1 　江蘇宿遷地區(qū)的地質構造

　　宿遷地區(qū)位于郯城—廬江斷裂帶上，郯城—廬江斷裂帶是我國東部大陸最重要的斷裂構造帶之一，呈NNE 向延長約850km，地表寬度20～40km。斷裂帶自東而西由四條連續(xù)良好的主干斷裂(依次稱為F1，F2，F3，F4斷裂) 組成(見下圖)。迄今的研究表明[3～7]，郯廬斷裂帶屬于殼斷裂帶，對應于一條顯著的地幔隆起帶，沿帶的莫霍面埋深為30km，而其東西兩側的埋深則分別為31km 和33～36km。

　　宿遷市及其新城區(qū)地處郯廬斷裂帶的中段，介于王莊集—蘇圩斷裂(F1)與大官莊—雙莊斷裂( F2)之間。延續(xù)性稍差的橋北鎮(zhèn)—宿遷斷裂(沿馬陵山、嶂山西側展布，習慣上稱為F5) 恰好穿越市區(qū)。緊鄰市區(qū)的北緣，是一條大致沿京杭大運河分布的北西向宿遷閘—皂河南斷裂。因此可以說，本文所述的宿遷地區(qū)，是被界定在大官莊—雙莊斷裂、橋北鎮(zhèn)—宿遷斷裂和宿遷閘—皂河南斷裂所構成的“π”型區(qū)近頂部、面積約為15km2 的局部區(qū)域。地質事實[3]證明郯廬斷裂帶的存在應不晚于中生代。但城區(qū)范圍內，基巖全部被第四紀松散的廢黃河堆積與灘漫沉積物覆蓋。基巖以上的地層為Q4 :全新統(tǒng)灰黑色粉砂、灰黃色粉土層，厚度一般10～20m ，廢黃河漫灘地帶厚度可大于30m;Q3:上更新統(tǒng)含鈣質結核、鐵錳質結核的硬粘土、粉質粘土層，下部為含礫中砂、細砂層，厚度約10～35 m;Q1 - 2:中、下更新統(tǒng)灰黃色砂礫層夾薄粘土，厚度15～35m;N2 :上新統(tǒng)灰白色砂土層，層厚約50m ，在老城區(qū)北部最厚可達80m。也就是說，新區(qū)內基巖的最大埋深應超過100m。

2 　宿遷地區(qū)的地質缺陷

　　地質缺陷系指影響地基條件均勻性、穩(wěn)定性，并在特定因素作用下可能導致災害事件發(fā)生的地質體不利成份、結構與構造特征，還包括對基礎工程施工工藝構成直接妨礙的一些地質因素。根據上文的分析，筆者認為，活動的周邊斷層和上部沉積層因快速堆積形成的復雜、松散結構是宿遷市新城區(qū)地基最明顯的地質缺陷。其對地基穩(wěn)定性的主要影響表現在如下4 個方面。

　?、诺卣穑痕皬]斷裂帶是我國東部大陸著名的強震活動帶。江蘇地震局經過綜合評估后也認為，宿遷新城區(qū)分布在一個7級潛在震源區(qū)內，建筑物需要按9度防震設計。

　?、茢鄬右鸬鼗e斷或差異沉降：炮車—新沂水準測線的觀察資料顯示， 1953 ～1979 年間，沂水—湯頭斷裂以西表現為地面上升，以東則為下降，兩側最大落差近30 mm[8] 。此外，由武漢地震大隊1976～1977 年在宿遷對三角邊網的激光測距資料與1973 年測量數據相比，反映出了斷裂帶在宿遷段正在進行的左行壓扭性活動[8] 。斷層活動時次生的應力場仍有可能造成新城區(qū)地基土層的剪切破壞，其破壞能力隨至主斷層面的距離增大而減弱。

　　⑶復雜多變的地層結構：由于活動斷裂的影響以及分布在新區(qū)內的廢黃河在歷史上的沖刷與漫灘沉積作用，覆蓋在基巖上的新生代沉積層呈現出復雜多變的特征。土層的復雜多變，增加了地基條件的不可預見性，導致地基勘察與基礎設計的困難，且極易因基礎承載力的局部差異引起建筑物的不均勻沉降。

