高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力砼管樁在軟土地基中的技術(shù)應(yīng)用

【摘要】通過(guò)溫州蒼南某工程高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁的錘擊施工、過(guò)程控制及軟土地基的處理為實(shí)例，介紹了管樁在軟土地基中質(zhì)量控制和質(zhì)量缺陷的預(yù)防以及技術(shù)應(yīng)用，取得了良好的實(shí)踐效果和顯著的經(jīng)濟(jì)效益、實(shí)用性強(qiáng)。為解決錘擊法高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁技術(shù)處理積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】預(yù)應(yīng)力管樁；軟土地基；技術(shù)應(yīng)用

1、工程概況

工程位于蒼南百年古鎮(zhèn)的某住宅小區(qū)項(xiàng)目，總用地面積約為45000㎡，總建筑面積約為105000㎡（地下室面積約為30000㎡），居住總戶數(shù)為453戶；共有12幢建筑組成，其中：排屋建筑四幢，會(huì)所一幢，高層建筑11+1F 一幢、15+1F二幢、28+1F四幢，其余為餐飲、商業(yè)及相關(guān)配套用房，地下室為一層。

樁基礎(chǔ)全部采用高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁（PHCФ600A×110），設(shè)計(jì)有效樁長(zhǎng)約為51～54米，主樓單樁豎向承載力特征值約為2700KN，多層為獨(dú)立承臺(tái)式基礎(chǔ)，高層為1.85米厚筏板基礎(chǔ)，滿鋪地下室。多層采用框架結(jié)構(gòu)，高層采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。

該項(xiàng)目屬于縣重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，地下室又屬于縣人防重點(diǎn)防護(hù)工程，項(xiàng)目的建成在提升城市整體檔次和完善城市功能方面起著重要的作用。地下人防工程設(shè)計(jì)單位是上海市地下空間設(shè)計(jì)研究院，建筑設(shè)計(jì)單位是浙江工業(yè)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院，監(jiān)理單位是浙江宏基建設(shè)工程監(jiān)理咨詢有限公司，施工單位是中廣建設(shè)集團(tuán)有限公司（樁基專業(yè)分包單位為：溫州大地基礎(chǔ)工程有限公司）。從整體上看，場(chǎng)地呈平行四邊形，由于地下室面積較大、結(jié)構(gòu)體系復(fù)雜，現(xiàn)根據(jù)工程規(guī)模、地質(zhì)條件等，如何進(jìn)行樁基施工和軟土地基的基礎(chǔ)處理是關(guān)系到整個(gè)主體結(jié)構(gòu)工程安全性的關(guān)鍵。

該地下工程的基坑自然地坪以下均為淤泥，呈灰色，流塑狀，高壓縮性，由粘粉粒組成，含少量貝殼碎屑及有機(jī)質(zhì)，局部夾有少量粉砂，該層全場(chǎng)均有分布，厚度為1.5m～12.5m，均勻性較好；上部1.5m約為雜填土和淤泥質(zhì)粘土，12.5m～23.6m為含粉質(zhì)粘土礫砂和圓礫層（即夾層），23.6m～50.2m粉質(zhì)性粘土， 50.2m～58.5m均為圓礫層（該巖層設(shè)計(jì)為持力層）。

該工程所在地區(qū)為海洋氣候，離海邊約10公里，常年氣候比較濕潤(rùn)、年降水量較多，特別是在每年的7～10月份為臺(tái)風(fēng)頻繁的季節(jié)，對(duì)地下室挖土和基坑的施工是非常的困難，也是一種考驗(yàn)。

2、樁基施工的控制要點(diǎn)

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，結(jié)合地質(zhì)條件，首先對(duì)對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行回填，為節(jié)省場(chǎng)地回填的成本，采用錘擊法施工（靜壓法施工對(duì)場(chǎng)地的要求比較高，由于靜壓樁機(jī)加配重約400噸～500噸，一般要求回填道渣約1米厚，才不至于樁機(jī)下陷，而錘擊法施工因樁機(jī)較輕，場(chǎng)地回填只需道渣約0.3米～0.5米厚即可滿足打樁要求）；由于土質(zhì)內(nèi)有多層的圓礫夾層，便于施工和穿透圓礫夾層，達(dá)到設(shè)計(jì)的樁長(zhǎng)和承載力，選用C80高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力砼管樁，D83型樁錘進(jìn)行施打。

（2）確保樁身垂直。樁身保持垂直，可減少打樁時(shí)因偏心受力而使樁身破壞的機(jī)會(huì)，成樁后的垂直度也能得到保證。在軟土地基上施工要保證樁身垂直，首先要對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行認(rèn)真的平整壓實(shí)，避免在施打過(guò)程中因震動(dòng)而使樁架產(chǎn)生不均勻沉降，使得樁機(jī)導(dǎo)桿不垂直，第一節(jié)樁即底柱一定要插直，不然后面接上去的樁節(jié)就更斜，所以規(guī)定插入地面的垂直度偏差，不得超過(guò)樁長(zhǎng)的O.5%，如發(fā)現(xiàn)樁身不垂直應(yīng)拔出重打，過(guò)程中可采用兩臺(tái)經(jīng)緯儀成90度角對(duì)樁身的垂直度進(jìn)行觀測(cè)、控制。

