臨近建筑物條件下預應力管樁施工技術

昝思明

（山西省交通科學研究院，山西 太原 030006）

隨著我國基礎工程建設不斷發展，越來越多的項目(公、鐵路)面臨著臨近既有建筑物的工程難題，尤其在軟土地區，新建構筑物為滿足承載力與工后沉降控制的要求，往往需要進行地基處理，其中管樁是常用的一種復合地基加固方法。

預應力管樁具有單樁承載力高、質量穩定、施工快捷等優點，被廣泛應用于地基處理中。但預應力管樁是一種典型的擠土樁，沉樁過程中對周圍土體擾動十分明顯，特別是在飽和軟土地區，振動沉樁過程對周邊環境和工程質量影響較大，直接威脅到既有建筑物的穩定安全，因此有必要研究一種技術，以盡量消除此類擠土樁施工過程中對臨近建筑物的影響。

1 臨近建筑物管樁技術特點

一般預應力管樁施工流程主要包括定位、插樁、沉樁、復壓、移位等步驟，如圖1所示。其中插樁主要有振動打樁與靜壓兩種工藝。

圖1 預應力管樁施工流程

a）在臨近建筑物一側設置應力釋放孔，對管樁施工的擠土效應進行有效釋放，阻斷土體壓力向臨近建筑物傳遞；b）采用靜壓施工，無振動力、無施工噪聲，適用于城市居民區附近施工管樁；c）調整管樁施工順序，可預先形成裙樁帷幕，有效抑制擠土效應[1]。

該方法不但適用于公路軟土地基管樁施工情況，在鐵路以及其他房建領域也可以推廣使用。

2 臨近建筑物管樁施工工藝

2.1 操作流程

施工管樁前，應先設置應力釋放孔，可采用小型鉆孔機械鉆孔取土，直徑30～50 cm，布設在離建筑物最近的管樁外2 m左右，平行于建筑物布置，建議應力釋放孔孔深為樁長的一半，取土成孔后用碎石及時填充。該孔的形成使得管樁施工產生的超孔隙水壓力有了消散的排水通道。應力釋放孔完成后再采用靜壓施工管樁，其流程與一般管樁施工類似，但注意裙樁施工過程中成樁的順序，應首先施工臨近建筑物一側的樁，并采用跳打方式，如圖2所示，

圖2 成樁順序

本文提出的施工技術針對一般預應力管樁對臨近建筑物的振動擠土擾動，主要具備以下幾個特點：這樣可使臨近建筑物一側首先形成群樁圍幕，抑制既有線一側的擠土效應，并為超孔隙水壓力提供充足的消散空間[2]。

2.2 操作要點

應力釋放孔是超孔隙水壓力消散的排水通道，因此在施工過程中應保證其有充分應力釋放時間，即第一排管樁成樁后條件允許情況下靜置24 h，再施工第二排，以此類推，逐排施工[3]。

2.3 施工原則

2.3.1 作業時間控制

為滿足臨近建筑物變形觀測和超孔隙水壓力的消散有充足的時間，管樁施工作業應嚴格規定每天工作時間，嚴格執行設備管理單位、現場監測人員及施工單位觀測人員全部到崗才能施工的要求，其他時間嚴禁施工。根據制定的每日作業計劃，嚴格控制壓樁速度，保證土體固結及超孔隙水壓力的充分消散時間。建議每天壓樁總延米數不超過500 m。

2.3.2 跳樁施打

先施工靠近建筑物一側的一排樁，采取跳打，即先施工1、3、5、…，觀測建筑物無變化后再施工2、4、6、…。依此方法施工第二排樁、第三排樁[4]。

2.4 施工流程

2.4.1 施工準備

首先須對壓樁隊伍的資質材料進行審查與管理，確保施工隊的技術力量及壓樁水平；審查施工安排、施工壓樁路線、施工進度計劃，評價其可行性；并要求技術人員，包括施工技術員、焊工、記錄員、開機員等都具有相應技術資格證。

2.4.2 樁機選擇

必須根據工程的地質資料和設計的單樁承載力要求，準確地選擇壓樁機。如果壓樁機噸位過小，可能出現樁壓不下的情況；如果壓樁機噸位過大，易發生陷機情況。所以應該會同各有關部門合理地選擇樁機，盡量采用超載施工。樁機壓樁力應不小于單樁豎向極限承載力標準值1.2倍。

