高層建筑深基礎(chǔ)之預(yù)應(yīng)力管樁的施工技術(shù)探討

中達(dá)建設(shè)集團(tuán)股份有限公司 鮑小會

在高層建筑中，使用到的深基礎(chǔ)類型比較多，有條形和十字交叉的基礎(chǔ)、箱型的基礎(chǔ)、片筏的基礎(chǔ)、樁墩支撐的基礎(chǔ)以及樁基礎(chǔ)等。在進(jìn)行深基礎(chǔ)施工時，要根據(jù)作業(yè)地點的地基其土質(zhì)是否很好，土層的分布是否很均勻、地下水的侵蝕作用是否會對基礎(chǔ)材料造成很大的影響、是不是有比較軟弱的土層、軟土的厚度與位置是多少、有沒有暗塘或者是溶洞、古墓、垃圾古井甚至地下水的水位的高低情況等因素，來選擇一個比較合理的地基的基礎(chǔ)處理的方案。目前，使用預(yù)制樁或采用樁墩的支撐作為基礎(chǔ)來代替那些天然的地基是一個非常常見的方案。通常情況下，需要設(shè)計多種關(guān)于基礎(chǔ)工程的施工方案，此外還要把各個方案進(jìn)行在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的對比，選擇最為合理的一種方法。因此，對于基礎(chǔ)方案進(jìn)行論證通常是對地基的評價的一種自然的延伸和必然的結(jié)果。

一、深基礎(chǔ)的概念

深基礎(chǔ)是埋深較大，以下部堅實土層或巖層作為持力層的基礎(chǔ)，其作用是把所承受的荷載相對集中地傳遞到地基的深層，而不像淺基礎(chǔ)那樣，是通過基礎(chǔ)底面把所承受的荷載擴(kuò)散分布于地基的淺層。因此，當(dāng)建筑場地的淺層土質(zhì)不能滿足建筑物對地基承載力和變形的要求，而又不適宜采用地基處理措施時，就要考慮采用深基礎(chǔ)方案了。深基礎(chǔ)有樁基礎(chǔ)、地下連續(xù)墻和沉井等幾種類型。其中以樁基礎(chǔ)的利用最為普遍，其發(fā)展的速度和技術(shù)上的完善也最快，可以說提到的深基礎(chǔ)主要指的就是樁基礎(chǔ)。

二、預(yù)應(yīng)力管樁的提出

預(yù)應(yīng)力管樁的施工分靜壓式和打入式。當(dāng)采用錘擊法時，應(yīng)根據(jù)樁徑，壁厚，打入深度，工程地質(zhì)條件及樁密集程度等合理選擇樁錘；當(dāng)采用靜壓法時，可以根據(jù)具體工程地質(zhì)情況及樁基設(shè)計要求合理選擇配重，壓樁設(shè)備應(yīng)有加載反力讀數(shù)系統(tǒng)，對預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁管樁不宜采用抱壓。靜壓高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁具有施工工期短、質(zhì)量穩(wěn)定、承載力高、穿透力強(qiáng)、低噪聲、無震動、無污染、運輸?shù)跹b方便等特點，近年來已廣泛運用。打入式的工藝與原來廣泛使用的普通預(yù)制樁基本一致，工藝比較成熟；下面就預(yù)應(yīng)力管樁靜壓式施工工藝技術(shù)進(jìn)行探討：

2.1 靜壓法

靜壓管樁屬大量擠土樁，因而沉樁過程使樁周土的結(jié)構(gòu)嚴(yán)重擾動破壞。靜壓管樁在靜壓力作用下，沉入地基土?xí)r，樁尖周圍土體所受應(yīng)力超過其抗剪強(qiáng)度，土體變形達(dá)到極限破壞。粘性土體產(chǎn)生塑性流動或擠密側(cè)移，砂性土體產(chǎn)生下拖，從表面看，粘性土?xí)蛏下∑穑靶酝羷t會被拖帶下沉。到了深處土層，由于上覆土層的壓力，土體主要向樁周方向擠開，樁周土體產(chǎn)生較大擾動影響，由于力的反作用力，樁身必受到樁周摩阻力和樁尖阻力的抵抗，當(dāng)樁頂貫入的靜壓力大于沉樁時的這些抵抗阻力，樁將繼續(xù)壓入下沉，相反，則停止下沉。

2.2 錘擊法

樁錘擊時對樁身產(chǎn)生的錘擊拉應(yīng)力應(yīng)小于其有效預(yù)壓力，當(dāng)在軟土中打樁時，樁端阻力不大，樁頂壓縮波向下傳遞達(dá)樁底端，以張力波向上反射，于樁下部壓縮波于張力波迭加，故樁身錘擊應(yīng)力不大，不容易損壞.如突然遇到密實的持力層，上部樁四周又都是摩擦力很小的松軟層，少了緩沖層，強(qiáng)大的打樁沖擊力會全部傳向樁尖，并由樁底處再以壓力波的形式反射回來，使樁身混凝土容易破壞。根據(jù)一些試驗結(jié)果表明，28d強(qiáng)度的混凝土，當(dāng)錘擊壓應(yīng)力為混凝土強(qiáng)度的75%錘擊800次就破壞，當(dāng)錘擊壓應(yīng)力為45%～57%時，錘擊2 000次就破壞。一般要求錘擊壓應(yīng)力不大于混凝土強(qiáng)度的50%，才可以施工。

三、施工工藝及注意事項

3.1 預(yù)應(yīng)力管樁施工工藝

圖1 靜壓管樁工藝流程圖

3.2 預(yù)應(yīng)力管樁施工注意事項

1）樁位測量，測定樁位時，應(yīng)由專職測量人員在樁位中心打入一根長約30cm的細(xì)鋼筋，露出地面約5～8cm并扎紅布條作為“樣樁”。工程上可采用十字形樁尖，為保證樁位準(zhǔn)確其樁尖的樁位標(biāo)定，再采用白灰劃一與樁徑相同的圓圈，以便對中。

