預制樁基礎兩種施工工藝在不同工程地質條件下的選擇

王帥（遼寧省建筑設計研究院巖土工程公司，沈陽110005）

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預制樁基礎兩種施工工藝在不同工程地質條件下的選擇

王帥
（遼寧省建筑設計研究院巖土工程公司，沈陽110005）

摘要：預制樁是巖土工程施工項目常見的樁型之一，而工程地質條件是預制樁施工工藝選用的決定性因素之一。本研究以熱源廠建設工程項目為例，介紹預制管樁在同一場地內，兩種不同施工工藝在不同工程地質條件下的選擇，概括它們的工藝特點，分析不同地質條件下采用不同施工工藝的原因，得出預制樁工藝選用時需要考慮的因素。

關鍵詞：工程地質條件；預制樁基礎；施工工藝

遼寧省船舶工業基地石化產業園是遼寧省“五點一線”重點工程，一期工程包括園區一座熱源廠（以下稱本工程）。廠內綜合辦公樓和鍋爐車間的原設計采用靜力液壓PHC預制管樁，但在實際施工過程中發現，部分區域存在難以達到設計標高、壓入困難、夾樁器打滑等情況，嚴重影響工程進度。經補充勘察發現，場地內少數區域粉質黏土地層中存在礫石夾層，這一地質條件不適合進行靜力壓樁施工。經過設計變更，將部分工程樁由靜力液壓的施工工藝改為柴油錘擊打貫入的施工工藝，顯著提高了工作效率。

1　場地工程地質條件

本工程場地較大，地質條件主要以淤泥質土、黏性土、粉質黏土為主，多處于軟塑——流塑狀態，含水量呈飽和狀態，具有中——高壓縮性。設計樁端持力層為黏土夾粗礫砂層，有效樁長不低于22.0m，單樁豎向承載力特征值1 200kN。發現有礫石夾層區域位于場地西側及西南側，水平方向上分布不均。夾層呈中密狀態，位于粉質黏土層中下部，層頂埋深16.0～17.0m，層厚0.9～1.4m。

2　樁型及兩種施工工藝的特點

該熱源廠樁基礎施工涉及一種樁型，即預應力高強混凝土管樁PHC。涉及兩種施工工藝，一種是靜力壓樁工藝，一種是錘擊打樁工藝。與其他樁型相比，預應力高強混凝土管樁有自身的特點和優勢，而兩種施工工藝又有各自的特點和優勢。

2.1預應力高強混凝土管樁的樁型特點

2.1.1成樁速度快

預制管樁施工工藝簡單，其施工過程中除接頭和樁尖焊接之外，其余工序全部由機械完成。相比灌注樁而言減少很多工序，具有無須制作鋼筋籠及下籠，無須泥漿護壁，不產生鉆渣，無須灌樁等優勢，并且樁身是在工廠預制好后運至現場的，無須外購商混或建立攪拌站，對場地條件要求低，施工管理及調度也比較方便。

2.1.2單樁抗壓承載力高，質量可靠

預制管樁屬于擠土型樁，成樁過程中產生強烈的擠土效應，其側摩阻力得以充分發揮，因此單樁承載力通常都很高。樁身由工廠預制，質量容易保證。成樁后不存在縮頸、夾泥等質量問題。一般情況下只要地質條件合適且不出現劇烈變化，施工過程中嚴格遵守相關操作規程，預制管樁是較少出現質量事故的。

2.1.3不受季節影響

北方的冬季常常有-10℃～-20℃的低溫天氣，其他樁型在這種低溫環境下基本無法施工，即便采用保溫養護、加防凍劑等措施，也難以保證施工順利進行，更難保證成樁質量。而預制樁在冬季則不受低溫限制，這是預制樁獨有的優勢。

2.2靜力壓樁施工工藝特點

靜力壓樁機分為頂壓式和抱壓式兩種，本工程采用的是抱壓式壓樁機。樁機以自重作為反力，通過夾樁器握夾樁身及液壓千斤頂的頂壓，將管樁壓至設計標高，同時樁機上有自動記錄儀，自動記錄壓樁入土深度及壓力，可以自動打印壓樁阻力曲線，以便及時發現作業中出現的問題。全機行走、起吊、壓樁、送樁均以電作為動力，對場地電力系統要求較高，系統可靠性略低。2.3錘擊貫樁施工工藝特點