[Page]

　?、鹊鼗系囊夯和恋囊夯抵赋B(tài)下表現為固體特性的土壤，在抗剪強度降低或完全消失時變得容易變形而顯示出近乎液體特性的一種現象[9] 。宿遷新城區(qū)全新統(tǒng)沉積層為與廢黃河發(fā)育相關的堆積崗地、河漫灘沉積的粉砂、粉土和粉質粘土。據江蘇省水文地質工程勘察院對宿遷市黨政機關辦公樓、宿遷市電信大樓、宿遷市武警綜合樓等工程地基的勘察資料，這里全新統(tǒng)層厚一般均大于15 m ，潛水面埋深1～2.5m ，粉土中粘粒含量<10% ，孔隙比> 0.7。可以認為，整體上宿遷地區(qū)上覆全新統(tǒng)沉積層屬于嚴重的可液化土層。統(tǒng)計顯示，在地震條件下由地基液化造成嚴重損害的建筑物數目約占地基基礎震害總數的54%[10] 。顯然，在一個7級潛在震源區(qū)內，誘發(fā)因素確實存在，無疑使可液化土層成為宿遷新城區(qū)地基災害最為突出的事故隱患。

3 　宿遷地區(qū)基礎類型分析

　　基礎類型的選擇通常主要是根據地基地質條件、場地條件以及建筑物結構需要來確定的。側重于地基地質條件，本文就目前宿遷地區(qū)已采用的幾種主要的樁基礎和復合地基類型對新區(qū)的適應性略作如下探討。

　　 ⑴鉆孔灌注樁：這是一種適用性廣泛的樁基礎，單樁承載力高、施工噪音小、樁長及樁徑設計靈活性大。缺點是工程造價較高、泥漿處理麻煩、質量控制有一定難度。

　?、瞥凉芄嘧叮撼凉芄嘧兜臉稄健堕L設計也可以隨地質條件的變化在一定范圍內作適當調整，而且此類樁基施工進度快、工期短、造價低，同樣也是一種被廣泛采用的基礎類型但考慮到區(qū)內液化層的折減，且沉管過程積聚在管壁外粉土、粉質粘土內的超孔隙水壓在拔管后，極易對未凝固的樁身壓迫造成縮經甚至因局部土體移動引起樁身剪切破壞，樁身質量無法得到保證。故此類樁基的應用在很大程度上受到了限制。

　?、撬嘞瞪顚訑嚢鑿秃系鼗壕褪撬嗤恋墓袒怼２贿^，由于地基土含水量太大、土體粘粒含量太低等因素不利于水泥土的固化，且此方法加固深度較淺(一般小于12 m)[11]。故其在宿遷新城區(qū)內的應用難以推廣。

　?、葦D密沉管砂樁和沉管碎石樁：沉管砂樁和沉管碎石樁屬于散體材料樁復合地基，主要用于砂土和可液化的粉土地基加固。但由于施工質量難以控制，在宿遷地區(qū)使用受到一定的限制。

4  預應力混凝土管樁在宿遷地區(qū)的應用

　　4.1 　預應力混凝土管樁的主要特點

　　我國自20世紀80年代初才開始引進、研制和生產預應力混凝土管樁。工程實踐表明，預應力混凝土管樁與傳統(tǒng)的沉管灌注樁、鉆孔灌孔樁和現場預制方樁相比，具有樁身質量穩(wěn)定可靠、施工工期短、承載力高、造價經濟、監(jiān)理方便等優(yōu)點。近幾年已越來越受到內地工程界技術人員和建設業(yè)主的歡迎，在工業(yè)與民用建筑和高速公路等建設領域發(fā)展迅猛[13] 。

　　預應力混凝土管樁是采用預應力工藝和離心成型法制成的一種細長空心體混凝土預制構件，是一種采用擠土或半擠土的樁基形式，是將建筑物的荷載傳給地基土的具有一定抗彎、抗壓性能的受力桿件[13] 。管樁按樁身混凝土強度等級的不同分為PC樁(C60，C70)和PHC樁(C80)；按樁身抗裂彎矩的大小分為A型、AB型和B型;外徑300mm～600mm ，壁厚65mm～125mm ，常用節(jié)長7m～15m。

