對軟土地基中預應力管樁相關問題的探討

楊 名 王鑫文 易 喆

(天津市勘察院，天津 300191)

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對軟土地基中預應力管樁相關問題的探討

楊 名 王鑫文 易 喆

(天津市勘察院，天津 300191)

論述了軟土地基中預應力管樁的施工原理及特征，對預應力管樁的施工工藝、施工注意事項以及質量控制方式進行了詳細闡述，指出預應力管樁技術適用范圍廣、成本低、承載性能好，在軟土地基處理中有一定的優勢。

預應力管樁，軟土地基，施工，質量

軟土地基有著自身的顯著特征，且地質狀況比一般地質差的多。所以，在進行工程施工時，一定要先對軟土地基進行高質量的處理，否則將可能引起地基整體穩定性降低、結構下沉及開裂等一系列問題。而預應力管樁技術能夠很好的處理好軟土地基問題，它有著適用范圍廣、成本低、承載性能好、施工效率高、管理簡便等一系列優勢，但是實際利用這項技術進行工作時，還會碰到很多問題，因此工程技術工作者必須要不斷深入研究預應力管樁技術的提高方案。

1 軟基施工中存在的問題及處理要求

1.1 施工期間存在的問題

軟土的形成地點包括沿海軟土以及在內地的河流、盆地等。但我國的軟土地基大都具有相同的特征，一般有下列幾點：1)軟土的含水率和空隙都很大。含水量在34%～72%之間，空隙比在1.0～1.9之間，飽和度一般大于95%，液限一般為35%～60%，塑性指數為13～30，天然密度約為15 kN/m3～19 kN/m3；2)透水性不好。軟土的滲透系數一般都在10-8cm/s～10-7cm/s之間，且固結十分的緩慢，無法在短期內有效的提高其強度；3)軟土有著很強的壓縮性，一旦受到自重的影響就會持續的下沉，結構物會因此出現很大的形變，嚴重者甚至還會使結構物開裂；4)抗剪強度很差。若這一抗剪強度無法滿足地基上部結構對于荷載的要求時，則地基的局部或整體將會受到嚴重的破壞；5)具備觸變性能。在受到擾動時，土的強度會大大降低，還可能呈現出流態；6)有著很強的流變性。

1.2 解決措施

開展軟土地基處理工作時，主要工作內容包括：處理前的研究工作、加固以及加固施工管理。根據原理的不同可將其概括為置換、夯實、擠密、排水、膠結、加筋和熱學等基本方法。工作的重中之重就是科學的確定施工方式并有效落實，一般要考慮到下列幾點的影響：首先，工程地質狀況；其次，設計及施工情況；再次，施工現場的情況；最后，結構物狀況。實際施工過程中，必須在深入考慮各種影響因素后才能確定最佳的工作方法。

2 預應力管樁特征

2.1 原理概述

進行工程結構施工時，一般都要在地表設立淺基礎，不過，地基土的厚度較大或者建筑物荷載對于變形及穩定性有較高的規定時，就要使用深基礎。顧名思義，深基礎的深度是較大的，一般包括樁頂承臺和幾個干跟樁，在這一整體中，上部荷載能夠分散至樁周土或者是樁尖的基巖上。

這些年來，我國的預應力管樁技術有了飛速的發展進步，這得益于預應力管樁技術有著顯著的優點，例如：施工效率高、承載性能強、施工簡單便捷、能夠保證質量、工作成本較低等。預應力管樁技術的特征包括下列幾個方面：

