預應力混凝土管樁復合地基施工技術

【摘要】隨著我國社會經濟的不斷發展，建筑行業也在不斷進步。預應力管樁在施工當中具備一系列的優勢，近幾年來在橋梁基礎以及建筑基礎當中得到了廣泛的應用。本文重點對于預應力管樁復合地基施工工法進行了相關探討。

【關鍵詞】預應力管樁；復合地基；施工工法

1、引言

預應力管樁具有樁身質量穩定可靠、強度高、耐施打、穿透土層能力強、施工快捷方便、工程造價相對較低等優點。近些年來在建筑、橋梁基礎及軟基處理中得到越來越廣泛的應用。

2、工法特點

質量可靠性高且穩定。因為采取的是工廠預制的制造流程，可以通過嶄新的設施以及技術，質量可以有效控制，生產出來的產品質量也可以有效確保，并且在成樁之后便于開展質量檢測。

適用范圍廣泛。其樁身具備優良的防腐效果，其尺寸調整比較方便，可以選取的樁長數值范圍廣，進行樁布置的時候方便，對于樁基礎變化比較大的地質條件來說非常適用。

節省施工時間，加快工程進度。預應力混凝土管樁可以在廠家進行商品化的制造，能夠結合施工規定盡快供樁，施工之前需要的準備時間較短，通常能夠減少1-2個月。

促進施工現場的文明施工。預應力管樁施工場地沒有水泥以及砂石，不會產生泥漿污染，對于施工場地小范圍的工程十分有優勢。

3、適應范圍

該種預應力管樁復合地基施工工法適合用在公路路基的受力層在7-15m的軟土地基處理當中。

4、工藝原理

采用預應力混凝土管樁作為增強體與樁間土及樁頂的褥墊層共同構成了剛性樁復合地基。復合地基通過置換作用由預應力混凝土管樁把承擔的負荷向著比較深的土層傳送并且還能夠降低樁與樁之間土體所擔負的荷載，使復合地基的承載力提高、變形減小；在群樁復合地基中，通過樁對土的約束作用阻止土體的側向變形，從而減少垂直變形，使復合地基抵抗垂直變形的能力加強；利用擠土作用增加樁與樁之間土體的密實度，使其孔隙率降低，這樣能夠使得場地土的凝固時間減少，進而提升樁與樁之間土體的強度。

5、施工工藝流程及操作要點

5.1 工藝流程（圖1）

圖1 預應力管樁復合地基施工工藝流程框圖

5.2 操作要點

5.2.1 施工準備

路基兩旁排水溝處需要開挖臨時的土水溝，將地表上的積水排出。清理路基范圍當中的雜草，上面鋪設40cm的巖渣墊層當作樁基施工的部位。結合實際的施工部位開展配裝，并且應該提前上交進樁規劃。

5.2.2 管樁基礎承載力檢測及打試樁

1. 管樁基礎承載力檢測

樁位放樣完成后，經核算樁的地基承載力應≥6.37MPa，采用靜力觸探儀檢測樁基承載力，以確定樁的長度。每個樁基的承載力檢測時，請監理工程師進行復檢并做好定位紀錄和樁基承載力檢測紀錄。

2. 打試樁

首先估算樁入土深度，根據估算的樁長確定合理的配樁，再根據樁的直徑和長度確定最終貫入度。

試樁位置的選擇滿足以下幾點：

1）盡量靠近結構樁基附近；

2）地質情況具有代表性；

3）方便做靜載試驗，有場地堆放加載重物，吊車作業方便。

試樁試打前應做好以下準備工作：

1）場地堅實平整、不積水；

2）補充靜力觸探孔，孔位選擇在與各樁中心等距處，1000m2補充一個觸探孔。

3）熟悉地質資料、樁基設計資料、設備的技術資料、試樁資料。

單樁承載力試驗及收錘標準：

1）選擇三根樁作PDF靜載試驗，作對比試驗，建立關系式后均采用PDA試驗檢測。

2）試打一根樁，并根據單樁承載力的要求，通過PDA檢測手段確定相應的貫入度作為收錘標準。

5.2.3樁位放樣

在沉樁之前通過導線放出樁位的軸線，找到樁位的中心位置，通過竹片或者是鋼筋作為標記。在每一橫排、縱排的樁位中心延長線上面設立控制樁，通過方木樁作為標記，木樁應該進行加護。在測量與放樣結束之后，應該請監理工程師開展復核以及檢查，并且需要做好技術復核以及定位的相關記錄。

