc)由淤泥(2)₁、粗砂(2)₂及黏土(2)₃共3个亚层组成:淤泥(2)₁干强度及韧性高，呈饱和～流塑状态，该层在场地内广泛分布，层厚1.50～23.30m;粗砂(2)₂主要呈饱和～稍密状态，层厚0.40～14.90m;黏土(2)₃干强度及韧性较高，呈饱和～可塑状态，该层在场地内局部分布，层厚0.90～6.40m。

　　3)第四系残积(Q₄^el)砾质黏性土(3)干强度及韧性中等，呈饱和～硬塑状态。该层在场地内局部分布，层厚1.30～8.70m。

　　4)燕山期(γ₅³⁽²⁾)花岗岩勘察揭露的花岗岩按其风化程度不同，可分为全风化、强风化及中风化花岗岩共3种。全风化花岗岩(4)₁岩体基本质量等级为Ⅴ类，岩芯呈土柱状，合金钻具易钻进，该层在场地内局部分布，层厚0.70～7.80m;强风化花岗岩(4)₂岩体基本质量等级为Ⅴ类，岩芯呈土柱状、土夹碎块状及块状，该层在场地内广泛分布，层厚0.40～12.10m;中风化花岗岩(4)₃岩体质量等级为Ⅳ类，岩芯多呈块状，短柱状，金刚石钻具较难钻进;该层在场地内广泛分布，揭露厚度3.00～7.90m，层厚不详。

　　2.3 岩土物理力学性质

　　各土层物理力学参数如表1所示，桩端持力层良好的应为强风化～中风化岩层，其次为全风化岩层，工程结构荷载较大，故宜选择强风化岩以下地层或埋深≥26m的强风化岩作为桩端持力层。

　　珠海市抗震设防烈度为7度，勘察场地土的类型属软弱土，建筑场地类别为Ⅲ类，地震动反应谱特征周期值为0.45s，该场地对建筑抗震属不利地段。在7度地震力作用下，场地内局部地段饱和粗砂(2)₂可能会产生轻微液化现象。

　　3 桩基工程及基坑支护

　　3 号楼的基础设计等级为乙级，基础形式采用PHC管桩，型号为PHC-500-125-AB，以柴油锤击沉桩工艺，属摩擦端承桩，单桩竖向抗压承载力特征值为1 700kN，设计桩长21～26m，总桩数为160根，桩锤重5t，桩端持力层为强风化花岗岩。

　　  

　　表1 各地层工程特性指标值 

　　 

　　 

　　

　　基坑支护采用放坡+搅拌桩止水方式，周边环境无建筑及重要道路，安全等级三级，合理使用年限为1年。单层地下室面积27 831m²，基坑坑顶现状标高1.500～2.000m，换填1.0m厚砖渣进行PHC管桩施工，换填后坑底标高0.000m，开挖深度1.5～2.0m，周长997m。

　　4 施工质量问题分析及处理

　　4.1 单桩竖向抗压静载试验

　　按GB 50007—2011《建筑地基基础设计规范》、JGJ 94—2008《建筑桩基技术规范》中有关单桩竖向抗压静载试验的规定进行检测，3根检测桩的成桩参数及检测结果如表2所示，单桩竖向承载力极限值满足设计要求。

　　4.2 低应变反射波法

　　3号楼基础施工开挖按先深后浅的施工顺序，分2次开挖与检测。第1次在2017年11月6日，开挖电梯井坑中坑，开挖后对承台内的全部9根桩进行低应变反射波法检测，未发现Ⅲ，Ⅳ类桩，进行了承台的混凝土浇筑。第2次在2017年11月10—13日，对3号楼其他部位开挖施工，开挖后对62根桩进行了低应变反射波法检测，出现了Ⅲ类桩11根、Ⅳ类桩3根。Ⅲ，Ⅳ类桩数量达到总检测数的20%，根据广东省标准DBJ/T 15—22—2008《锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程》中第3.6.2条要求需对桩身质量扩大检测。

　　2017年11月17日，经五方责任主体会议后决定进行扩大检测(第3次)，经对剩下的89根桩进行全数低应变反射波法检测，又出现Ⅲ类桩7根、Ⅳ类桩1根。经过3次检测共160根桩，Ⅲ类桩18根、Ⅳ类桩4根(见表3)，平面分布及典型的Ⅲ，Ⅳ类桩波形如图2所示。全数检测后Ⅲ，Ⅳ类桩占桩总检测数的14%。

　　  

　　表3 3号楼Ⅲ，Ⅳ类桩汇总 

　　 

