1 引言
预应力高强混凝土管桩[1]（PHC桩）具有施工速度快、桩身质量易于保证、施工对环境影响小、造价适中等优点而被广泛应用。为充分开发利用土地资源，沿海地区多采用开山石填海挤淤的方式开发滨海潮间带淤泥滩涂。由于原地貌、填料和残留淤泥的极不均匀，形成了一类性质特殊的松散厚填土非均匀软弱地基。国内对此类场地处理多采用强夯法，重要建筑物下采用桩基础。但对于这一类性质特殊的松散厚填土非均匀软弱地基上PHC桩的竖向承载力、水平承载力等试验[2]研究较少。本文介绍了沿海某国家重点石油工程的前期试验，试验结果可供类似工程借鉴。
2 工程与地质条件
该石油工程位于沿海，占地面积250多万平米。场地原为丘陵地带，后采用开山回填整平，挖高填低，填土厚度差异较大。考虑到后期在装置区大量采用桩基础，为优化桩基设计，前期对可能用到的PHC桩进行不同桩径、不同桩长试验，通过试验结果调整单桩承载力设计参数，优化桩长、桩径和施工工艺。本场地地层包括：
①回填碎石土：杂色，主要由山体挖方区的全风化～中等风化的砂岩、泥岩、页岩组成。岩性不均匀，呈松散状。岩石直径由几厘米至近1米、呈棱角状，主要分布于场地的填方区域，厚度极不均匀，在2.0～14.0m之间。
②有机质粉质粘土：黑色，含有机质及粗砾砂、角砾，岩性不均匀，局部夹有粉土及粘土薄层。分布于场地原始冲沟等低洼处，层厚变化较大，为0.30～11.50m，层底标高-9.37～3.21m。呈可塑～软塑、低～中压缩状态。
④强风化页岩夹泥岩：黄色～灰色～灰黑色～黑色，岩石构造及层理清晰，裂隙发育。
⑤中风化页岩夹泥岩：呈黄色～灰色～灰黑色～黑色，岩质坚硬，节理、裂隙发育。
⑥全风化砂岩：黄色～褐黄色，组织结构基本破坏，大多已蚀变成土状，局部风化为碎屑。在场区内以透镜体形式存在。
⑦强风化砂岩：黄色～褐黄色，岩石结构及构造清晰，用镐很难刨动，碎块用手易折断。裂隙发育。
⑧中风化砂岩：黄色～褐黄色，岩质坚硬，节理、裂隙发育。
根据地层条件[3]，提出桩侧、桩端阻力特征值见表1。
3 试桩方案设计
本场地填土厚度不均，为了解厚填土区试桩承载力情况，选择有代表性的位置进行试桩。根据勘察钻孔揭露，各试验桩位填土厚度在5.60～9.30m之间（见图1）。将桩端持力层选择在全（中、强）风化砂岩或页岩，桩长为12m和15m。
根据将来可能采用的PHC管桩类型[4]，试验设计了抗压、抗水平荷载两类试桩。灌注桩试验本文不再论述，本文重点分析PHC管桩试验。
根据目前常用的桩型，选用了Φ400、Φ500和Φ600三种桩径的试桩。为了便于进行统计分析，每组设计3根试桩。对于抗水平荷载试桩，根据PHC管桩特点，分别对填芯、不填芯两种情况进行试验。
本次PHC管桩试桩共设计7组，每组3根，共21根，试桩参数见表2。H2-1和S8-1进行了填芯处理，填芯深度6.0m。
试桩施工分别采用静压和锤击两种沉桩方法，静压桩按桩端标高控制，锤击桩按贯入度和桩端标高双控。
静载试验做到地基土破坏，在静载试验之前进行低应变完整性测试、高应变单桩承载力测试，采用CAPWAPC曲线拟合得到单桩承载力极限值和桩侧、桩端阻力分布情况。一方面可以与静载试验结果进行校核，为后期大面积工程桩积累参数；另一方面，可以得到本场地的端阻力与侧阻力分担比。
S8组试桩先进行抗压进行试验，然后进行抗水平试验。
图1 PHC管桩试桩S5、S7和S6、S9、 H2、S8、S10组试桩桩侧土层相对位置
4 PHC管桩的试验情况
4.1 单桩抗压承载力试验