　　眾所周知，預應力管樁一般采用靜壓法和錘擊法施工;樁尖形式有十字型、錐型和開口型;樁節(jié)之間的連接采用端頭焊接連接。通過大量工程實踐，對單樁承載力特征值的正確取值積累了一定經驗，一般情況下，高強預應力混凝土管樁的單樁承載力特征值按其樁徑大小進行選取，即樁徑300，400，500的樁分別取700kN ，1100kN ，2000kN。在粘性土地基上進行樁基礎施工，隨著沉樁后停歇時間的延長，樁承載力會逐漸增大，初期較快而后期較慢，經一段時間后才趨于穩(wěn)定。

　　根據以往管樁檢測資料，某些粘性土地基高強預應力管樁的極限承載力會比終壓力提高20%～40% ，當然對其承載力工后增大效應也應根據樁長和地質勘察資料等做出準確估算。在淤泥地區(qū)、填土較厚地區(qū)以及以粗砂、礫砂為持力層的較短的高強預應力管樁，由于樁側負摩擦力的作用，隨著沉樁歇時間的延長，樁承載力會逐漸減小，經一段時間后才趨于穩(wěn)定。在樁基檢測中，發(fā)現超短樁( L≤8m) 也常出現上述情況，單樁極限承載力會比終壓力降低25%以上。預應力管樁持力層軟化和基樁上浮也會引起樁極限承載力下降，導致樁基檢測不合格。雖然采用混凝土填芯法和復打、復壓等措施可有效提高樁承載力，但建議在設計時樁承載力特征值取值稍低于正常值。

[Page]

　　管樁較適合的應用條件:1)要求單樁豎向極限承載力標準值在2400kN～5600kN 之間的建筑，選用管樁較經濟合理;2)基巖埋深在15m～30m左右，有較厚的強風化巖層作持力層，持力層標貫在45擊左右較合理;3)淤泥軟土較厚的地基、近海建筑，采用其他樁型易出現質量事故，采用管樁為首選[15]。因靜壓樁施工工藝具有噪音小、振動小、造價低、施工速度快的特點，近年來預應力混凝土管樁在國內得到了廣泛應用。

　　4.2 　預應力混凝土管樁承載力以及水平(地震) 荷載作用下承載性能

　　豎向承載性能[17]：①降低了施工難度和勞動強度，避免了斷樁、夾泥和局部缺陷等質量事故;通過管壁預留孔觀測，能及時發(fā)現問題，及時處理，彌補缺陷，減少損失。②提高了樁的承載能力，特別是樁尖承載力增加40%以上，周邊摩阻力和垂直荷載均提高30%左右，總沉降量減少1/3 ，增加了結構的安全可靠度。③大大減少了混凝土工程量，降低了工程造價。相同直徑的空心樁與實心樁相比，每延米減少50%以上，而且，隨著樁尖反力和樁周摩阻力的增加，樁長也可縮短，進一步減少了工程量。

　　水平(地震) 荷載作用下承載性能[18]：根據水平試驗研究表明:管樁在一定水平荷載范圍內，樁土處于彈性狀態(tài)，每級加載增量與位移增量基本呈線性關系，卸載后變形大部分可以恢復，殘余變形量較小。因此只有在小應變條件下，土體的抗力才能有效發(fā)揮出來;當分級循環(huán)加載至臨界荷載時，是反映PHC樁抗水平力的一個特性點。試樁位移量均在10mm 范圍內。與其他樁型相比較，在同等量級的荷載作用下，預應力混凝土管樁具有同等的抗震性能，可放心使用。在管樁的設計中，要充分考慮管樁的承載力，合理取值，避免浪費或取值過低埋下安全隱患。