5.2.4樁機就位

在樁機使用之前需要對于樁架的機械性能開展整體的檢測，每一項性能都優良之后才可以使用。在樁架準備好之后需要核查樁架的垂直度以及平穩度，如果出現不穩定之后，應該進行抄墊平穩工作，并且使得樁架保持垂直。在就位之前需要通過控制樁來檢驗樁位的中心。

5.2.5 吊樁喂樁

在管樁開展沉樁的時候，如果是一個吊點開展吊樁，吊點需要設置于距離樁上端0.3倍的樁長位置；如果是兩個吊點開展吊樁，吊點應該設置在距離樁上端0.25倍與0.5倍的樁長位置，在調運的時候需要避免發生重裝與產生附加的彎矩。

管樁吊運時，兩點捆綁，捆綁點各距樁端部0.21倍樁長；四點捆綁，捆綁點距樁端部0.1及0.23倍樁長，對稱分布。

管樁需要結合類型按照順序堆放；堆放的場地一定要保持平整與硬實，堆放的層數最好不要超出三層；在堆放管樁時墊木的位置為：如果是三點支撐的時候，需要設置在距離兩端0.15倍的樁長與中點位置；如果是兩點支撐的時候，需要設置在距離兩端0.21倍的樁長位置。

5.2.6樁身檢查

通過目測的方式檢查樁身有沒有裂隙，使用角尺對于管樁的直徑、法蘭盤以及壁厚開展核查，并且需要檢查樁端跟樁身是否垂直，使用回彈儀檢驗樁身混凝土的強度是否達到要求，并且需要做好交接記錄。

5.2.7靜力壓樁

把管樁吊起來，然后送入到樁機當中，接下來跟樁位對準，把樁插入到土體當中大致1.0m-1.5m，在對于樁身的垂直度開展校準之后，再進行沉樁作業。假如樁在剛入土的時候接觸到了地下的障礙，導致樁位產生的偏差超過了準許偏差的時候，一定要盡快把樁拔出來開展二次插樁作業，如果樁入土比較深的時候觸碰到了地下的障礙，引起了垂直度或者是位移的偏差，而樁又沒有辦法拔出，需要盡快告知相關單位，對于具體問題開展處理，進而方便施工的順暢開展。

在開展沉樁作業的時候，使用兩臺經緯儀對于樁身的垂直度開展檢查工作，一邊校準樁身的垂直度一邊往下面沉樁，進而確保樁身的垂直度，防止因為樁身發生傾斜而造成管樁破壞。等到第一節樁進入到一定深度并且樁身穩定以后在依照正常的沉樁速度開展，在第一節的樁頂距離地面1m的時候就需要終止沉樁。

5.2.8 接樁

1. 準備工作：根據打樁的方案跟樁長結合進樁，在打樁以前，應該對于每一根樁開展外觀檢查。針對管樁兩端與施工焊面上的油垢以及泥灰需要處理干凈，保證不會干擾接樁以及焊接的質量。在排好接樁的順序之后，應該從樁底開展逐節向上，沿著樁身設立好標記，方便在打樁當中觀察進入土當中的深度。

