談靜壓高強預應力管樁施工

李永飛

(陽泉煤業太行地產投資管理有限公司，山西陽泉 045000)

1 概述

整個工程建設中，基礎工程的設計與施工永遠是非常重要的環節，不但關系到整體工程的耐久性、安全性，還與工程進度和工程造價息息相關。所以，基礎設計形式與施工方法如果選擇不好就會事倍功半，甚至滿盤皆輸。

樁基是目前在地基地質條件復雜、環境多變的情況下，被廣泛采用的一種形式。其中，預制樁基礎在近幾年的發展更是迅猛。這其中不得不得益于先進的靜壓樁法的成樁施工方法和相對低廉的成本。

成樁方法比較而言，古老的錘擊樁法施工方法，不但錘擊過程中對樁身有影響、樁帽容易破壞，而且施工噪聲大，錘擊振動還會對周邊產生環境污染和擾民等不良影響。因此，這種施工方法，我國部分城市已經相繼出臺了禁止、限制使用的約束法規。而靜壓樁法的成樁施工方法卻是備受推崇，它具有可連續施工、工期短、成樁質量穩定、單樁承載力高、穿透力強、低噪聲、無污染、無振動、運輸吊裝方便等顯著特點。目前，其以明顯的優勢已經完全形成取代其他預制樁成樁施工方法的趨勢。

2 工藝特點

靜壓預應力管樁靜壓法沉樁是一種新型環保的基礎施工方法，其主要優缺點表現在:

優點:

1)由于無振動、無噪聲，因而不存在環境污染和擾民，適合在市區或郊區等各種場合施工。

2)對地質條件復雜地區有較強的適用性。

3)單樁承載力高，可打入密實的砂層及強風化巖層，樁尖附近的強風化巖層或密實的砂層受到擠壓，樁端承載力可比原狀態提高近1倍。

4)配樁靈活，接長方便。

5)壓樁機械自動記錄和顯示壓樁力，減少人為參與和干擾因素。

6)運輸吊裝方便，接樁快捷。

缺點:

1)地下障礙物不明的地區不宜采用靜壓管樁;

2)有堅硬、難以穿越的隔層時不宜采用靜壓管樁;

3)樁身易傾斜。

3 適用范圍

適用范圍非常廣泛，尤其適用于持力層為硬塑、堅硬黏性土、中密～密實砂土、粉土、全風化巖及強風化巖，而持力層以上為軟土的高壓縮性土層。

4 工藝原理

利用樁機自重及配重為反作用力，擠壓、切削樁周和樁端土體，使樁逐漸下沉，樁尖進入持力層，最終達到設計控制標高或承載力。

5 工藝流程

主要施工工藝流程:測量放線定樁位→樁機就位、配重→吊樁、壓樁→樁身對中調整→靜壓沉樁→接樁→終壓、測量貫入度→樁基移位。

6 施工要點

6.1 測量定位

先測量放線，定位建筑物的控制點。再由這些控制點依次引出軸線位置，并在兩邊用木樁固定。根據圖紙和現場軸線可確定每根樁的樁位，用40cm長的光圓12鋼筋固定樁位中心，并用白灰根據樁徑圍護樁位。每日打樁前須復測樁位，發現問題立即糾正。

6.2 樁機就位、配重

樁機移動過程中應盡量保持機身水平，機身平面傾斜角度不能過大，縱向行走時兩邊移動裝置必須同時、同向運動，壓樁機應根據土質情況配足額定重量。

6.3 吊樁、壓樁

吊樁時應于樁上部1/3處捆牢，起吊時嚴格按有關吊裝安全操作規程操作，起重機應將樁緩慢轉到樁機夾樁鉗口位置，并緩緩將樁插入鉗口內，使樁頭與地面或前一根樁頭接觸并確認樁機已鉗好樁身后，方可脫鉤并準備下一根樁的吊樁、插樁工作。

6.4 樁身對中調直

樁機夾緊樁身后應通過操作樁機的縱移、橫移機構，將樁尖中心準確對準樁位點，通過調節樁機的支撐四腳的升降將機身精確調平和將樁身精確調垂直。并用吊錘檢測樁身垂直度(誤差應小于0.5%)，重復操作檢查對中和垂直度均符合規定后方可進行靜壓沉樁施工。保證樁帽、樁身和送樁的中心線重合。

