預應力管樁在軟土地基施工中的常見質量問題及其防治措施探討

何毅

廣州市第二建筑工程有限公司 廣東 廣州 510000

1 工程概況

中國電子商務港（珠海保稅園區(qū)）項目用地位于珠海市保稅區(qū)寶峰路和寶灣路交匯的西南角，基地位置顯要，交通便利。該項目總建筑面積124018.80m2，設3個塔樓及其連體裙房，均為商業(yè)性辦公，塔樓編號分別為1-1棟、1-2棟、1-3棟，其中1-1棟、1-2棟高99.55米，共28層。1-3棟147.64米高，共38層，連體裙房為2層。另獨立1棟商業(yè)展示中心3層。地下設 1層平移式機械停車庫及設備用房。

根據(jù)珠海地區(qū)的工程實踐，預制樁基礎是珠海地區(qū)使用最為普遍的深基礎類型，其具有施工容易、施工質量較易保證、工期短、效率高和施工管理容易等優(yōu)點。本工程樁基除1-3棟塔樓核心筒工程樁采用沖孔灌注樁基外，其他位置工程樁均使用Φ600預應力管樁，樁型號為AB型，壁厚為130mm，樁身強度C80[1]。

2 工程地質條件

施工場地地貌為濱海平原地貌，原為魚塘或紅樹林，近期經(jīng)人工吹填造地而成。場地覆蓋層有①沖填土、②1淤泥、②2中砂、②3粉質黏土、②4淤泥質土、②5中（粗）砂、③殘積粉質黏土及下伏的④1全風化、④2強風化閃長巖層，厚度46.21～73.19m。場地土的類型為軟弱土，場地類別為Ⅲ類。

地下室開挖層位于厚度較大的②1淤泥層中，淤泥的工程力學性質差，呈飽和、流塑狀態(tài)。

3 施工部署

根據(jù)基坑設計要求及工程地質資料反映的情況，本工程地下室基坑采用中心島式支撐基坑圍護形式，基坑土方采用盤式開挖，基坑支護周邊預留1:2反壓土堤，在基坑中心島土方開挖前先進行基坑支護樁、基坑中心島以外的工程管樁的施工，并待支護管樁間止水攪拌樁及被動反壓土區(qū)加固攪拌樁施工完成后，然后進行基坑中心島土方開挖，待土方開挖到底后對中心島坑底淤泥進行換填，再對基坑中心島以內(nèi)的工程管樁進行施打。因此本工程的支護管樁及工程管樁分二期施工，第一期在原土面對支護管樁及基坑預留反壓土區(qū)工程管樁（靠基坑邊三排樁承臺的工程管樁）進行施工，擬采用2臺靜壓樁機對基坑預留反壓土區(qū)工程管樁進行靜壓法施工，2臺靜壓樁機對支護管樁進行靜壓法施工，施工現(xiàn)場南邊場地狹窄，靠近圍墻邊靜壓樁機無法施工的支護管樁則輔之以兩臺柴油錘樁機進行錘擊法施工。第二期施工，待基坑中心島土方挖至底板墊層底約-7.100m～-6.700m，對坑底淤泥全部進行換填后對基坑中心島以內(nèi)的工程管樁進行施打，擬采用4臺柴油錘樁機對中心島區(qū)域按照后澆帶分區(qū)進行施工。

本工程支護管樁數(shù)為1033根，工程管樁數(shù)為1010根，按施工部署分為一期支護管樁、一期基坑預留反壓土區(qū)工程管樁、二期基坑中心島分區(qū)工程管樁[2]。

4 管樁施工中常見質量問題及其防治措施

4.1 減小擠土效應的技術措施

根據(jù)本工程地質報告及以往多個類似地質的施工經(jīng)驗，本項目地質情況對基礎施工極為不利，在3～4米沖填土下面全是深淤泥層，土質呈飽和流塑狀，根據(jù)淤泥層的特性，基礎樁施工時會將土方往四處擠壓，產(chǎn)生相當高的孔隙水壓力，大幅度地降低土體中的有效應力，從而使土體隆起及水平運動，造成擠土效應。

擠土效應不僅影響環(huán)境，也影響到樁基礎本身。一個是PHC管樁的施工因為上浮“懸空”起來，復壓時出現(xiàn)非常大的沉降，造成很多樁的承載力達不到設計要求，存在嚴重的質量隱患；另一個則是出現(xiàn)“樁塞”問題，在淤泥層地基中壓樁，會產(chǎn)生很高的孔隙水壓力，若不能很快消散，會造成沉樁困難，甚至損壞樁身。同時由于有效應力降低，土體會發(fā)生隆起和側向位移，使樁體產(chǎn)生上抬和水平擠動。

減小擠土效應的措施：

（1）施工前的準備工作

開挖防擠溝（釋放坑槽），釋放管樁施打時產(chǎn)生的土體側壓力，坑槽底寬度約4米，開挖深度應挖入淤泥層不少于1米，各坑槽之間間距不宜大于30米，坑槽底用沙包壓實，防止淤泥大幅滑移；坑槽應根據(jù)現(xiàn)場管樁施工狀況靈活調(diào)整或增加。

