深厚淤泥地質中預應力高強混凝土管樁施工技術

張明偉 桂凱飛

(中交一航局第五工程有限公司，河北 秦皇島 066000)

?

深厚淤泥地質中預應力高強混凝土管樁施工技術

張明偉 桂凱飛

(中交一航局第五工程有限公司，河北 秦皇島 066000)

結合珠海橫琴環島西堤堤岸及景觀工程的地質條件，采取了預應力高強混凝土管樁施工技術，介紹了其設計參數與施工設備，并闡述了該技術的操作要點，針對軟土地基沉樁的難點，提出了處理對策。

軟土地基，PHC管樁，深厚淤泥地質，樁身

1 工程概況

珠海橫琴環島西堤堤岸及景觀工程位于珠海市橫琴島的西南側，全長6.725 km，含水閘船閘一座。橫琴新區環島西堤所處區域地質情況差，多為淤泥，水閘及船閘工程的基礎為φ800 mm PHC預制管樁和φ600 mm格構式連體水泥攪拌樁復合基礎。管樁型號為PHC-800-AB(130)-C80，PHC管樁采用柴油錘打樁機進行施打，樁端進入強風化層以下1.0 m,為端承摩擦樁。

2 工程地質

工程位于淤泥、淤泥質土層較深厚，淤泥、淤泥質土為高壓縮性土，強度低，承載力較小，振動下易發生觸變，產生滑動失穩與沉降變形等問題，不宜作為天然地基須進行加固處理，地質資料見地質鉆探資料，如表1，表2所示。

表2 各巖土層主要物理力學性質參數表

3 設計參數及要求

箱涵基礎采用φ800 mm 預應力混凝土管樁，型號PHC-800-AB(130)-C80，每根樁的接頭數量不得超過3 個。樁端持力層為全風化土層。單樁承載力不小于1 800 kN，樁端持力層為全風化土層；水閘及船閘工程的基礎為φ800 mm PHC預制管樁單樁承載力為3 000 kN，樁端進入強風化1.0 m。

4 施工設備的選擇

施工樁機選擇：選用自行式柴油打樁機，樁架高21 m，卷揚機采用ZM10，滿足打樁要求。單鉤最大起重量為11 t，配置2個吊鉤，因樁分節預制，最長15 m，單節最大重量為11.4 t，能滿足施工要求。樁錘選擇：選用柴油錘，HD100錘型，錘芯重10 t。

5 施工程序及控制方法

1)定位：管樁就位后，先后進行校核樁架和管樁的垂直度。首節樁應適量控制錘擊沖擊力將樁身壓入地表2 m，再次校核樁身的垂直度。

校樁的垂直度，用兩個方向(互成90°)的經緯儀使導架保持垂直，樁垂直度偏差不得大于0.5%。

2)錘擊：本項目頂層淤泥層較厚，首節樁宜用低錘輕打穩定貫入。后續施打保持重錘低打避免高錘沖擊。出現偏斜時不能機械強行糾偏，垂直度偏差大于規范要求時，應將樁拔出，樁孔回填砂搗實后，重新對點施打。

3)接樁情況控制：a.管樁接長時，上節樁段的樁頭高出地面0.5 m～1.0 m；下節樁的樁頭處設導向箍，上下節樁保持順直，偏差不大于2 mm，樁節彎曲矢高不大于0.1%，且不大于20 mm；b.上下端板表面清刷干凈，坡口刷至露出金屬光澤。CO2保護焊焊接層數不少于3層，焊縫飽滿、連續并經自然冷卻再繼續施工。

4)送樁：施工平臺高程為1.50 m，平臺至設計樁頂高程需要使用送樁器。

5)收錘：施打管樁的打樁機可選用自行式柴油打樁機及DH100柴油錘。PHC樁收錘標準按照總錘擊數不宜超過2 500，最后1 m沉樁錘擊數不宜超過300控制。當樁錘跳動不均勻，說明地層不穩定且有夾層，需繼續施打至樁錘達到穩定的跳動，即已穿過夾層，方可收錘。

6)樁基的試驗檢測：根據建筑地基處理技術規范及建筑樁基技術規范要求，對樁進行了單樁豎向抗壓靜載試驗和低應變檢測。

6 軟土地基沉樁的難點及對策

6.1 施工平臺回填的處理

1)原因。原地基基礎較差，原地面為魚塘，淤泥層厚度為29 m～37 m。樁機的站立和正常施工工作存在較大的難度。

2)采取的措施。在PHC樁沉樁前，對軟土地基進行加固處理。軟土地基加固采用格構式水泥攪拌樁，水泥攪拌樁深度約12 m，將標高-14 m以上的淤泥進行加固處理，保證了樁機施工過程中的穩定性。