6.5 靜壓沉樁

壓樁前必須確認起重機的吊鉤已脫離吊樁工具，樁身已經準確對中調直。壓樁系統的壓力均不能超過樁機最大額定壓力及樁身所能承受的正常最大壓力，以免造成對樁機和樁身的損壞。發現異常應馬上終止沉樁并查明原因。壓樁時必須時刻檢查樁身垂直度，以防壓樁時因樁尖遇到地下不明物或其他原因發生樁身偏斜。

6.6 接樁

本工程預制樁接頭形式為電焊焊接。當下節樁露出地面0.5m～1.0m時可停止壓樁，進行管樁焊接，焊接前用鋼絲刷將兩個對接接頭上的泥土、鐵銹和油污等雜質清除干凈。將待接的上節樁調直，用保護焊在接縫口四周對稱點焊4點～6點，待上下節樁固定后再正式施焊。接頭處如有空隙，應用楔形鐵片全部填實焊牢。焊接坡口槽應焊接飽滿，每層焊接應徹底清除焊渣。焊接采用人工對稱焊接，預防氣泡和夾渣等焊接缺陷。焊好接頭自然冷卻10min后方可施壓。禁止用水冷卻或焊好即壓。

6.7 沉樁終壓

對純摩擦樁，終止條件宜以設計樁長為控制條件;對長度大于21m之端承摩擦樁，宜以設計樁長控制為主，終壓力值作對照;對長14m～21m靜壓樁，應以終壓力達滿載值為控制條件，開挖后采用截樁處理，壓樁工藝流程見圖1。

7 技術效益分析和工程實例

該項目在山西省臨汾市堯都區迎賓大街路南，一期工程為五座18層～21層高層住宅及中央人工湖工程，建筑面積約為18萬m2，基礎設計全部采用靜壓樁。其中:人工湖工程樁基設計概況為:樁型Z1:PHC-AB500(100)，樁長17m，電焊接樁，單樁承載力為4508kN，總樁數451根。樁型Z2:PHC-AB500(125)，樁長17m，電焊接樁，單樁承載力為5096kN，總樁數:100根。樁混凝土標號均為C80。

根據地質報告，各地層主要特征及側壁摩阻力如表1所示。

1)壓樁機械選擇:根據壓樁力的大小選擇壓樁機械。根據工程實踐經驗，壓樁力可以根據靜力觸探Ps值及樁側土層摩阻力進行預估。

式中:Pc——壓樁力;

Pc'——平均壓樁力;

Ps——樁端土層的靜力觸探比貫入阻力;

Ap——樁的橫截面面積;

Up——樁的截面周長;

fi——第i層土的摩阻力值;

li——第 i層土的厚度。

根據式(1)，式(2)進行壓樁機械選擇時，所選擇的壓樁機最大壓樁噸位必須接近或大于所預估的壓樁力才行，否則將給沉樁帶來困難。

表1 地層主要特征表

最終人工湖工程樁基的靜壓樁力為:

50 號廠房壓樁力:Pc'=213.52t;Pc=1.3Pc'=277.6t。

故實際選擇的壓樁機型號為ZYJ-800，滿足了最大壓樁噸位大于壓樁力的要求，而且還留有相當大的余地，故施工時沉樁較順利。

技術經濟分析:靜壓管樁與沖鉆孔灌注樁進行經濟比較如表2所示。

表2 靜壓管樁與沖鉆孔灌注樁經濟比較

從表2可以看出，僅施工人工湖工程采用靜壓PHC樁比沖鉆孔灌注樁節約造價165.7萬元，即靜壓PHC樁比沖鉆孔灌注樁降低造價47%，可見經濟效益是相當可觀的。

2)工期分析:單機沉樁每天36根左右，長度570m左右。比沖孔灌注樁效率高4倍以上。大大的縮短了工期，產生了巨大的隱性經濟效益。

3)質量保證:使用靜壓PHC樁能更好的保證施工質量和工程質量，避免了因質量問題而導致的損失。

該工法不但技術層面得到肯定，也為我公司贏得良好的社會經濟效益和口碑。

[1]陳 敏.PHC管樁靜壓施工技術探討[J].山西建筑，2010，36(6):81-82.