論軟弱地基管樁基礎施工時管樁保護技術

黃美佳

【摘要】通過分析和實例應用，介管樁保護技術的設計和施工方法。

【關鍵詞】排水固結、側向擠壓力、軟弱土、堆載預壓、送樁

近年來，在廣東省沿海地區，高層或小高層建筑的基礎多采用預應力管樁基礎，該類基礎具有質量可靠、施工工期短、工程造價較低、技術可行性高等優點，因此該類基礎形式在較短的時間內得到廣泛的應用。然而預應力管樁基礎存在抗側壓能力較差的特點，沿海地區場地軟弱地基情況十分普遍，一些填海區，軟塑～流塑狀淤泥層厚達數米至十幾米，當在此類土層采用預應力管樁基礎時，由于地基土層過軟，其對管樁樁身上段的保護作業太弱，嚴重者甚至失去對樁身的保護，當進行樁基和土方施工時，由于樁側土壓力原有平衡狀態因施工過程而被改變，樁身往往因此受到側向力的破壞或威脅，本人在從事的多個工程項目中不同程度地遇到上述情況的出現，給工程施工帶來不利。為此我們在該類工程施工中，分析事故原因，逐步總結出了一套保護管樁的技術措施。下面是本人在此方面的一些淺顯思考、分析和總結，在此與供同行探討。

一、管樁破壞因素分析

導致管樁側向破壞主要有以下因素：

1、管樁施工過程中樁機行走對先行施工樁的側向擠壓；

2、后沉樁對先行施工樁的側向擠壓；

3、土方因開挖后樁側土壓自身平衡的改變，形成對樁身的側向擠壓力；

4、開挖土方時車輛、施工機械對樁身形成的附加側壓力；

5、土方堆放對樁身形成的附加側壓力；

6、直接機械破壞（機械碾壓、碰撞等）；

7、特殊情況下的地下水作用。

二、設計處理措施

采取科學合理設計處理措施，是對管樁最為有效的保護措施，這里提的設計措施主要有兩個方面：

一是：提高管樁的抗側壓能力，如：選用厚壁管樁等；

二是：改善地基土力學性能，對軟弱土層實施加固。對于大厚度軟塑～流塑狀淤泥土層，在條件可行的前提下，采取排水固結法是經濟性和有效性均較好的處理方法，一般采用插板排水和堆載預壓相結合的方法實施之。

上述兩措施均有一定的局限性，讓我們來分析這些措施實施的可能性和有效性：

首先分析提高管樁的抗側壓能力：理論上管樁的抗側壓力提高到足夠。則管樁在土方施工時將不會因施工導致樁基的損壞，但實際應用時，由于預應管樁的設計特點，樁身的抗側壓力很難獲得大的提高，管樁直徑和壁厚尺寸均受到一定的控制，通常直徑 小于600mm，壁厚小于150mm，突破常規尺寸的管樁其技術和經濟指標均不合理，施工機械設備性能也受到限制，故提高管樁的抗側壓能力只能是一個輔助性措施。

其次分析改善地基土力學性能：這一措施若得以實，對管樁的保護將產生較大程度地有利影響，同時還將較大程度地提高管樁承載能力，減少后期地基和地面沉降值，對工程十分有利，是設計人員應該首選的處理措施之一。然而，改善地基土力學性能，無論采取何種方案均面臨三個問題，一是經濟問題，二是技術問題，三是時間問題，三者的統一決定了措施的可行性、可靠性和合理性。一般來講，當軟土層厚度較小（小于5M）時不宜考慮采取地基改善或加固處理措施。當軟土層厚度較大（小于10M）時，應考慮采取地基改善或加固處理措施。軟土層厚度在5M～10M之間時，應在選取考慮采取或不采取地基改善或加固處理措施進行方案比較。對于采取插板排水，堆載預壓方案處理軟土地基，由于排水固結過程緩慢，一般 須要一年以上的時間方可達到較好效果，我們在沿海地區進行的軟地基處理，從在插板排水施工開始至施工完成，地基沉降量約這總設計沉降量的30%，也就是說70%的沉降須待堆載預壓數月甚至更長時間后才能完成，這對于工期要求緊，投資周期短的項目是難于承受的。為縮短處理工期，我們將自然堆載預壓，改為堆載重型振動式碾壓，取得了一定的效果，經過二至三遍碾壓，排水固結沉降量可達到總量的85%左右，基本效果是利用原處理工期30%的時間，完成近90%的處理目的。我們的具體做法是，堆載歌載50%（減少原設計堆載厚度50%）后，用重型振動式壓路機在堆載面反復碾壓二至三遍，碾壓能量是備余堆載能量的兩至三倍。