（3）焊接要求。焊接鐵件必須保持清潔，由2個(gè)電焊工在對(duì)稱方向同時(shí)施焊，上下節(jié)樁的中心線不得有偏差，節(jié)點(diǎn)彎曲點(diǎn)高不得大于1%樁長(zhǎng)；焊接層數(shù)不得小于3層，內(nèi)層焊渣必須清理干凈后方能焊外層，焊縫應(yīng)飽滿連續(xù)。每道焊接接頭必須超前引弧以免產(chǎn)生缺陷，根部必須焊透。焊接部分不得有凹痕、咬邊、夾渣、裂縫等質(zhì)量缺陷。表面加強(qiáng)焊縫堆高宜≤lmm，焊接后應(yīng)進(jìn)行外觀檢查，發(fā)現(xiàn)有缺陷應(yīng)返工重焊，同一道焊縫返修次數(shù)不得超過(guò)2次。焊完后須冷卻10min，待焊縫冷卻至常溫后再繼續(xù)沉樁（嚴(yán)禁用水冷卻或焊好即壓），防止高溫的焊縫遇水變脆而被壓壞。

（4）沉樁過(guò)程應(yīng)連續(xù)跟進(jìn)，避免中途停歇。在預(yù)應(yīng)力管樁的沉樁過(guò)程中，樁周圍的土體發(fā)生急速而激烈的擠壓，土中孔隙水壓力急劇上升，土的抗剪強(qiáng)度大大降低，這時(shí)樁身很容易下沉，一旦中途停歇下來(lái)，隨著時(shí)間的推移，樁周土體中的孔隙水壓力就逐漸消散，土體發(fā)生固結(jié)，土的抗剪強(qiáng)度逐漸恢復(fù)和提高，這時(shí)要繼續(xù)沉樁就相當(dāng)困難，特別是在較厚的粘土、粉質(zhì)粘土層中幾乎無(wú)法繼續(xù)沉樁，所以無(wú)論采用錘擊還是靜壓沉樁都應(yīng)盡量避免中途停歇。

（5）安全防護(hù)。由于本工程為滿鋪地下室，設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高均為地下室底板承臺(tái)以下，打樁完成后在地面會(huì)留下孔洞，存在較大的安全隱患，為防止發(fā)生安全責(zé)任事故，應(yīng)在打樁完成后及時(shí)用竹籬笆或其它蓋板等材料對(duì)孔洞進(jìn)行覆蓋，“防患于未然”！確保安全生產(chǎn)。

3、土方開挖前技術(shù)要求

3.1長(zhǎng)樁處理

由于本工程樁設(shè)計(jì)是端承摩擦樁，終錘的控制標(biāo)準(zhǔn)是：“以控制貫入度為主，以控制標(biāo)高為輔”。在終錘完成工程樁后難免會(huì)有長(zhǎng)出地面和高出設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高的長(zhǎng)樁，在挖土之前就要先將長(zhǎng)樁截?cái)啵乐归L(zhǎng)樁因挖土機(jī)在操作過(guò)程中碰撞或周邊土挖空后造成斷樁和傾斜。

3.2確定挖土、運(yùn)土方案

在土方開挖前要先確定科學(xué)合理的挖土和運(yùn)土方案，在確保工程樁不被挖斷、擠斷的前提。確定挖土和運(yùn)土路線，有條件的要先將上部土層用水泥攪拌樁進(jìn)行固化，提高土的承載力，再用道渣回填壓實(shí)做路基，防止大型機(jī)械和車輛在挖土和運(yùn)土過(guò)程中對(duì)周邊的工程樁擠壓，造成傾斜和擠斷。針對(duì)本工程的地質(zhì)條件，上部土層為雜填土比較松散、可塑性差，再加上其下部土層為粘土和淤泥土，含水量又比較大，很容易造成塌方，所以要分段分層開挖，挖到設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高。

3.3糾偏補(bǔ)強(qiáng)措施

（1）開挖鑿樁接樁法

該方法的原理是將工程樁開挖到斷裂面，鑿除斷裂樁以上部分工程樁，采用普通管樁接樁方法，用鋼筋混凝土二次接樁到設(shè)計(jì)標(biāo)高，該方法只適用于樁斷裂面距基底較淺的情況。