圖柴油錘式打樁機作業現場Fig.Diesel-hammer pile driver working site

因管樁靠縱向鋼筋對高強混凝土施加預應力，因此可以充分發揮柴油錘施打時的沖擊動能，既可以充分發揮高強混凝土的抗壓性能，又避免了因應力波產生拉應力造成的不利影響。全機對場地電力系統要求較低，結構相對簡單可靠。相比靜力壓樁機，柴油錘式打樁機功率密度大，適應地層能力更強。但柴油錘樁機架子比較高，對場地平整硬化有一定要求。圖是本項目施工現場的作業場景。

3　地質變化對施工工藝選擇的影響

補充勘察之后經過論證分析，我們確定導致靜力壓樁施工困難的原因即在于局部礫石夾層的存在。這夾層厚度不是很大，靜力壓樁工藝難以穿透該層，但錘擊打樁工藝配合尖頭十字樁尖即可貫穿該夾層。在這樣的地質條件下，錘擊打樁工藝比靜力壓樁工藝具有優勢。第一，靜力壓樁工藝的機理是將樁機向下壓力通過樁身傳遞到樁端，使樁端土產生緩慢的壓縮變形并形成剪切破壞，整個壓入過程中樁周土對樁的摩阻力方向始終向上，對樁做功為負，極大地抵消了壓樁機對樁所做的正功。第二，由于這一夾層分布不均勻，如果對每一樁點都采用預鉆等助沉方法，將額外增加工作量，不但成本提升，工期方面也難以滿足業主方要求。而采用錘擊打樁工藝施工，只需要場地內樁機互換位置即可，既不提升成本，也保證了工期不受影響。當然對施工方案也要有針對性的調整：第一，采用尖頭十字樁尖，有利于對樁端土造成沖入式剪切破壞，以便更順利的貫穿夾層。第二，采用重錘低落距的方式擊打。對預制管樁來說，其橫截面積較小，而混凝土抗剪能力相對較弱。重錘低擊可防止貫入過快造成的樁身偏斜，也就有效防止了樁在夾層處出現斷裂而造成的質量事故。第三，試打時從中心開始，選擇部分樁點進行試打，逐步掌握樁端進入礫石夾層時的相關技術參數。之后施工就會比較順利，最終在既定成本下實現樁基施工任務的按期完成。

4　結語

后期檢測結果表明，檢樁承載力均滿足設計要求，所有樁的樁底反射明顯，樁身完整，均為I類樁。由此可見，雖然是同一預制樁型，但施工工藝的選擇必須考慮地質條件的差異，除此之外，還需要綜合考慮施工預算、組織管理、合同工期、周邊環境等多重因素，才能更好地完成施工任務。

參考文獻：

［1］江正榮.建筑地基與基礎施工手冊［K］.北京：中國建筑工業出版社，2003.

［2］陳還，徐天平.基樁質量檢測技術［M］.北京：中國建筑工業出版社，2003.

［3］李守巨，王永毅.巖土工程師實務手冊［K］.北京：機械工業出版社，2006.

Selection of Two Construction Technologies of Precast Pile Foundation in Different Geological Conditions

WANGShuai
(Liaoning Architectural Design and Research Institute, Geotechnical Engineering Company, Shenyang, 110005, China)

Abstract:Precast pile is a common pile type in geotechnical engineeringconstruction, and engineeringgeological condition is one ofthe decisive factors in the choice ofprecast pile construction technology.Takingconstruction project ofheat source plant for example, this paper introduced the selection oftwodifferent construction technologies in different engineering geological conditions, summarized their technological characteristics, analyzed the reasons of using different construction techniques under different geological conditions, and proposed the factors ofselectingprecast pile technology.

Key words:Engineeringgeological conditions; Precast pile foundation; Construction technology

收稿日期：2015-12-14

中圖分類號：TU74

文獻標志碼：A

文章編號：1674-8646（2016）02-0034-02