（2）施工期間的防治措施

①控制打樁速率：一般靜壓樁的打樁速率控制在1m/min左右。在實際施工過程中應控制每天的最多沉樁根數(shù)，每天進行測斜和水平位移測試；如發(fā)現(xiàn)位移過大，則減少沉樁根數(shù)，甚至停止沉樁一至兩天，合理控制打樁速率，留有時間使土體釋放內(nèi)力。控制施工過程中停歇時間，避免由于停歇時間過長，摩阻力增大影響樁機施工，造成沉樁困難。

②合理安排打樁順序：在各種防治措施中，有效的打壓樁路線是最經(jīng)濟實用的。若樁較密集，且一側靠近釋放坑槽時，宜從相鄰釋放坑槽開始，由近及遠進行；樁數(shù)多于30根的群樁基礎，應從中心位置向外施打。

③重視管樁的接頭連接：制定合理的樁長組合，同一承臺內(nèi)的群樁，避免在同一截面內(nèi)接樁，相互錯開，防止產(chǎn)生土壓力及水壓力效應較大時，對整體樁身產(chǎn)生剪切破壞。同時合理的確定樁體組合長度，避免接頭處于土層分界處及土層活動較多處，以防止土層活動時對樁身的破壞。

4.2 控制樁頂位移、樁身上涌或樁身傾斜的技術措施

發(fā)生這種現(xiàn)象的原因有以下幾種：

（1）靜壓樁機自重加配重總重量大，樁機基礎如不平整堅硬，壓樁過程中，樁機容易產(chǎn)生不均勻沉降，樁身極易發(fā)生偏移。

（2）樁入土后，遇到大塊孤石或堅硬障礙物，把樁尖擠向一側。

（3）接樁或施工中樁身不垂直，樁頂不平，打樁時樁帽、樁錘及樁身不在同一直線上。

（4）在基坑底軟土層施工較密集的群樁時，如沉樁次序不當，由一側向另一側擠壓施打，常會使樁向一側擠壓造成位移或涌起。

為確保能順利把樁送入至設計標高及同時保證送完樁之后，樁位及標高的精度，要求采取如下保證措施：

（1）施工場地要平整堅硬，在較軟的場地中適當鋪設角石、磚渣、砂土道路等。不能使樁機在打樁過程中產(chǎn)生不均勻沉降。靜壓樁樁機對施工場地要求較高，由于樁機及配重達500噸以上，為防止樁機下陷而造成樁身傾斜、樁機擠壓對樁的影響，影響施工質量及施工安全，必須對施工場地進行回填平整，采取必要的措施提高地基承載力，使其達到靜壓樁施工的要求。

（2）施工過程中要嚴格控制好樁身垂直度，重點放在第一節(jié)樁上，垂直度偏差不得超過樁長的0.5%，對樁要吊線檢查，樁不垂直，樁尖不在樁縱軸線上時不宜使用。

（3）打壓樁必須垂直，垂直偏差應在1%以內(nèi)，不得歪斜。

（4）打樁嚴格按照樁機行走路線施打，必要時可采取降低速率和區(qū)域跳打的方法。同時采用開挖應力釋放坑槽的方式，以消散孔隙壓力，避免樁位移或涌起。當出現(xiàn)嚴重問題及時與有關單位研究處理。

（5）若遇孤石時，進入粉質黏土層后的施壓記錄詳細描述，包括施壓速率、時間、壓力值變化過程等，孤石所處位置提供給相關設計單位征求處理意見。若在較淺土層遇孤石，可考慮采用小鉆孔再插預制樁的方法施打。

4.3 控制群樁效應的技術措施

雖然預制管樁的沉樁施工對地基土的排土量較方樁小，但在沉樁的過程中樁端附近的土層受擠壓和振動作用，產(chǎn)生較大的超孔隙水壓力，并未經(jīng)消散就不斷切入管內(nèi)，由于群樁的連續(xù)施工引起土中超孔隙水壓力急劇上升，一般情況下，超空隙水壓力消散速度較慢，故密集區(qū)域的工程樁的連續(xù)施打將使土體上抬并產(chǎn)生側向位移，對樁基施工質量造成危害。

為保證此高密度樁群質量控制在規(guī)范之內(nèi)，打樁施工時，應先打深樁，后打淺樁；先打跨中樁，后打邊區(qū)樁；先打近樁，后打遠樁；先打毗鄰釋放坑槽的樁，后打遠離坑槽的樁；群樁范圍內(nèi)，先內(nèi)后外。

必要時可采取如下防護措施：為了保證本工程樁位施打的精度，我們合理安排沉樁施工順序和進度，在施工中盡可能采用先長樁后短樁、按區(qū)域跳打的施工原則和施工方法，另外，根據(jù)施工的實際情況調(diào)整打樁速率[3]。

5 結束語

預應力管樁本身具備的性質造就了它的廣泛使用性，在軟土地基施工實際應用時，應結合工程的實際情況，優(yōu)化施工方案，加強施工過程的監(jiān)督管理，才能保證施工質量，打造精品工程。