（2）補(bǔ)強(qiáng)加固法

補(bǔ)強(qiáng)加固法是在斷樁周邊適當(dāng)位置補(bǔ)打工程樁，替換該斷樁。由于預(yù)應(yīng)力管樁一般為大噸位的樁，需要用大噸位的樁機(jī)來(lái)施工，而經(jīng)土方開挖后，大噸位的樁機(jī)不可能再進(jìn)場(chǎng)，不僅對(duì)場(chǎng)地的要求比較高，費(fèi)用也高，同時(shí)對(duì)周邊的樁產(chǎn)生一定的影響。針對(duì)這種情況一般采用鉆孔灌注補(bǔ)樁比較合適。

（3）沖淤水平頂拉糾偏法

沖淤水平頂拉糾偏法是采用沖淤手段減小斷樁糾偏方向土壓力，借助反力支承系統(tǒng)使用手動(dòng)葫蘆提供水平拉力（也可使用千斤頂提供水平拉力），使斷樁復(fù)位，樁孔內(nèi)放入鋼筋籠并灌注混凝土，使樁得以加固的施工方法。

綜合以上三種方法，再經(jīng)過(guò)施工、勘察、設(shè)計(jì)、建設(shè)和監(jiān)理五方主體單位的專家共同努力和精心研究，對(duì)工程中偏樁和斷樁進(jìn)行了糾偏補(bǔ)強(qiáng)。

4、樁偏位和斷裂的原因分析

經(jīng)過(guò)對(duì)樁基現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地考察，結(jié)合檢測(cè)報(bào)告經(jīng)專家論證，對(duì)該工程樁偏位和斷裂的原因分析如下：

4.1工程地質(zhì)原因

地質(zhì)情況很差，地質(zhì)變化明顯，具體表現(xiàn)為： 粘土和淤泥質(zhì)土層明顯偏厚，土內(nèi)含水量較高（35.8%～65.6%），且有5.2～6.7m厚的圓礫和粉質(zhì)粘土層土質(zhì)，因其承載力很高，很難穿透。樁受到重壓力在穿越圓礫和粉質(zhì)粘土?xí)r，上部的淤泥質(zhì)土和粘土對(duì)樁身的束縛力很小，導(dǎo)致樁身偏位情況的發(fā)生。

4.2場(chǎng)地回填土強(qiáng)度不足

原場(chǎng)地為稻田，政府在土地出讓時(shí)未采取換土措施或土體加固，只進(jìn)行了簡(jiǎn)單的表面回填處理，再加上其中一個(gè)地塊（本項(xiàng)目由兩個(gè)地塊組成）原為河道叉口，下方多為淤泥質(zhì)土，因打樁機(jī)自重大，樁機(jī)在打樁過(guò)程中多次發(fā)生樁機(jī)沉陷。同時(shí)打樁過(guò)程中也有擠土效應(yīng)，導(dǎo)致土體側(cè)向擠壓，進(jìn)而應(yīng)力向周邊擴(kuò)散，致使已完成的樁基出現(xiàn)偏位和斷裂現(xiàn)象。

4.3樁基施工方案未針對(duì)擠土效應(yīng)采取技術(shù)措

本工程樁基面積大、密集度高，且打樁速度快，平均每天每臺(tái)樁機(jī)打樁8根，共三臺(tái)樁機(jī)同時(shí)施打。因預(yù)應(yīng)力混凝土管樁屬擠土型樁，在施打大面積密集樁群時(shí)尤其是封閉式樁尖，往往造成先打入的樁被后打的樁擠土產(chǎn)生傾斜偏位，甚至斷裂。

5、樁基檢測(cè)

樁基糾偏補(bǔ)強(qiáng)結(jié)束且混凝土養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求后，對(duì)糾偏補(bǔ)強(qiáng)的樁基做低應(yīng)變?cè)囼?yàn)檢測(cè)。經(jīng)有資質(zhì)的檢測(cè)單位對(duì)樁基進(jìn)行檢測(cè)：該工程樁的偏位、斷裂樁經(jīng)糾偏、灌芯補(bǔ)強(qiáng)后均達(dá)到了Ⅱ類樁要求，糾偏后樁的單樁承載力極限值均滿足設(shè)計(jì)要求。

結(jié)語(yǔ)：

為節(jié)省建安成本和資金投入，預(yù)應(yīng)力管樁現(xiàn)已大面積應(yīng)用，但管樁由于內(nèi)孔空心，抗剪性能相對(duì)較差，在淤泥質(zhì)等松軟地基土中水平約束力小，其變形及位移影響敏感，如未按正確的施工方法操作，很容易出現(xiàn)樁的偏位和斷裂現(xiàn)象，而采用上述技術(shù)措施后，管樁在軟土地基中的應(yīng)用取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)用性強(qiáng)，安全可靠。

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[5]中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》，中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，2008-04-22發(fā)布.

作者簡(jiǎn)介：

鄧家學(xué)，溫州銀苑房地產(chǎn)開發(fā)有限公司，浙江溫州。