2）壓樁機(jī)就位。按照打樁順序?qū)㈧o壓樁機(jī)移至樁位上面，并對準(zhǔn)樁位。靜壓樁機(jī)就位時，應(yīng)對準(zhǔn)樁位，將靜壓樁機(jī)調(diào)至水平、穩(wěn)定，確保在施工中不發(fā)生傾斜和移動。樁機(jī)就位利用行走裝置完成，即是由橫向行走（短船行走）、縱向行走（長船行走）和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成。

3）樁身對中調(diào)直。當(dāng)樁被吊入夾樁鉗口后，將樁徐徐下降至樁尖離地面10cm左右為止，然后夾緊樁身，微調(diào)壓樁機(jī)使樁尖對準(zhǔn)樁位、并將樁壓入土中0.5～1.0m，暫停下壓，從兩個正交側(cè)面校正樁身垂直度，待其偏差小于0.5%時方可正式壓樁。

4) 靜壓成樁。靜壓時先將樁壓入土中1m左右后停止，調(diào)正樁在兩個方向的垂直度后，壓樁油缸繼續(xù)伸程把樁壓入土中，伸程完后，夾持油缸回程松夾，壓樁油缸回程，重復(fù)上述動作，可實現(xiàn)連續(xù)壓樁操作，直至把樁壓入預(yù)定深度土層中。壓樁過程中，當(dāng)樁尖碰到夾砂層時，壓樁阻力可能突然增大，甚至超過壓樁能力而使樁機(jī)面上抬。

5）終止壓樁。對于摩擦樁，按設(shè)計樁長進(jìn)行控制。但在施工前應(yīng)先按設(shè)計樁長試壓幾根樁，待停置24h后，用與樁的設(shè)計極限承載力相等的終壓力進(jìn)行復(fù)壓，如果樁在復(fù)壓時幾乎不動，即可以此進(jìn)行控制。

6）靜壓樁擠土效應(yīng)防治。合理安排壓樁順序。事先制定有效的沉樁流水路線，群樁施工應(yīng)先深后淺、先大后小、先長后短，先中央后周邊。若樁較密集，且距建筑物較遠(yuǎn)，場地開闊時，宜從中間向四周進(jìn)行；若樁較密集，場地狹長，兩端距建筑物較遠(yuǎn)時，宜從中間向兩端進(jìn)行。

7）控制每日壓樁數(shù)量，以減少孔隙水壓力的迭加。采用預(yù)鉆孔輔助沉樁。預(yù)鉆孔直徑比樁徑小100，深度宜為1/3-1/2的有效樁長，施工時應(yīng)隨鉆隨打。

8）開挖防擠溝，設(shè)置應(yīng)力釋放孔，以減少地基土體的變位值。加強(qiáng)施工過程中擠土位移監(jiān)測及標(biāo)高監(jiān)測，以便及時獲得第一手資料，對下一步施工進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

3.3 預(yù)應(yīng)力管樁質(zhì)量檢測方法

1）樁身完整性檢測

預(yù)應(yīng)力管樁樁身完整性檢驗的方法中低應(yīng)變反射波法是應(yīng)用最廣泛的一種檢測方法，其關(guān)鍵一是準(zhǔn)確采集有代表性的波形，二是對采集的波形進(jìn)行科學(xué)準(zhǔn)確的分析、判定。完整性檢測的抽檢數(shù)量：柱下三樁或三樁以下的承臺抽檢樁數(shù)不得少于1根。設(shè)計等級為甲級，或地質(zhì)條件復(fù)雜。成樁質(zhì)量可靠性較低的灌注樁，抽檢數(shù)量不應(yīng)少于總樁數(shù)的30%，且不得少于20根；其他樁基工程的抽檢數(shù)量不應(yīng)少于總樁數(shù)的20%，且不得少于10根。

2）管樁承載力檢測

對單位工程內(nèi)且在同一條件下的工程樁，當(dāng)符合下列條件之一時，應(yīng)采用單樁豎向抗壓承載力靜載試驗進(jìn)行驗收檢測：設(shè)計等級為甲級的樁基；地質(zhì)條件復(fù)雜、樁施工質(zhì)量可靠性低；本地區(qū)采用的新樁型或新工藝；擠土群樁施工產(chǎn)生擠土效應(yīng)。抽檢數(shù)量不應(yīng)少于總樁數(shù)的l%，且不少于3根；當(dāng)總樁數(shù)在50根以內(nèi)時，不應(yīng)少于2根。對上述規(guī)定條件外的工程樁，當(dāng)采用豎向抗壓靜載試驗進(jìn)行驗收承載力檢測時，抽檢數(shù)量宜按上述規(guī)定執(zhí)行。

四、結(jié)語

混凝土預(yù)應(yīng)力管樁與其它樁基礎(chǔ)相比，具有制作工藝簡單、質(zhì)量容易保證、施工方便且速度快、檢測方便，經(jīng)濟(jì)效益好等特點，深基坑工程作為深基礎(chǔ)施工的重要部分，也影響著深基礎(chǔ)的施工進(jìn)度和質(zhì)量。所以，預(yù)制樁要以科學(xué)、合理的方法來進(jìn)行使用，做好深基坑的安全工作，根據(jù)工程中地質(zhì)的具體資料，從工程的相關(guān)特性來進(jìn)行選擇和使用，盡量達(dá)到效益上的最大化，把技術(shù)和經(jīng)濟(jì)有機(jī)地結(jié)合起來。真正達(dá)到經(jīng)濟(jì)上最大的收益。