单桩抗压承载力[5]采用高应变和静载试验进行分析，通过高应变了解高应变曲线CAPWAPC拟合得到单桩抗压承载力分布情况，统计得到桩端阻力、单桩极限承载力和端阻力占总阻力百分比见表3。静载试验全部采用堆载法进行，均进行到地基土体破坏，试验结果统计见表4。
从表3可知，本场地PHC管桩的桩端平均占总阻力的44％，桩侧阻力平均占总阻力56％。端阻力已经占了很大比例。
图2 S5组试桩Q-s曲线
图3 S7组试桩Q-s曲线
从试验结果来看，单桩抗压极限承载力在1275～3990kN之间；经统计分析，平均抗压极限承载力在1275～3580kN之间。S5、S7组试桩为相同地层，极限承载力相差一倍多，S7组试桩一致较好，但是S5与S7组试桩的承载力相差较大；其它几组试桩一致较好，Q-s曲线类似S7组试桩（见图2、图3）。从试桩结果来看，地层的复杂性和差异性是承载力差别的主要原因。
根据本场地的实际情况，地层复杂度较高，S5组承载力离散性较大主要是由于地层差异性造成的。
4.2 单桩水平静载试验
从表5试验结果来看，单桩水平极限承载力在175～315kN之间；因H2-1和S8-1进行了灌芯，在分析时，两组试桩将灌芯和未灌芯的试桩分别进行统计，可以看出，试桩H2-1和S8-1灌芯后，水平承载力分别提高了55％和52％。
5试验结果分析
5.1 土参数计算
对抗压试验数据进行反分析，由于本工程场地地层比较简单，采用线性规划方法对土层fs和fp进行计算，并在参考了当地经验的基础上，得到本场地的土层参数如表6。
通过线性规划计算的土层参数与勘察报告相比，fs和fp都大大降低，其中①、②层fs调整较小，其下各层土的fs均大幅度减小。
5.2 计算与实测对比分析
通过计算参数反算单桩承载力，并与实测结果进行对比汇总于表7。
根据堪察报告计算的单桩承载力特征值与实测承载力差异较大，且都比实测值偏大，偏差在10％～137％之间；根据优化后的土层参数反算出的试桩承载力与实测承载力大部分很接近，偏差 在3%～23%之间（S5组试桩计算值与实测值偏差较大，与地层差异性大、试验结果离散性较大有关）。
根据以上数据，通过试验结果采用线性规划方法计算的土层参数基本与实际吻合，对后续基桩设计具有指导作用。
6 结论
（1）厚填土场地由于地层条件差异性较大，勘察后提供的地层参数难以真实的反映场地的单桩承载力计算参数，有必要在大面积施工前进行试桩。
（2）通过一定数量的抗压静载试验，结合当地经验，对试验结果采用线性规划方法来确定土层参数。由于厚填土地区的土层分层较少，当试桩数量足够且都均加载到极限的情况下，通过线性规划方法确定土层的fs和fp比较可靠。
（3）进行线性规划时根据高应变测试得到的桩侧阻力、桩端阻力与总阻力分担比，确定计算时桩端、桩侧阻力比。
（4）由静载实测承载力结合桩侧阻力、桩端阻力与总阻力的比值，反算场地地层参数，更精确地指导后续设计。
（5）对于PHC管桩，通过填芯处理后，水平承载力比不填芯提高50％以上。建议在采用PHC管桩作为水平承载力桩进行填芯处理，填芯深度宜根据实际情况确定。
参考文献:
[1]中华人民共和国国家标准.GB 50007－2002 建筑地基基础设计规范. 北京：中国建筑工业出版社，2002.
[2]中华人民共和国行业标准.JGJ 106－2004 建筑基桩检测技术规范. 北京：中国建筑工业出版社，2003.
[3]《工程地质手册》编委会.工程地质手册.北京：中国建筑工业出版社，2006.
[4]中华人民共和国行业标准.JGJ 79－2002 建筑地基处理技术规范. 北京：中国建筑工业出版社，2003.
[5]裴捷,水伟厚,曹晖.上海软土地基长桩荷载传递新模型[J].工业建筑,2005(07):50-54+49.
