PST管樁在地基處理中的運用

李 波, 嚴 軍, 彭耀平

(中國水利水電第十工程局有限公司， 四川成都 610072)

1 工程概述

本工程是由西昌經濟開發區辦公室擬建的“西昌市小廟鄉袁家山村棚戶區改造建設項目”。項目由10棟高層建筑及裙樓、商業裙房組成，均設二層地下室埋深約11.1 m。其中高層建筑部分采用剪力墻結構，基礎型式采用筏板基礎；商業裙房采用框架結構，基礎型式采用獨立基礎。工程重要性等級為二級，場地等級為二級，場地地基等級為一級。

場地內上覆土層主要由填土及第四系全新統沖擊、沖洪積層粉土、砂土、粉質黏土和卵石層，下部主要為第三系昔格達組粉砂質泥巖。其地基土從上至下分層如下：①雜填土、②粉質黏土、③粉土、④細砂、⑤中砂、⑥卵石、⑦粉質黏土、⑧1粉質黏土(可塑狀)、⑨2粉質黏土(硬塑狀)、⑩1粉砂。為此，設計要求層數為18層的建筑地基處理后其復合地基承載力特征值不小于410 kPa，層數為20層的建筑地基處理后其復合地基承載力特征值不小于440 kPa。

2 地基處理方案對比分析及確定

2.1 方案對比分析

地基處理正式施工前，項目部根據設計及相關規范要求，對13#及14#樓泥漿護壁旋挖成孔CFG樁進行正式施工前的試樁施工，但在后期試樁檢測過程中發現，該兩棟樓內部分試樁承載力無法滿足設計要求，后經多次專家論證，確定是由于在泥漿護壁旋挖成樁施工過程中，泥漿對下部粉質黏土地層的承載力造成一定影響，導致最終試樁檢測不滿足設計要求，需另尋地基處理方案。對此，項目部連同設計單位在經過多方考慮的情況下，擬定以下三種地基處理方案。

2.1.1 泥漿護壁旋挖成孔CFG樁

對場內地層情況的選擇性較強，根據前期試樁參數驗算得出，如需滿足設計承載力要求，其樁長需在原設計有效樁長的基礎上增加4.5 m，并重新進行相關試樁試驗，且不能保證其最終結果滿足設計要求。同時，該方案受工期影響較大，若最終檢測不合格，還需進行方案調整，必然造成更大的工期浪費。

2.1.2 靜壓預制高強度管狀勁性增強體(PST樁)

該施工方案在CFG樁試樁檢測不滿足設計要求后，在經設計變更許可的情況下，對該施工工藝進行現場試驗，并檢測合格，如采用此方案進行地基處理將無需再進行相關試樁施工，且在實際施工過程中，該工藝有施工難度小、工效高等顯著優勢和特點，對項目整體工期不會產生影響，且該方案在專家論證會議上也得到認可。但其樁體在當地無廠家生產，需外購并產生一定運輸費用。

2.1.3 靜壓預應力高強度管樁(PHC樁)

該施工方案工藝上與PST樁施工相同，且樁體也可在本地采購，但經實地考察發現其生產能力無法滿足現場施工要求，且至少需1個月生產周期，對項目工期有一定影響。

2.1.4 處理方案經濟成本對比

針對以上三種擬定方案，項目通過相關市場調查，結合項目實際情況，得出以下結論(表1)。

2.2 方案確定

綜合上述，在經專家論證并結合本工程地質條件、水文條件、場地條件及工期和使用要求，最終確定6#至12#樓下部地層不受CFG樁施工影響，需采用CFG樁進行施工，5#樓地下存在10 m厚左右的細沙層，13#、14#樓地下軟弱層太厚，故5#、13#及14#樓采用PST管樁進行施工。

3 PST管樁在地基處理中的應用

方案確定之后，接下來嚴格遵循工藝流程施工，把握每個質量控制點。具體來說，該軟基處理施工中，PST管樁施工采取以下應用對策。

3.1 設計技術參數

(1)筏板墊層底標高 1499.83，±0.000相當于絕對標高1 511.20 m，樁頂標高1 499.53，保護樁長度0.5 m，中砂級配碎石墊層厚度300 mm。

(2)采用正方形布樁，樁徑600 mm，樁長24 m，單樁承載力1 700 kN,樁間距2.2 m×2.2 m，共197根樁，樁為預制高強管狀勁性增強體，直徑600 mm，壁厚110 mm，樁身混凝土強度等級C80。樁采用靜壓法施工，引孔采用螺旋鉆干作業法引孔垂直度偏差不大于0.5 %，引孔深度8 m，引孔直徑500 mm。

