高層建筑施工中預應力管樁地基處理技術要點研究

彭 杰 岳龍龍 鄭吉卉

（林州建筑職業技術學院， 河南 林州 456550）

0 引言

近些年來，我國建筑行業的發展向著更高層次往前邁步，發展水平不斷提高，擴大了施工工程的規模以及提高了施工層次，隨之提高的還有對于現在大型和復雜建筑等高層建筑施工中地基結構穩定性的要求，傳統的地基施工技術已在現代化施工工程中暴露出來很多缺點，因此，新的施工技術如預應力管樁地基應運而生。

本文首先概述了在建筑施工中預應力管樁施工技術的突出要點和優勢，然后提出并詳細分析了當前預應力樁在施工過程中經常會遇見的一些問題以及其產生的原因，例如樁頂位移、樁身斷裂、樁身傾斜、上下兩樁連接位置開裂等等問題，最后給出了針對所提出問題的合理的建議。對于促進建筑施工技術以及我國建筑行業的發展有很強的推動力且能有效應對施工中一些難題，應用領域很廣，優勢十分顯著。預應力管樁突出優勢有起吊速度快、抵抗彎曲和承受壓力的能力好、堅固不會輕易斷裂、安全可靠及對環境污染極小等方面，而且能夠切實提高施工工程質量，并對建筑施工效率有所提高作用，目前已經在現代化地基工程施工中廣為使用。

1 預應力管樁施工技術

1.1 預應力管樁施工技術簡介

近些年我國建筑施工技術開始迅猛地發展，其中，預應力管樁深受現代化建筑工程的喜愛，采用預應力管樁技術的施工工程已是施工技術中的重要核心。建筑工程質量好與壞與建筑工程是否安全可靠相掛鉤。預應力管樁在高層建筑工程中的普遍應用且在其他的建筑工程中也占有重要地位主要是因為它的速度快，成本低，環保，工期短等優勢。建筑結構是否安全可靠很大程度取決于建筑工程混凝土材料的預應力管樁的施工好壞。建筑工程中對地基處理的管樁施工經常在看不見的地下進行工作，因其操作的不可見性所以使用材料的優劣以及施工質量好壞均存在不可避免的隱患。所以，要加強建筑結構的堅固性同時保證施工質量，加強對建筑施工過程中的管樁施工監督工作極其重要。因此必須加強對預應力管樁的施工的監督工作，最大程度地確保施工質量過關，安全可靠性得到保障。

在建筑預應力管樁地基施工中用的最多的預應力管樁是混凝土類型的管樁。混凝土管樁的主要類型有先張法和后張法兩種。要保證整個混凝土預應力管樁在施工過程的穩定性應該熟練掌握建筑工程基本結構。在采用先張法預應力管樁的施工過程中，需要將端頭構件結合起來，并結合離心成型技術于其中，完成對鋼套模式的有效轉換，進而實現空心筒的施工基本效果。

預應力混凝土管樁深受現代化高層建筑工程的青睞的主要原因是和其他樁型相比預應力混凝土管樁具有其他樁型不具備的優勢。沉管灌注樁或鉆孔灌注樁比同直徑的管樁單樁承載力要低，預應力管樁的單樁承載力高且抗彎抗裂性好，其單樁可以承受的壓力可從六百千牛到四千五百千牛，和原狀土預應力管樁相比，其可承受荷載提高了百分之八十以上。預應力混凝土管樁能更好地適用于高層建筑施工中，也能在10層-30多層的高層建筑使用；具有便利的運輸和起重，能進行快速接樁；施工器械對樁長沒有要求，長度可變；有廣泛的應用價值，且穿透能力很強。抗裂抗彎性好，運輸過程以及施工時均能不變形；具有很強的穿透能力，能將5-6cm的密實砂夾層穿透；節省材料，環保且造價低。預應力管樁也有一定局限性，不適宜在障礙物多、堅硬、軟硬突變的地層使用。

預應力砼管樁質量好與壞會對工程的安全性以及穩固性等產生影響。從整體結構上分析，預應力砼管樁的施工屬于隱蔽性工程，因為它處于工程中地層深處，也就是在建筑工程的最下面，對上部建筑起到支撐和受力作用，承受上面傳遞的荷載。因此，要對預應力砼管樁各方面性能指標進行嚴格控制，使其能滿足施工要求，保證建筑地基的安全可靠性能。總之，預應力管樁技術對于促進建筑施工技術以及我國建筑行業的發展有很強的推動力且能有效應對施工中一些難題。

2 施工中常見問題

2.1 樁頂位移問題

對高層建筑進行預應力管樁施工時，如果一些細節不注意或者施工場地的局限性可能會導致預應力管樁出現位置偏移的問題。如果兩個相鄰樁之間間距過小，加上施工時樁數量較多并且壓樁前后順序不同，使得樁與樁之間的碰撞可能出現頂撞發生位置偏移以及上下錯位的情況，這種情況很可能出現在預應力管樁施工的在進行打樁的過程中。而且，土層過于緊實或松軟也會有位置偏移的可能，樁可能會因相近的樁在沉樁施工過程中的土層收到的迫力或者空隙的壓力而受到擠壓，從而發生位置偏移。此外，樁頂位移現象還可能出現在打樁過程中樁位置和施工圖不同出現的錯誤或者對勘探地考察不準確開采土方措施不當等等問題中。