1)能夠很好的保證質量。預應力管樁是專業生產廠家生產的，其生產原理就是把混凝土離心后緊實成型，最后在一定壓力的蒸汽養護作用下形成空心的、截面面積相等的預制混凝土構件，其生產線十分成熟，因此能夠很好的保證管樁質量。2)適用領域大，能夠用于多種工程的施工。預應力管樁的尺寸、長度都是有很大差異的，因此，即使是在樁端起伏變動大的地區依然可以使用。此外，預應力管樁的樁身質量很高，且在土層內穿透力很好，所以，可使用多種沉樁工藝(射水法、錘擊法、靜壓法等)進行施工。3)不易發生形變。預應力管樁的樁身強度非常大，并且使用了預應力專用鋼筋，使其有效預壓力大大提高，所以，預應力管樁在一般情況下是不會發生變形的。4)使用壽命長。預應力管樁采用了高速離心成型工藝(離心加速度高達30g～35g)和高溫高壓(壓力106 Pa；溫度180 ℃)蒸汽養護，因此樁身混凝土密實性好，其抗滲性、抗硫酸鹽腐蝕性、耐碳化性均優于普通混凝土。5)單樁的承載力很強且花費很低。預應力管樁的材質通常都是C80強度的混凝土，這種混凝土不僅性能好，而且單位成本遠遠低于預制混凝土方樁以及鉆孔灌注樁。6)施工周期短。預應力管樁可以實現在工廠定制生產，因此施工前無需進行長時間的準備，通常會減少30 d～60 d的工期。7)施工簡便、無需事先開展場地的預制工作，且施工中不會出現建筑廢料的污染。這一優勢在工作場地狹小的施工中表現尤為明顯。

2.2 施工步驟

預應力管樁的施工步驟如下：1)施工前的準備→2)進行測量放樣以及樁位設置→3)將施工中所需的各種設施準備好→4)起吊管樁就位→5)開始壓樁或錘擊施工→6)接樁→7)壓樁至設計深度→8)在3)～7)的過程中做好壓(打)樁記錄→9)機具移位，重復3)～8)，單根管樁的施工完成。

3 在軟基處理中預應力管樁技術及質量控制

3.1 施工工藝

施工方法與施工步驟的要點包括：1)結合設計方案選擇樁長，然后結合施工、運輸設施來選擇分段樁長；2)使用推土機等設施進行場地的平整、壓實工作，并將場地坑洼填平；此外，一定要徹底清理干凈浮土；3)完成測量放樣工作后一定要使用石灰標出樁位；4)準備好管樁施工所需的各種設施；5)進行壓樁工作。要先進行機身調整工作，確保壓樁中心和周圍重合且成90°。在吊管樁準備好后，就要設置樁靴并進行壓樁。但在管樁壓完后，要吊起下節管樁并使用電焊焊接，確保焊縫處的緊實性。焊縫合格后，便要再次進行壓樁工作，最后往復循環這一工作流程。

3.2 質量控制方式

實際開展預應力管樁的施工時一定要把握好下述幾個關鍵點：

1)一定要事先開展壓樁實驗，以最科學、準確的確定終止壓樁力與單樁極限承載力間的關系系數。然后根據壓樁試驗獲得的數據來確定單樁的極限承載力是否與標準相符，最后下發作業指導書。

2)盡可能降低擠土效應和振動的不良作用。為達到這一目標，應做到：嚴格控制壓樁速度，一般控制在1 m/min 左右；制定有效的沉樁流水路線，根據樁的入土深度，采取先長后短、先高后低的順序施工；要保證日成樁量的適宜性；認真的記錄最終的壓樁力和各項施工參數，若最終的壓樁力和試樁時確定的值有很大差異，則必須確定原因后才能進行后續工作。

3)保證施工現場的平整性。若場地較軟，則可鋪設一些道渣，這樣能防止打樁期間出現不均勻沉降，斜樁等問題。若工作期間遭遇障礙物，則應去除障礙物后再開展沉樁工作；要實時監測沉樁是否垂直，以便于第一時間改正。