表1 地基處理方案經濟成本對比

(3)根據設計置換率，采用在基礎內均勻布樁，局部受筏板尺寸限制，施工時可根據實際情況進行對局部樁間距調整減小，但不得小于1.8 m，持力層根據地層埋深情況為第7-2層粉質黏土(硬塑)，樁端進入持力層不小于1.5 m。

(4)收壓標準：本工程13#樓單樁最大設計承載力特征值1 700 kN，施工壓樁力為不小于3 400 kN，且不大于3 740 kN；沉樁控制以壓樁力控制為主，樁長控制為輔，實行雙控原則，施工壓樁力必須符合設計要求，樁的入土深度為壓樁是否合格的控制參考，可根據壓樁力是否達到設計要求和持力層埋深進行調整，最總工程量以現場監理和業主工程量簽證為準。終壓控制標準為終孔前復壓3次，累計沉降小于20 mm，且最后一次沉降小于5 mm，穩壓壓樁力不得小于終壓力，穩定壓樁時間宜為5～10 s。預應力管樁施工前需先進行試壓校核后,才能大面積施工。

3.2 施工工藝流程

工藝流程圖見圖1。

圖1 施工工藝流程

測量定位樁→樁機就位→樁機起吊立直，校正→壓第一節樁→第二節樁起吊，接樁施焊→施壓第二節樁→第三節樁接樁、施壓，直至達到設計要求標準時停壓→送樁或截樁→樁機移位進行下一樁位施工(表2、表3、圖2)。

表2 80壁厚支護樁與冠梁連接詳圖中配筋

表3 110壁厚支護樁與冠梁連接詳圖中配筋

圖2 預制高強管狀勁性增強體與托盤

3.3 質量要求

預制高強度管狀勁性增強體的質量要求見表4。

表4 預制高強度管狀勁性增強體的質量要求

3.4 靜壓預制高強度管狀勁性增強體施工控制要點

3.4.1 靜壓管樁施工作業要點

(1)靜壓樁機應按設計及有關規定配備樁機型號、樁機重量，以符合滿足施壓預制高強度管狀勁性增強體的要求。

(2)施工過程中反復核對軸線和樁位，樁機就位施壓前，施工人員要重新核對。

(3)樁機就位前要先找出地面圖中的樁位，務必樁身垂直、平穩，方能吊裝預制高強度管狀勁性增強體。

(4)對準備施壓的預制高強度管狀勁性增強體要確認其外觀質量符合設計及規范要求方可使用，起吊前要在預制高強度管狀勁性增強體上畫上以米為單位的長度標志，以便于進尺記錄和了解各土層的施壓反應。

(5)預制高強度管狀勁性增強體吊放對點就位后，用線墜在正側兩面反復核直，使樁能在同一直線上，防止偏樁施壓。

(6)施壓樁過程中應經常注意觀察樁身混凝土的完整性，一旦發現樁身裂縫或掉角，應立即停機，找出原因，采取有效措施進行處理，并改正。

(7)施壓預制高強度管狀勁性增強體時應由專職記錄員及時準確地填寫壓樁施工記錄表，并經現場監理人員(或建設單位代表)驗證簽名后才可作為有效施工記錄。

3.4.2 壓樁要點

(1)施壓過程中，必須保證樁機和樁在一垂直線上。

(2)由于單根樁長較長，如果一根樁中間停歇時間過長將導致沉樁阻力過大，樁尖難于達到設計預定深度，因此樁的施壓必須一氣呵成，連續進行，采取措施縮短焊接時間。原則上當日開壓的樁必須當日壓完，盡可能避免在接近設計深度進行接樁。

(3)壓樁時由施工員及時準確地填寫預制高強度管狀勁性增強體施工記錄表，并經當班監理人員或建設單位代表驗證簽名后方可作為有效施工記錄。

(4)終壓控制標準為孔終前復壓3次，累計沉降小于20 mm，且最后一次沉降小于5 mm，穩定壓樁力不得小于終壓力，穩定壓樁時間宜為5～10 s。

(5)沉樁過程若有異常的樁身位移、傾斜、樁身破損，應停機查明原因，再進行必要的處理。

(6)為嚴格控制基樁上浮，預制高強度管狀勁性增強體終壓完成后測量樁頂標高，單棟建筑全部樁體完成施工后再次測量樁頂標高，定時檢查樁的上浮量及樁頂水平偏差值，若上涌和偏位值較大，應對單棟樓所有樁采取復壓措施。