6.2 樁頭破損

1)原因。根據地質資料，淤泥層較厚，PHC樁沉樁過程中樁錘的錘擊高度和速率對PHC樁樁頭的保護影響較大。

2)采取的措施。a.本工程淤泥厚度在30 m左右，樁錘選用柴油錘，HD100錘型，錘芯重10 t，在沉樁過程中開始的1錘～3錘主要是穿透施工平臺及人工填土層，在穿透施工平臺后主要靠樁錘的自重將樁下壓20 m～30 m，在穿透淤泥層后采用低檔位錘擊至設計要求的標高。僅靠樁錘自身重量沉樁不僅能保證樁頭的完整性，防止樁錘落差過大對樁頭造成破損，而且還能加強施工過程中沉樁垂直度的控制。b.本次沉樁過程中采用了特制的紙質樁墊，避免樁錘與PHC樁頭直接接觸，對樁頭造成破損，施工過程中對樁頭的保護起到了較好的效果，沒有發現樁頭破損的情況。

6.3 樁身傾斜

1)原因。淤泥質土體具有流動性，沉樁過程中PHC樁樁身對土體存在一個擠壓作用，導致已經沉樁完成的樁體產生傾斜，對沉樁的質量有較大的影響。

2)采取的措施。合理安排沉樁順序，減小后面沉樁時土體擠壓對先前樁身影響。本工程PHC樁分箱涵部分和消力池部分，采取先中央后邊緣的沉樁順序和分段沉樁相結合的方法。

船閘水閘PHC樁沉樁分區圖見圖1。

6.4 樁身斷裂采取措施

在穩樁過程中采用經緯儀進行精確控制，施工打設過程中不時對樁架的垂直度進行調整，在沉樁時地基的擾動會造成樁機沉降不均勻，致使樁架垂直度發生變化。

6.5 樁位偏移或樁身上浮

1)因素分析。a.該區域軟土地質含水率高、孔隙比大、滲透性低、抗剪強度低、承載力低、壓縮性高、觸變性強等特點，上部為人工填土，局部區域存在塊石，沉樁時地質變化易造成樁體發生偏移。b.基坑開挖由于相鄰土體存在高差導致樁體發生滑移。

2)采取措施。a.針對本工程淤泥較厚，先對該區域進行真空預壓軟基處理，提高土體的抗剪強度及地基承載力，減小了土體的壓縮性及觸變性，從而避免樁在施工過程中因地質條件差造成樁體位移。b.本工程樁基數量較多，同時樁基間距較少，防止沉樁施工時因擠土效應將相鄰樁上浮或移位，采用格構式水泥攪拌樁對PHC管樁周圍的土體進行加固，同時將每根樁隔開，從而避免了因樁體周邊土體變形造成相鄰樁上浮或擠壓移位，同時在后期的開挖過程中有效的阻止了因開挖高度差造成樁體移位。

7 結語

橫琴新區環島西堤船閘、水閘工程位于珠江磨刀門出海口，淤泥質土厚度深，給PHC管樁施工帶來很大困難和風險。本工程通過對開挖區進行真空預壓處理改善土層特性，同時采用格構式水泥攪拌樁作為圍封墻，有效的阻止相鄰的樁上浮、擠走,在后續基坑開挖過程中樁體未出現因受土壓力作用發生移位；采用CO2氣體新焊接技術大大提高焊接質量，最終通過試驗檢測數據及后續施工驗證其大直徑管樁在淤泥地質的可行性。

今后，對于此類工況條件下的項目，要從地質的改善和一些輔助措施入手，重點做到以下幾點：

1)通過真空預壓等措施對深厚淤泥質軟土進行處理改善土體特性，確保在沉樁過程中不出現瞬間沒入地下及地質變化造成樁體發生位移。2)淤泥地質有含水率高、孔隙比大、滲透性低、抗剪強度低、承載力低、壓縮性高、觸變性強等特點，通過格構式水泥圍封樁對土體進行加固，提高土體的承載力，同時減少沉樁區域周邊的土體變形，保證了相鄰樁的施工質量。3)根據現場施工的實際情況確定沉樁的順序，確保沉樁過程中不出現樁身因周圍土體擠壓發生樁身傾斜的現象。4)嚴格控制樁墊的厚度及質量，在樁墊出現破損后及時更換，防止受力不均勻而產生樁頭破損的情況。

[1] JGJ 94—2008，建筑樁基技術規范[S].

[2] JGJ 97—2012,建筑地基處理技術規范[S].

On construction technique of prestressed high strength concrete pipe pile in deep silt geology

Zhang Mingwei Gui Kaifei

(CCCCFifthHighwayEngineeringCo.,Ltd,Qinhuangdao066000,China)

Combining with the geological conditions of the embankment of West Embankment in Hengqin Isle in Zhuhai, the paper adopts the prestressed high concrete pipe piles construction techniques, introduces the design parameter and construction equipment, illustrates the operation points of the technique, and points out the treatment strategies according to the difficulties in the settled piles of soft soil foundation.

soft-soil foundation, PHC pipe pile, deep and thick sludge, pile

1009-6825(2017)13-0065-02

2017-02-22

張明偉(1983- )，男，工程師

TU473.13

A