4 軟基處理中預應力管樁施工質量控制措施

預應力管樁施工的重點注意事項：

1)正式施工前必須開展壓樁試驗，這樣才能獲得最科學的終止壓樁力和單樁極限承載的關系系數，并且能夠以此為依據對單樁的極限承載力進行判斷評估，最后下發作業指導書。

2)做到下述幾點可以降低擠土效應及振動的不良影響，保證壓樁速度的科學性，通常應為1 m/min；設計科學的沉樁流水工作線，以樁的入土深度為依據選擇具體的順序施工方式；保證日成樁量的適宜性；認真記錄終止樁壓力及各項具體施工參數；當終止壓樁力與試樁確定的參數相差較大時,應分析原因,待查明后方可繼續施工。

3)保證施工現場的平整性。若施工現場過軟，則應鋪一定量的道渣，要避免打樁機在打樁期間出現不均勻沉降或者是斜樁問題。若打樁時碰到障礙物，則必須消除后才能繼續開展工作。若沉樁時垂直性差，則應將樁拔出進行重打，待樁達到某一深度后，切忌使用移動機架法來校正，這樣極易發生斷樁事故。

4)施工企業的實際施工水平對于工程質量有著很大的影響，所以，相關領導人一定要對施工質量進行嚴格的監督。企業內應有專門負責質量監督工作的副總經理，與最高管理者協同開展質量管理工作。設立專業的質量管理機構，以督促各個施工機構嚴格開展質量管理工作。

5)一個完善的質量管理制度和體系能夠極大的提高施工單位預應力管樁的施工質量。因此,施工單位和建筑企業必須完善相應的質量體系,健全相應的質量文件和質量管理條例,并在施工單位中進行教育和培訓,從而提高施工人員的質量意識。

6)預應力管樁施工任務的完成不可能一蹴而就,它需要一步一步開展和完成。因此,施工單位和建筑企業必須根據施工目的和要求來對其施工質量目標進行分解,并根據分解取得的成果來規劃施工的具體步驟,將每一層施工責任和施工目的有效劃分給施工團體和施工個人。

7)合理的施工順序是保證預應力管樁施工質量的關鍵所在。只有按照規定的施工順序并確保每一個施工環節的施工質量,才能保證最終預應力管樁施工的質量。因此,必須積極監督每一施工環節的施工質量,只有得到技術人員的肯定與簽字后,才能開展下一施工環節;若是次環節的施工無法得到認可,必須積極采取補救措施。

8)保證建材和設備質量,完善質量檢驗標準和措施。建筑工程項目中的任何一個施工環節,其施工設備和建材質量都直接決定著施工的質量。因此,必須加強對其購進質量的檢查,完善相應的檢查標準和檢查措施以及檢查制度,重點檢查購進設備和建材的相關證書并采取抽樣測試的方法來檢測建材質量,一旦檢測發現問題,必須及時處理,只有確保購進建材和設備的質量,才能將其投入施工中。

5 結語

我國建筑業的飛速發展，促進了預應力管樁技術的大范圍應用，且這一技術的優勢也是十分明顯的。但是，實際開展施工工作時，依然會受到許多不良因素的影響。因此，施工人員一定要在整個施工過程中都嚴格開展質量管理工作，這樣才能有效解決其中存在的各種問題。

[1]鄧壽昌.土木工程施工.北京：北京大學出版社，2006.

[2]閻西康.土木工程施工.北京：中國建材工業出版社，2004.

Inquiry on relevant prestressed pipe pile problems of soft foundation

Yang Ming Wang Xinwen Yi Zhe

(TianjinSurveyInstitute,Tianjin300191,China)

The paper discusses the construction principles and characteristics of prestressed pipe pile in soft foundation, specifically describes prestressed pipe pile construction technology, construction matters and quality control methods, and finally points out advantages of prestressed pipe pile technology in soft foundation treatment, such as wide application scope, low cost and good bearing capacity as well.

prestressed pipe pile, soft foundation, construction, quality

1009-6825(2015)21-0070-02

2015-05-11

楊 名(1984- )，男，助理工程師； 王鑫文(1986- )，男，工程師； 易 喆(1988- )，男，助理工程師

TU447

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