3.4.3 接樁焊接要點

(1)樁段接樁是在上一節壓至距地面0.5～1 m左右時，可停壓開始接樁，接樁時保證上下樁節找平接直，按照設計要求上下節樁段應保持順直，錯位偏差不宜大于2 mm，坡口根部間隙應小于4 mm；將準備配用的樁段牽吊到位，端面焊接時要將樁端鋼板清理干凈，并使其接面調平對直，確定樁身自然垂直后方可焊接，不得在施焊后矯正樁身垂直度偏差。

(2)任一單樁的接頭數量不超過4個，每根樁須對照地質鉆探資料預計總長，選用合理的樁節組合，以使接樁次數盡量減少。

(3)接樁采用手工電弧焊或粉芯焊絲自保護半自動焊：下節樁樁頭須設導向箍以保證上下樁節找平接直，上下節樁之間的間隙應用鋼片全部填實焊牢，然后沿圓周對稱點焊六處，待上下樁節固定后再拆除導向箍，繼而分層對稱施焊，每個接頭的焊縫不得少于兩層，每層焊縫的接頭應錯開，焊縫須飽滿，不得出現夾渣或氣孔等缺陷。

(4)施焊完后自然冷卻時間不少于8 min，方可繼續施壓，嚴禁用水冷卻或焊好即壓。

3.4.4 送樁要點

(1)本工程采用的預制高強度管狀勁性增強體允許送樁，送樁深度不宜超過2 m。預制高強度管狀勁性增強體內允滿水時，嚴禁送樁作業。

(2)每一根樁應一次性連續施壓到底，接樁、送樁應連續進行，中間不得無故停歇，且盡可能避免在樁尖接近設計持力層時進行接樁。

(3)當樁頂被壓至接近地面需要送樁時，應測出樁的垂直度并檢查樁頭質量合格后應立即送樁，送樁應連續進行。

(4)送樁完成后，移動調整機械進行下一根預制高強度管狀勁性增強體施工。

3.5 施工難點與施工注意事項

(1)在設置托盤及放入骨架后，首先澆筑樁頂設計標高以下要求灌實范圍內的混凝土，澆筑填芯混凝土前，應將樁內壁浮漿清除并清洗干凈，澆筑用混凝土強度等級不小于C30。

(2)清孔根據工地土質情況以淤泥為主，采用人工清理預制高強度管狀勁性增強體內淤泥，再用水沖清孔壁，泥漿經過沉淀后清水排入排水系統。

(3)地下水位較高，當預制高強度管狀勁性增強體內有涌水情況，水泵抽水降至灌芯深度以后，采用干硬的水泥餅進行封堵，使涌水堵住能抽干預制高強度管狀勁性增強體的水為止。

(4)對群樁承臺壓樁時，應考慮擠土效應。對長邊的樁，宜由中部開始向兩邊壓樁；對短邊的樁，可由一邊向另一邊逐樁施壓。

(5)加強預制高強度管狀勁性增強體的進場檢查驗收工作。

(6)雨季施工預制高強度管狀勁性增強體，其場地內宜設置排水暗溝，并在場地外適當位置設集水井，隨時排出地表水。使場地內不積水、不軟化、無泥漿。

4 PST管樁的優點

勁性體用做剛性樁復合地基設計的豎向增強體，有以下顯著的特點：

(1)自動化工藝生產，規格齊全，對質量的控制和檢驗科學先進；

(2)樁身混凝土強度高，有一定的抗裂性能；

(3)單樁承載力高，更適合用作樁復合地基；

(4)從生產、運輸、施工和驗收，時間緊湊，節省工期；

(5)施工現場文明便捷，便于施工及管理；

(6)工程基礎造價更加經濟合理，綠色環保；

(7)采用靜壓工藝基本無噪聲，適宜在市區作業；

(8)靜壓施工無震動，適宜在危房、精密儀器房附近及河口岸邊等地區施工；

(9)施工過程中可觀測記錄壓樁阻力，了解整個沉樁過程，預估樁的承載力。這也預示著“靜壓復合地基用預制高強管樁勁性體(PST—CF)”將在我國未來地基處理方面占據越來越大的地位。

5 結束語

利用PST管樁進行地基處理時，不僅要嚴格遵循工藝流程，把握每個質量控制要點，還要善于總結經驗，提高施工人員素質和質量控制意識。進而促進該技術得到有效利用，提高地基處理效果和工程建設質量。