　　1995年1月17是日本南部阪神強烈地震后，日本管樁及電桿協會對地震建筑物的基礎進行了調查，發(fā)現建筑物的基礎除了使用管樁外都受到了不同程度的破壞，尤其是現場灌注樁破壞率很高。同時也表明了PHC管樁在抗震方面有很大的優(yōu)勢，這也是1995-1996年日本管樁產量回升的主要原因。在日本現在各種基礎上都大量應用管樁，無論是市內建設或市郊建設在用樁上都有一套比較好的施工方法來支持，從建筑要求、環(huán)境保護、施工質量、施工安全、企業(yè)效益等方面進行綜合考慮制訂可行的施工方案，這也為管樁可以很好應用得到了保障。

　　4.3預應力混凝土管樁在宿遷地區(qū)的應用

　　隨著宿遷城區(qū)作為江蘇省重點開發(fā)城市，基礎設施大規(guī)模投入建設，預應力混凝土管樁樁身質量穩(wěn)定可靠、施工設備簡單，不需要大型施工機械，承載力高、造價經濟、見效快;又可用于工廠化生產，避免了大量澆筑水下混凝土的繁重勞動，并可采用流水作業(yè)加快施工進度，監(jiān)理方便、實現文明、安全施工。預應力混凝土管樁在宿遷的應用同時得到普遍推廣。

　　目前，在宿遷新城區(qū)，各種基礎建設項目中已在普遍使用預應力混凝土管樁，具體應用舉例如下表，并通過靜載檢測，單樁承載力都超過設計要求。

　　4.4管樁施工技術措施

　　管樁現場質量檢驗:在預應力混凝土管樁進場時，除對生產廠家的資質、該批管樁的檢驗報告、合格證、管樁預應力張拉應力表、管樁的混凝土、鋼筋、主要附件等檢測報告進行檢查外，還應在現場檢查樁身質量，如管樁內、外徑尺寸偏差;管樁樁身的裂縫、裂縫寬度(不得出現環(huán)向及縱向裂縫) ;樁帽是否空鼓、空鼓的范圍及程度。

[Page]

其中，對管樁混凝土的外觀質量應仔細檢查，如有懷疑，應抽樣送有資質的檢測單位進行超聲波檢查。管樁施工目前主要采用靜力壓樁以及錘擊沉樁。樁錘的合理選擇:錘擊沉樁時，應根據樁徑、壁厚、打入深度、工程條件及樁密集程度合理選用樁錘。樁錘選擇總的原則是保證樁的承載力滿足設計要求;順利地將樁沉到設計要求的持力層和深度;滿足設計要求的最后貫入度;打樁破損率低;每根樁總錘擊數控制在2000擊以內。樁身垂直度控制:樁身保持垂直，可減少打樁時因偏心受壓而使樁身破壞的機會，成樁后樁的垂直度也能得到保證。為此，需對場地進行認真的平整壓實，避免在施打過程中因振動而使樁架產生不均勻沉降，導致樁機導桿不垂直;在打樁過程中樁身始終要保持垂直，送樁桿應和樁身在同一中心線上，以控制成樁垂直度偏差不超過1%。管樁接頭焊接處理:接頭質量是管樁樁基質量的關鍵，樁身結構設計要求接頭的抗彎強度必須大于樁身的抗彎強度，以保證在樁基施打過程中接頭能經受成百上千次的錘擊而不破壞。[13、19]靜壓法植樁，在中國尚是近十年來才發(fā)展起來，與錘擊法相比較，它具有成樁質量好、壓樁速度快等等諸多優(yōu)點，發(fā)展前景好，從國內預應力混凝土管樁的施工發(fā)展過程來看，在城市植樁施工中，毫無疑問，靜壓樁機將取代柴油錘樁機，但仍要注意，樁身垂直度控制，以控制成樁垂直度偏差不超過1%，保證管樁接頭焊接質量。不能過份強調提高靜壓樁的承載力，要防止陷機，夾裂（夾碎）管樁，擠土上抬，縱向壓碎，深度折斷（漂樁）等等一些問題。

　　因此樁接頭焊接要嚴格控制質量，盡量避免裂縫。合理安排施工流水:在樁位布置密集的軟土地基上施工管樁，必須合理安排施工流水，控制每日沉樁數量；在樁基土方或基坑開挖時，挖土宜分層均勻進行，樁周土體高差應控制在合適的范圍內；同時土方開挖要有防止樁位移動的措施，否則稍有不慎，就會加大已打入樁的變位，造成擠土影響。