2. 立樁就位：在吊上第二節樁之后，在接樁之后首先需要把上下樁頂使用鋼絲進行清理，上樁段以及下樁段中心線的偏差不能超過5mm，節點的彎曲矢高不能超出樁段的0.1%。在接頭位置如果有裂隙，應該使用楔形鐵片進行填充并且要焊接牢固，拼接位置的坡口槽需要分兩次開展對稱焊接，焊縫需要符合二級焊縫，電焊條需要使用J506型，在焊接結束之后應該清除掉焊渣，應該確保焊縫飽滿度符合規定，在檢查符合規定之后，再請監理開展復查，經過監理工程師同意之后才可以開展沉樁，等到樁沉進到距離地面大約1m的時候，終止沉樁，接下來吊上第三節樁，通過相同的工藝把上下兩段樁焊接結束之后，繼續進行沉樁。使用水準儀將控制樁的標高測量到位，打入的管樁需要選取最后1m錘擊數與最后的貫入度來計算管樁的承載力。

5.2.9沉樁施工記錄

在沉樁的時候需要精準的記錄好沉樁的情況。打入樁施工的具體流程為：記錄好每m的錘擊數，在距離設計標高2m-3m的時候就需要通過50cm作為單位記錄好后續錘擊3陣每陣10擊的樁頂標高以及貫入度，該施工過程最終結束的指標定位40-50mm/10擊，沉樁最后1m的錘擊數目不可超出250擊。

5.2.10樁帽混凝土澆筑

在對管樁進行檢驗符合設計規定之后，對于鋼筋進行綁扎，然后裝設模板，在經過自身檢查以及監理工程師復檢符合規定之后，再進行C25混凝土樁帽澆筑工作。

5.2.11 樁間碎石（砂）、土工格柵及砂墊層施工

1. 樁間砂（碎石）填筑：樁帽混凝土達到設計規定強度后，填樁間砂（碎石），并高出樁帽5～10cm，利于土工格柵鋪筑。其填筑的施工工藝按照路基填筑工藝進行，要求砂（碎石）的規格、級配合格，分層鋪筑、分層碾壓密實，壓實度達到設計要求。

2. 土工格柵的鋪設：在樁與樁之間的砂石施工結束且驗收合格之后，結合設計規定進行土工格柵的鋪設工作。在鋪筑的過程當中需要保持平整，沒有折皺，盡可能的張緊。使用土石壓重以及插釘開展固定，鋪筑的格柵最關鍵的受力方向應該為通長無接頭，幅跟幅間的連接可以通過人工捆扎搭接的方式，土工格柵承受荷載方向的搭接不能夠低于30cm，不承受荷載的方向不能夠低于10cm。在大范圍鋪筑之后，需要從總體上調節其平整度，路基的外部要預留30-50cm的填筑層。

3 砂石墊層施工：在土工格柵鋪設結束之后，必須要經過檢查以及監理工程師復核之后，才可以鋪筑砂石墊層。砂石墊層一定要盡快鋪設，這是因為土工格柵的外露時間不能夠超出48小時。在鋪設的過程當中，壓輪不可以直接跟筋料相觸碰，沒有經過壓實的加筋體通常車輛是不能夠在其上行駛的，防止筋料產生錯位。壓實度一定要符合規定，應該保持在20-30cm。最后再開展路基外的填土、封邊以及壓實工作。

6、質量控制

6.1 建立現場質量管理和檢測網絡，強化質量管理，檢查和監督工作。

6.1.1建設施工需要設立專業的測量、質檢人員，將該工程的質量、檢查、取樣、測試、計量、測量以及驗收工作做到位。

6.1.2將施工日志記錄好，要詳細記錄下當天相關施工的設備、材料、質量以及安全等狀況，盡快、仔細、精準的做好原始的記錄。

6.1.3強化管樁的質量管理工作，驗收工作要開展單位，外形的準許偏差以及檢驗方式。

6.2 打入樁質量控制

6.2.1在樁帽的側壁上標識出尺寸，單位是cm，進而方便記錄下打樁的貫入度。

6.2.2在使用送樁的時候，所得到的貫入度需要考慮到相同環境下樁在不送樁時候的貫入度進行修改。

6.2.3結合試樁以及設計內容所明確的控制指標，比如最后三陣貫入度、最后1米沉樁錘擊數以及樁端持力層為重點標準進而明確是否能夠成樁，在符合規定之后，要記錄下來，跟相關部門開展好驗收方面的工作。