　　 

　　

　　设计单位根据检测单位的桩基检测报告，按对Ⅲ类桩灌桩芯，Ⅳ类桩不考虑承载力原则，需补桩9根。施工单位补桩之后对所补的桩进行5根高应变检测、4根低应变检测(第4次)，单桩竖向抗压承载力满足要求，未发现Ⅲ、Ⅳ类桩。为了排查补桩施工对原有的Ⅰ，Ⅱ类桩是否有扰动，对补桩区域周边的58根Ⅰ，Ⅱ类桩进行低应变反射波法检测(第5次)，无异常。

　　  

　　表2 3号楼静载试验桩检测结果 

　　 

　　 

　　

　　图2 Ⅲ，Ⅳ类桩平面分布及桩波形  

　　 

　　4.3 桩身缺陷原因分析

　　该建筑基坑坑顶水平位移报警值为70mm，根据基坑监测报告显示，3号楼附近的监测点支护结构坑顶水平位移累计值为50.3mm，未达到报警值，基坑变形处于稳定状态。根据3号楼Ⅲ，Ⅳ类桩分布图显示，Ⅲ，Ⅳ类桩基本集中在电梯井9桩承台周边，较有规律。3号楼的电梯井坑中坑采用9m长拉森钢板桩+顶部钢管支撑的基坑支护形式，坑底被动土压力区未采用坑内加固体加固，淤泥层的天然含水率达63.5%，基坑内侧被动土压力标准值不足，电梯井坑中坑开挖过程中，支护结构变形，不满足嵌固稳定性计算E_pka_p2/E_aka_a2≥K_e的要求^[6,7,8]，导致电梯井承台周边的桩产生变形，出现桩身质量缺陷。经分析得出:(1)Ⅲ，Ⅳ类桩缺陷在离桩顶10m左右;(2)4根Ⅳ类桩桩身缺陷均出现在上、下两节管桩接桩部位，18根Ⅲ类桩桩身缺陷其中11根均在上、下两节管桩接桩部位，其余7根桩身缺陷也在管桩接桩部位附近，由此推断管桩焊接连接部位是薄弱部位;(3)拉森钢板桩长9m，桩身缺陷集中出现在离桩顶10m左右位置，说明钢板桩长度不足，导致周边管桩正好在钢板桩底部位置出现桩身缺陷。

　　4.4 垂直度及桩位偏差测量

　　《锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程》中第7.3.2条提出成桩过程中的垂直度要求，未提到土方开挖后验收的垂直度要求。《建筑地基基础工程施工质量验收标准》中第5.4.5条，钢筋混凝土预制桩的质量检验标准未提到垂直度要求，桩位偏差是验收的主控项目，合格率要求100%。软土地区因土方开挖问题引起桩倾斜的质量问题时有发生，导致土方开挖后垂直度要求难以掌握，桩位偏差合格率难以达到100%^{[9,10,11,12,13]}。

　　1)垂直度测量委托具有测量资质的第三方勘察单位对18根Ⅲ类桩进行垂直度测量。使用FY-CX-5C型陀螺测斜仪，将测斜仪探头直接放入管桩内，对桩身侧壁不同深度垂直度进行检测，再对每组数据进行处理，计算得出桩身垂直度。测量结果显示，垂直度角度在0°3'0″～0°32'0″，换算为弧度为0.087%～0.93%，满足1%要求。

　　2)桩位偏差测量委托具有测量资质的第三方勘察单位对18根Ⅲ类桩及8根补桩共26根桩实施桩位偏差测量。采用现场施工坐标系与高程系，甲方提供的K11,K12，经过全站仪检测边长S=79.222 9m，边长偏差ΔS=2.7mm，高程偏差Δh=2.5mm，精度满足要求。桩体位置偏差通过施测桩体的中心坐标与施工轴线的偏差值确定，由于现场未能使用设备确定桩体中心位置，因此使用全站仪管桩空心环外3个点以确定桩体中心。具体测量为在K12点上设站，K11定向，极坐标点按桩体编号施测，施测完后重新检测K11点，符合要求。通过三点确定圆心并与设计桩位进行比较，计算出桩位轴线方向偏差，考虑到桩位的偏差方向采用施工坐标系不直观，建设单位要求成果采用轴线坐标系即正南正北方向。