5　結語及討論

　　預應力管樁以其樁身質量可靠、承載力高、經濟且施工快速等優(yōu)點，在宿遷地區(qū)逐步得到廣泛應用，并取得了良好的經濟效果。但另一方面，預應力高強混凝土管樁基礎應用的時間還不長，對其應用中某些技術問題還需一個認識、研究、總結提高的過程。目前，工程實踐的發(fā)展已遠遠超過理論研究水平，現已積累了一定的經驗。對管樁與樁帽連接節(jié)點抗彎性能及其承載力的研究還很少，嚴重制約著預應力混凝土管樁的應用。此外，管樁的水平抗力也值得關注，特別是對管樁在地震作用下的抗震防災效果以及宿遷市新城區(qū)分布在一條至今仍在活動的巨型斷裂帶上。新城區(qū)周邊的活動斷層和地基全新統(tǒng)沉積層的松散結構組成了該區(qū)地基最明顯的地質缺陷，而對新區(qū)地基基礎危害最大的則是上部粉砂、粉土層的液化隱患。應引起足夠重視。從技術合理性、可行性和經濟性等原則衡量，筆者認為，在宿遷新城區(qū)內，預應力管樁是普遍適用的基礎類型，通過幾十項工程項目施工，獲得和積累了一些數據和資料，但還需進一步推廣使用，以完善該技術。

　　參考文獻

　　[1]張茂柱.蔣元海.預應力管樁在軟土地基中的應用.建筑技術開發(fā)，2001
　　[2]院起楠.預應力混凝土管樁.見中國建材工業(yè)出版社.2001
　　[3]朱云鶴.周廣如.趙建軍.等宿遷新城區(qū)地質缺陷分析與基礎類型探討.見巖土工程學報，2000
　　[4]曾秋生.郯廬斷裂帶新生代的活動及應力場特征.見:中國活動斷裂.北京:地震出版社，1982
　　[5]朱永正.謝瑞征.陳曉明等.郯廬斷裂帶江蘇段的新活動與地震.見中國活動斷裂.地震出社.1982
　　[6]史志宏.殷秀華.劉占坡等.郯城—廬江斷裂帶深部結構特征探討.見中國活動斷裂.地震社.1982
　　[7]江蘇省地震局.宿遷市新規(guī)劃區(qū)地震安全性評價(研究報告) . 1996
　　[8]應　力.郭良遷.郯城—廬江斷裂帶的現代構造活動特征.見中國活動斷裂.地震出版社.1982
　　[9] Seed H B ， Idriss I M ， Arangs I. Evaluation of liquefaction poten2tial using field performance data. Proc ASCE ，1983
　　[10]劉惠珊.喬太平.從震害調查看地基的抗震強度.見冶金建筑研究總院(研究報告).1980
　　[11]段繼偉.龔曉南.曾國熙.水泥土攪拌樁的載荷傳遞規(guī)律. 見巖土工程學報.1994
　　[12]劉景政，楊素春.鐘冬波.地基處理實例分析.見中國建筑工業(yè)出版社.1998
　　[13]邢質斌.王　巍.預應力混凝土管樁的應用研究.見山西建筑.2006
　　[14]程華回. 預應力混凝土管樁樁基設計方案技術經濟分析.見山西建筑.2006
　　[15]何玉龍.瞿燕新.卞　華. 預應力混凝土管樁的應用及質量控制.見南通工學院學報.2003
　　[16]徐良環(huán).陳　寶. 預應力混凝土管樁復合地基靜載試驗研究.見湘潭師范學院學報.2004
　　[17]徐醒華.高強預應力混凝土管樁設計和施工中的若干技術問題. 見廣東土木與建筑.2004
　　[18]蘇振明.PHC 管樁水平承載力試驗研究.見福建建設科技.2005
　　[19]徐新躍.預應力管樁應用中的若干問題.見建筑技術.2003
　　[20]蔡　晶.預應力混凝土管樁的工程應用研究.見建筑技術開發(fā).2004
　　[21]許　祿.預應力高強混凝土管樁基礎應用相關技術問題.見基建優(yōu)化.2005