2.4.3 放線與定位

放線是否準確直接影響建筑物的位置是否符合要求，樁位是否準確直接影響著工程結構，因此必須重視這兩個工序。技術人員應對已定好的軸線位進行復核，及時糾正偏差。

2.4.4 樁體質量檢查

按照管樁有關規范對于樁尖的構造要求和設計圖紙要求，對到場的樁尖進行測量，不滿足設計和規范要求的需更換；測量管樁的外徑、壁厚、樁身、長度、樁身彎曲度等有關尺寸，特別是管壁厚度，由于靜壓法施工中的夾持力較大，壁厚不夠很容易把樁夾碎。同時應對樁身外觀質量進行查驗，看是否粘皮麻面、內外表面是否露筋、表面是否有裂縫、斷頭脫頭、樁套箍是否凹陷、混凝土是否坍落等情況。

2.4.5 樁機對中

樁機就位前對施工作業面進行地基承載力檢測，不滿足承載力要求的進行換填處理，要求地基承載力不小于150 kPa。

2.4.6 調整垂直度

樁機就位后根據儀器調平機臺，同時在樁機正面和側面架設吊錘觀測，監控下樁垂直度，要求樁身垂直度偏差不大于1/100。

2.4.7 吊樁

管節吊運采用二端鉤吊法或二點法。管節豎起采用一點吊法，吊點位置偏差不超過20 cm。采用鋼絲繩捆扣法，注意防滑和便于接樁。

2.4.8 插樁

將樁起吊納入龍門庭，并將樁身標有尺寸的一面向外。插樁后使樁固定，檢查樁帽和樁中心是否一致，并檢查樁位有無移動及樁垂直度是否符合規定，樁位允許偏差不超過2 cm，插樁的傾斜度不超過1/400。

2.4.9 壓樁

利用樁機的重量由液壓系統將管樁垂直壓入土中，采用經緯儀雙向控制管樁的垂直度。初壓時若下沉量較大，宜采取輕壓，隨沉樁加深，減慢沉速，壓力逐漸增加。壓樁過程要使壓桿、樁帽、樁身保持在同一軸線。若出現樁較難下沉情況，要檢查樁架導桿有無傾斜偏心，樁身是否垂直。為保證壓樁垂直度，插樁入土50～80 cm后進行一次垂直度調校。采用經緯儀進行監控導架保持垂直，通過樁機導架調整垂直度不大于0.5%，滿足要求繼續沉樁。

2.4.10 送樁

用鋼板制作送樁器確保將管樁壓到設計標高。操作時先吊起送樁器，送樁器下端面緊挨管樁上端面，中心線對齊，垂直度滿足要求后加壓，直到送樁至設計標高。

2.4.11 接樁

為便于操作接樁施工，接樁面應距地面1 m左右。管樁拼接采用二氧化碳保護焊端板焊接，該方法效率高、無焊渣，能夠保證焊接質量。結合面之間間隙不得大于2 mm，接樁后降溫8 min后再施打，嚴禁用水冷卻焊縫或焊后即打[5]。

3 工程應用效果

某高速公路施工第I段位于我國東南沿海深厚軟土地區，該建設項目周邊多既有構筑物（民居、公鐵路等），設計采用管樁加固：樁長為15～20 m，樁間距2.2～2.4 m，最內側一排管樁與最近建筑物僅10.5 m；預應力管樁為PC-A500型，混凝土強度等級C60，樁徑50 cm，壁厚10 cm。為確保臨近建筑物安全，設置位移邊樁用于觀測周邊土體側向位移。工程建設采用本文施工工藝，整個管樁施工期間測試得到水平位移曲線如圖3所示，邊樁累積水平位移不足1 cm，臨近建筑物未出現安全質量問題，說明該技術有效消除了管樁施工的擠土效應,確保臨近建筑物的安全[6]。

圖3 邊樁水平位移測試曲線

4 結語

高速公路建設項目越來越多地面臨臨近既有建筑物的工程問題，尤其進行地基處理時，如何保證既有建筑物基礎不受影響成為技術難題，本文總結提出的臨近建筑物預應力管樁施工技術以應力釋放孔、靜壓、跳打成樁等為主要特點，工程實踐表明，該技術有效地消除了管樁施工作業過程中產生的擠土效應以及振動擾動、噪聲污染，可以為今后類似工程提供參考。