三、施工處理措施

無任設計有無采取相應措施，當在該類場地進行樁基和土方施工時，均須采用有效的針對性技術措施，以下是我們在施工中根椐不同工程條件情況，逐步總結的幾點經驗：

1、管樁施工時避免樁機行走擠壓措施

（1）管樁施工應盡可能將樁送至設計承臺底標高，及時根椐沉樁情調節器整配樁，減少高出設備作業面樁數量，避免樁機行走時對樁頂產生機械損壞；

（2）當樁頂標高高出地面時應采取多次鋸樁措施，及時將樁頭鋸至顧面以下標高，避免樁機行走時對樁頂產生的機械損壞；

（3）采用靜壓樁機施工的應確保樁機行走工作表面的足夠承載力，一般情況下應設置800至1000mm的片石或塊石墊層，避免發生沉機和陷機；必要時增設厚鋼板鋪墊。

2、管樁施工時樁間防擠壓措施

（1）先施工邊樁各密集區域的管樁，后施工較疏松區域的管樁，并有序進行跳壓或跳打施工；

（2）在配樁時應盡量將管樁接頭設置在工作地面5M以下，短樁在下，長樁在上，嚴格控制接樁質量；

（3）局部處于條件差區域的樁可采用跳沉樁先進行樁芯灌注（加筋全樁身灌芯）特殊處理措施；以提高先行施工樁的抗側村能力。

3、對于普通承臺基坑土方施工，主要采取以下措施實施對管樁的保護：

（1）挖斗應避免直接碰撞管樁；

（2）樁邊（周邊2M范圍以內）的土方盡量對稱開挖，樁周側土面對面高差應控制在較小范圍（一般控制在1m以內）；

（3）挖掘機的行走和停止均應避免對管樁形成過大側向擠壓，當管樁一側土已挖去，挖掘機在另一側行走或停止時應保持一定的安全距離（一般不少于管樁側土面高差的4倍）；

（4）基坑邊臨時堆土應距坑邊一定的安全距離（坡腳距坑邊距離一般應大于3m，且堆土坡為45度斜面不高于5m）；

4、對于較深的核心筒承臺基坑土方施工，主要采取以下措施實施對管樁的保護：

（1）核心筒承臺基坑土方施工前，其前方和兩側的承臺基坑施工應完成，避免核心筒承臺基坑土方開挖完成后挖掘機再次在坑邊行走，形成對基坑的不利影響；

（2）核心筒承臺基坑土方開挖前對深坑范圍采取局部加固或垂直支護方案（如多排砼攪拌樁方案、鋼板樁支護方案）。

（3）核心筒承臺基坑土方采取分層開挖，通常第一層開挖上部2m深土方，挖掘機從外側采取放坡措施；開挖承臺區域的上部2m深土方后，截去外露管樁，挖掘機再下至-2m的工作面，進行加深區域的承臺基坑土方開挖；

（4）采用長臂挖掘機進行承臺基坑開挖，挖掘機距基坑邊應保持一定的安全距離，一般挖掘機距基坑邊距離須大于2.5m，基坑邊臨時堆土應距坑邊大于5m，且不高于3m；

（5）開挖前應完善應急預案，準備應急材料、工具（包括：槽鋼、砂包、鋼板、方料等），并安排專業監測人員進行基坑監測，發性不利情況，及時反映、及時處理。

5、加強基坑降排水措施，盡可能采用有效的降排水方案，如：設置排水明溝、肓溝、集水井、輕型井點降水系統或深井降水系統；力爭在樁基礎和土方開挖前盡可能改善軟土力學性能，避免在施工過程中地下、地表水侵入土層，導致土層力學性能的惡化。

在近期的多個類似工程施工中（如：深圳市曦灣華府、深圳市太古城花園、珠海市嶺南明珠華庭、珠海明月灣等工程），我們針對性的采取了有效的技術和管理措施，較為成功地實施了對管樁的保護，獲得有關同行的稱贊。

總結：當項目為處于復雜條件下的軟弱地基管樁基礎時，應從設計、施工多方面采取切實可行的技術和管理措施，首先應從設計源頭創造有利條件，盡可能綜合考慮技術措施，提高管樁基礎處理保護技術措施的有效性和合理性，設計措施是前提條件，施工措施是重要保證，二者若能兼顧，則項目技術應用成功率倍增。