2.2 沉樁不滿足設計要求問題

最終貫入度和最終標高常用作表示沉樁設計最終沉樁施工的兩項控制標準。然而，現實中在進行施工時，往往沒有將兩者結合起來進行控制，而是偏重于其中一種標準的控制，因而建筑施工中打樁的最終結果往往無法滿足設計的要求。另外，也要注重其他方面可能存在的問題，例如對于持力層沒有全面了解，實地資料簡陋，其他方面考慮不周等問題。此外部分設計標準沒充分考慮器械或預應力樁本身或其他方面的使用規范標準，不符合實際施工中的情況。

2.3 樁身斷裂問題

因樁身斷裂會導致沉樁過程無法繼續進行，因此也要時刻關注打樁過程中樁的情況，沉樁施工時要嚴格參照相關工作規范進行施工工作，從而提高施工效率。在打樁時，一旦用力角度出現偏差就會導致樁身發生傾斜現象，在樁尖位置的土質條件變化不明顯時，在打擊貫入體時只要增加了力度，無論是劇增還是漸增的，樁身可能發生回彈現象進而可能會導致樁身發生彎曲，其樁身的承受壓力能力有限，一旦超出其所能接收的最大荷載強度，可能導致嚴重的后果，也就是會致使樁身斷裂。另外，在樁的擺放堆積和傳送中操作不恰當也會對樁身造成影響，從而產生裂縫或直接斷裂。

2.4 樁身傾斜問題

在預應力管柱施工在進行打樁的過程中，樁身可能受某些音素的影響發生偏移，主要原因有存在障礙物、地表凹凸不平或存在斜坡、地表承載力低等等。

2.5 接樁處開裂問題

接樁處開裂也是預應力管樁施工時存在的問題之一，主要是因為存在焊接處有雜東西比如焊渣等雜質沒有清除徹底或者樁端不平整以及焊接完成后停頓時間較短等問題，并且也可能產生焊縫不連續和飽滿的現象。此外，在接樁過程中，上下兩樁對齊位置如果有所偏差，即沒有在一條軸線上，也會導致接樁處開裂，導致接樁處彎曲受力不均，局部產生集中應力。

3 相應處理措施

3.1 樁頂位移應對措施

為了防止在沉樁施工時出現樁頂位移的問題，可以采取挖取樁基以及結合一定的排水的舉措進行處理。樁基的施工開挖工作可以在沉樁施工結束后14天左右進行，應當提前留置出來一段寬度的邊坡，注意基坑旁尤其不能放置樁基開挖出來的土方，否則來自土方的壓力可能會導致基坑塌陷。另外還應注意應當分層開挖較深基坑以及采用嚴謹的定位，嚴格按照圖紙中的位置準確擺放樁位，合理的樁基行車路線，將明顯的標志設置在樁位旁便于觀察。

3.2 沉樁不滿足設計要求的應對措施

考慮沉樁不滿足設計要求的因素，為對預應力管樁進行處理時，設計人員要首先對施工現場有精確的考察，應充分考慮施工機械能力以及樁身砼強度，恰當的選擇持力層以及標高，并按最終貫入度和最終標高兩種標準嚴格進行控制，同時對施工現場的持力層等情況進行全面考察并選取足夠的考察點數。打樁時也要時刻關注樁的情況，一旦樁自身發生斷裂或傾斜等情況亦或出現其他施工問題，則需要及時做調整，對相應問題進行處理。這樣沉樁施工的質量提高了，整個建筑結構的穩定性和安全性也就有了保障，亦能推動建筑業的持續發展。

3.3 樁身斷裂應對措施

在對樁進行運輸、堆放和起吊等處理操作時，應首先將工地障礙物清除干凈然后對樁進行合理擺放，并按相關規定進行運輸以及起吊操作。在沉樁施工前將樁的細長比保持小于30。打樁時，首先擺好位置，一旦注意到樁身不垂直于地層，必須及時調整樁身的位置和角度，如若將樁打入后樁身產生了嚴重傾斜，應在原位置進行適當調整。在進行接樁施工時，應將焊接完成后的上下兩節樁進行冷卻，使焊接處冷卻時間至少5分鐘以保證兩節樁在同一直線上。

3.4 樁身傾斜應對措施

為解決進行預應力管樁施工時的上述問題，應該對施工場地進行合理地整改,對于凹凸不平的場地，可以設置墊木等物在樁機的施工線路上，保證其底盤可以平穩運行，另外，沉樁施工時需要確保從垂直方向打樁，保證打樁過程不發生偏斜。在地表承載力低的場地進行沉樁施工時為確保樁身不出現傾斜，針對此類施工場地，應主要確保樁機在施工過程中在其行走線路上不會發生沉陷現象，可以采取換土回填措施，保證回填壓實度大于0.94，這樣可防止樁身發生傾斜。

3.5 接樁處開裂應對措施

通過上文已知引起兩樁接樁處開裂的主要原因就是連接處的殘渣沒被清理掉造成的。為避免引起開裂現象，應該在對接樁施工進行準備工作前先將上下樁的連接位置處的殘渣清除干凈。連接兩樁時，盡量將兩樁處于同一軸線上，用目測方法進行比對確保上下對齊。

4 結語

預應力管樁在高層建筑工程中的普遍應用且在其他的建筑工程中也占有重要地位，是一項重要的施工技術。然而在開展預應力管樁地基處理施工工作時，常因為一些注意不到的細節或施工場地等原因出現的會降低建筑工程質量的一些問題，所以加強對其的重視意識以及采取適當的防范措施十分重要。本文首先概述了高層建筑施工中預應力管樁在地基處理技術的應用的要點，其次列出了施工過程中可能出現的一些問題并對這些問題的產生原因進行了分析，最后針對所討論的問題提出了恰當的防范辦法，這對現代化的建筑工程施工工作有重要的參考意義。