6.2.4具體控制成樁指標當中的最后三陣貫入度以及實際標高跟時裝標準以及設計內容有較大偏差的時候，需要跟相關部門協商并采取對策，在解決之后轉移到下一個樁位。

6.2.5在打樁的過程當中，如果出現下面問題之一就需要停止打樁，跟相關部門一同研究對策：

1. 貫入度突然發生改變；

2. 樁身產生裂縫、樁頭的混凝土出現破碎的情況；

3. 樁身突然出現了偏移以及傾斜；

4. 地面產生了大的凸起，鄰樁出現了大的位移或者是上浮；

5. 樁身的回彈曲線不夠規范。

6.3 靜壓樁施工要點

6.3.1靜壓樁機需要結合設計內容與有關要求配備樁機重量以及型號，進而迎合施壓管樁的具體規定。

6.3.2在施工當中需要多次對于樁位以及軸線開展檢查，在樁機進行施壓之前，施工人員應該再次開展核對。

6.3.3在樁機就位之前需要首先找到地面圖當中的樁位，一定要保持樁身的平穩以及垂直，這樣才可以開展接下來的吊裝工作。

6.3.4對于將要施壓的管樁需要明確其外觀能夠跟設計內容與具體規定相符合，在起吊之前需要在管樁標記上以m作為單位的長度標記，這樣能夠更好的掌握各個土層的施壓反應。

6.3.5在管樁上吊對點之后，使用線墜在側面與正面開展核對，保證樁在一條直線上面，避免出現偏樁施壓。

6.3.6在首節管樁進入土中的時候，如果地面存在弧石，就一定要考慮到樁跟地面之間是否出現了偏移，如果出現了偏移需要立刻暫停施工，在等到排去障礙物之后再次開展定位以及施工工作；如果樁跟地面之間不存在顯著的偏移，在樁身進入土當中大約2m的時候，對于樁身的垂直度開展校核，保證首節樁的垂直度誤差維持在誤差值0.5%之內。

6.3.7接樁焊接施工要素

①樁段接樁應該在上節壓到距離地面1m的時候開始，把準備好的樁段吊到合適位置，在端面進行焊接的時候需要把樁端的鐵板清潔一下，并且保證它的界面要保持品質，在保證樁身自然垂直之后才可以進行焊接，不能夠在焊接之后調整樁身的垂直度偏移。

②任何一個單樁的接頭數目不能夠超出2個，每一節樁必須要參考地質鉆探文件預估總長度，選取科學的樁節構成，盡可能的降低節樁次數。

③在接樁的時候使用CO2氣體保護焊，下節樁的樁頭一定要設立定位板進而確保上、下樁節的品質，上、下節樁之間的空隙需要使用鐵片進行填充并焊接牢固，接下來沿著圓圈對稱點焊接六個位置，等到上、下樁節固定之后再拆掉定位板，然后開展分層焊接，每一層焊接縫的接頭需要錯位進行，焊接縫必須要飽和，不能夠產生氣孔或者是夾渣等不足，在焊接結束之后需要進行自然冷卻，在超過一分鐘之后才可以進行施壓。