　　测量结果显示，桩位偏差幅度为24～214mm。由于本项目大多为4桩以上承台，桩位偏差的规范允许值为D/2=250mm，因此满足规范要求。

　　4.5 基础加固设计及施工

　　设计单位根据先后5次桩基检测报告、第三方勘察单位《垂直度测量报告》《桩位偏差测量报告》，对不合格管桩进行桩基础加固设计，Ⅲ类桩进行灌芯处理后使用，Ⅳ类桩做废桩处理，复算后要求补桩9根。3号楼承台及地下室底板原设计为承台+钢筋混凝土底板结构形式，现对出现Ⅲ，Ⅳ类桩的承台进行合并，变为整体大承台，提高承台及地下室底板刚度，减少不均匀沉降。

　　2017年12月20日，施工单位按设计变更浇筑了3号楼地下室底板的混凝土，3号楼旁边的2号楼、4号楼此时的施工进度已达到8层楼面。

　　4.6 质量问题争议及处理

　　2018年1月5日，监督机构认为该工程仅对18根Ⅲ类桩及8根补桩共26根桩进行了桩位偏差和垂直度第三方测量，未对3号楼所有管桩的桩位偏差和垂直度进行第三方测量，怀疑其他桩有桩位偏差和垂直度的质量缺陷，存在安全隐患，以桩基子分部未验收的情况下进行地下室底板的混凝土施工为由发出局部停工通知，暂停3号楼施工活动。

　　为解决监督机构提出未对3号楼所有管桩桩位偏差和垂直度进行第三方测量问题，各单位提出2种意见。

　　1)意见1把已浇筑混凝土的3号楼地下室底板破除，重新委托第三方勘察单位对3号楼所有管桩进行桩位偏差和垂直度测量。

　　2)意见2因3号楼旁边的2号楼、4号楼此时施工进度已达到12层楼面，且塔楼距离仅10m(见图3)，破除3号楼地下室底板将对2,4号楼基础产生扰动，风险高，弊大于利。

　　经组织3号楼桩基结构安全专家论证会，形成意见如下:(1)基桩检测方法和检测数量均满足规范要求;(2)Ⅲ，Ⅳ类桩的加固处理措施恰当;(3)基桩虽未全部进行第三方垂直度及桩位偏差测量，但已进行的18根桩第三方垂直度测量结果及26根桩第三方桩位偏差测量结果均满足规范要求，并具有一定代表性;(4)本工程桩基检测及施工资料闭合，可进行下一道工序施工;(5)后续施工应加强第三方沉降监测。

　　

　　图3 3栋塔楼位置 

　　 

　　5 沉降监测应用

　　工程监测主要依据GB 50026—2007《工程测量规范》、JGJ 8—2016《建筑变形测量规范》、本工程设计图纸等。监测等级为二等，钻孔埋设基准点3个，监测点数布置14个(见图4)。监测仪器采用Leica LS15电子水准仪、铟钢尺。

　　

　　图4 监测点布置  

　　 

　　从3号楼主体施工到主体结构封顶为加强监测周期，期间每4d对所有沉降监测点进行准确的沉降观测。3号楼主体结构封顶停止加强监测，进入常规沉降观测周期，每个月观测1次。竣工验收后第1年≥4次，直至沉降数据稳定。主体结构于2019年8月完成封顶及填充墙施工。监测结果如下。

　　1)14个监测点沉降量累计值如图5所示，均满足规范≤200mm要求。

　　2)最后100d沉降速率如图6所示，均≤0.02mm/d，满足规范≤0.04mm/d要求。

　　3)主体结构累计沉降量最大为10号监测点，累计沉降量-7.81mm,10号监测点位于电梯井周边，与Ⅲ，Ⅳ类桩出现部位吻合，10号监测点时间、沉降曲线如图7所示。

　　

　　图5 沉降量与时间关系  

　　 

　　

　　图6 各监测点最后100d沉降量变化速率  

　　 

　　

　　图7 10号点沉降量与时间关系 

　　 

　　4)主体结构沉降量累计最大为-7.81mm，静载试验3根桩平均沉降量为14.79mm，管桩目前处于弹性受力状态。

　　5)检查3号楼未发现主体结构开裂现象，根据沉降观测实测资料综合判断，3号楼地基基础处于安全状态。

　　6 结语

　　对珠海某住宅小区桩基础PHC管桩进行质量检测，针对出现的Ⅲ，Ⅳ类桩身缺陷原因进行分析，得出管桩薄弱部位为焊接连接部位，钢板桩桩长不足的结论。对桩基进行补强，补桩9根，对出现Ⅲ，Ⅳ类桩的承台进行合并，对3号楼主体结构进行持续性沉降监测，结果表明未发现主体开裂现象，地基基础处于安全状态。