6.3.8在壓樁的過程當中需要時刻觀察樁身混凝土是否完備，如果出現樁身裂縫或者出現掉角，需要立刻停機并找到問題所在，使用有效的對策開展處置，然后糾正。

6.3.9送樁施工

①如果工程使用的管樁準許送樁，那么送樁的實際深度不能超出2m。在管樁當中吸滿水的情況下，禁止開展送樁施工。

②每一節樁都需要一次型不斷施壓到結束，送樁以及接樁需要不間斷開展，中間不可以中止，而且盡量防止在樁尖靠近持力層的時候開展接樁。

③在樁頂被壓到靠近地面應該送樁的時候，需要測量出樁的垂直度然后檢驗樁頭質量，檢驗合格之后需要立刻送樁，送樁要不間斷開展。

6.3.10在施壓管樁的時候需要通過專門的記錄人員仔細、精準的填寫施工記錄表格，并且要經過監理人員確認簽字之后才能夠當作有效的記錄。

7、常見問題分析與處理

7.1樁傾斜：插樁初壓就有較大幅度的樁端走位或傾斜。地面下不遠處有障礙物。在壓樁施工前將地面下障礙物認真清理干凈。

7.2樁尖達不到設計深度

靜壓樁施工中，若個別樁長達不到設計深度，其原因可能是：

①樁尖碰到了局部較厚夾層或其他硬層；

②中止沉樁的時間比較長，因為儀器出現問題或者是另外的影響因素，使得沉樁突然中止，導致沉樁產生比較大的阻力，使得管樁沒有辦法達到計劃的深度；

③接樁時樁尖停留在硬土層內，若時間拖長很可能不能繼續沉樁。

7.3樁身破壞：施工過程中由于斜樁現象的出現或樁端、送樁桿不平衡導致樁端應力集中，或樁身材料問題，均會引橋樁身破壞。控制樁身的垂直度，避免斜樁的發生；控制好樁機施工終止條件；加強樁身質量的檢查驗收工作。

8、管樁質量驗收

本標段管樁為購買商品預應力混凝土管樁，出廠前由試驗人員、技術人員進行驗收，并收到合格證書報告后方可出廠。管樁外觀質量、允許尺寸偏差見后附表。管樁沉樁質量檢查主要包括：樁身垂直度、樁頂標高、樁位偏差。

8.1樁身垂直度允許偏差不大于1%；

8.2樁頂標高允許偏差±50mm；

8.3樁頂平面位置偏差，周邊樁150mm，中間站200mm。

9、安全措施

9.1一定要記住“安全為首位，預防為主要”的觀念，嚴格貫徹每一項安全規范。強化安全方面的教育，在施工之前一定要對于施工人員開展安全操作以及安全用電方面的教育。提升整體工作人員的自我保護觀念以及安全防護觀念。

9.2定時對于施工場地的安全生產狀況開展檢查，掌握施工場地的具體操作規程、安全生產設備的狀況以及具體規范制度的執行情況。對于安全生產當中產生的問題需要盡快整頓。

9.3在沉樁場地必須要統一指揮，在吊裝當中，出去施工指揮人員之外，所有人都不能進行指揮。

9.4參與沉樁的人員都需要具備有關的資質，進行明確的分工，并且需要創建完備的崗位責任機制。不能夠在施工之前臨時轉換工種。

9.5起吊指揮需要讓技術過硬的專業人員擔任。在施工之前，需要對于起重機械設備、道路狀況、環境條件以及另外建筑物與吊裝狀況開展掌握，明確吊裝的具體方式。

9.6不可以使用起重機開展斜吊以及斜拉。在吊樁的時候，不能夠在管樁上面堆放雜物。

9.7在起吊管樁的時候，不可以頻繁變換速度。非重力式下降起重機，不能攜帶荷載進行自由下落。

9.8沉樁作業區域禁止施工人員進入，全部工作人員都不能夠站在起吊的管樁下面。

9.9在打樁設施所經過的范圍上空不能架設高壓線，假如有的話，需要跟樁架的最高處維持一定的安全距離。

9.10對全部的起吊設施定時開展維修以及檢查。

10、效益分析

經濟效益：與其他類型樁如預制混凝土方樁和鉆孔灌注樁相比，其單位承載力的造價更低，并更節省鋼材。

工期效益：由于預應力管樁采用工廠預制，可以極大地縮短工期，本工程中，完成處理面積8000m2，預應力管樁軟基處理工期僅2個半月。

結語：

我國的預應力管樁復合地基從投入使用以來，推動了我國公路工程的發展。尤其是在軟土地基的施工當中，預應力管樁復合地基通過它獨有的優點得到了越來越多的應用。與此同時，對于其存在的問題，我們一定要進一步的分析與探索，保證其在公路工程當中的應用能夠起到最好的效果。

作者簡介：

余意（1982-），男，本科，工程師，主要從事管理與施工監理和規劃咨詢工作。