預應力混凝土管樁施工技術選擇與應用

摘要：針對錦繡華庭項目復雜的地質條件，通過現場分別進行靜壓沉樁法與錘擊沉樁法沉樁試驗，總結分析兩種不同沉樁方式的優缺點，通過考慮施工工藝的適用性和可改進性以及對工期、經濟及社會效益等方面，最終選擇更適合本項目施工的錘擊沉樁法，但錘擊沉樁法施工噪聲和振動非常大。并且項目位于古遺址、古文物區域，城區居民區，對施工振動、噪聲控制等文明施工要求很嚴格。因此，對錘擊沉樁施工方法進行了改進，以減少噪聲和降低振動，同時達到了速沉樁、成樁率高的目的。并且克服了傳統植樁法在復雜地基施工過程中遇到的難題。為以后相近條件的項目施工提供參考。

關鍵詞：預應力混凝土管樁旋挖引孔植樁靜壓法錘擊法

SelectionandApplicationofPre-StressedPipePileConstructionTechnology

CENZhida

GuangxiHydroelectricConstructionBureauCo.，Ltd.，ChinaEnergyEngineeringCorporationLimited，NanningCity，GuangxiZhuangAutonomousRegion，530500China

Abstract：InviewofthecomplexgeologicalconditionsofJinxiuHuatingproject，theadvantagesanddisadvantagesoftwodifferentpilejacking-inmethodsaresummarizedandanalyzedthroughthefieldtestofstaticpressurepilejacking-inmethodandhammerpilejacking-inmethod.Byconsideringtheapplicabilityandimprovementoftheconstructiontechniques，aswellastheirimpactonprojectduration，economy，andsocialbenefits，thehammerpilejacking-inmethodwhichismoresuitableforthecPQLCtx5O8mdpj+r2LfknKU5tJPH/YAns2i3G7HXXqjo=onstructionofthisprojectisfinallyselected.However，theconstructionnoiseandvibrationcausedbyhammerpilejacking-inmethodareverylarge.Moreover，theprojectislocatedintheancientruins，ancientculturalrelicsarea，urbanresidentialarea，withstrictrequirementsforcivilizedconstructionsuchasconstructionvibrationandnoisecontrol.Therefore，theconstructionmethodofhammerpilejacking-inisimprovedtoreducenoiseandvibration，whileachievingthegoaloffastpilejacking-inandhighpileformingrate.Ithasalsoovercametheproblemsencounteredintheconstructionofcomplexfoundationbytraditionalpilejacking-inmethods，providingreferenceforfutureprojectconstructionwithsimilarconditions.

KeyWords：Pre-stressedconcretepipepile;Rotarydrillingholejacking-inpile;Staticpressuremethod;Hammermethod

預應力混凝土管樁一種高效、經濟的軟地基加固以及提高地基承載力的有效手段。目前，常用的預應力混凝土管樁的沉樁法主要有錘擊法和靜力壓樁法。但不同的沉樁法有不同使用范圍：錘擊法施工時會產生很大的噪聲和振動，其主要用于遠離城區及偏遠地區工程沉樁施工；靜力壓樁施工時產生的噪聲低和振動較小，適用于居民聚集區或城區工程項目沉樁施工。由于錦繡華庭一期工程處于上林縣大豐鎮居民區附近，同時臨近上林縣衛城古遺址。因此，本項目沉樁施工優先考慮選擇采用靜力壓樁法，但項目基礎處于卵石、礫石等復雜地質條件，采用靜力壓樁施工時，其效果并不理想。項目部根據現場施工條件，只能考慮采用錘擊法，但采用此方法施工時會產生很大的噪聲和振動，因此，需要對錘擊法沉樁工藝進行改進，以降低噪聲和振動并能夠順利、快速的將預應力混凝土管樁沉入設計規定地層中。

1工程概況

錦繡華庭一期工程總共有10棟樓，建筑高度分別為86.5～89.5m。除5#樓外，其他樓均采用復合地基（如圖1所示），總共需要植（沉）入1259根預應力混凝土管樁（樁徑：Φ600樁長：12～15m），原設計采用靜力壓植（沉）樁方式，整個樁基計劃施工工期為6個月，是關鍵節點工期。

1.2工程地質

根據委托方提供的XX地礦地質工程勘察院《巖土工程詳細勘察報告》，揭露的7層地質層，自上而下依次為耕土①（Qpd）、粉質黏土②1（Qal）、卵石③（Qal）、

淤泥質粉質黏土④（Qal）、粉質黏土⑤1（Qel）、粉土⑥（Qel）、全風化硅質巖⑦1（D3I）、

強風化硅質巖⑦?（D3I）、全風化白云巖⑧1（D3I）。

2管樁施工難點分析

2.1復雜的地質導致植樁困難

由于項目所處區域，基礎卵石層、基巖（全風化白云巖⑧1）埋深較淺，導致預應力混凝土樁植入困難。

2.2工期要求

由于項目植樁工期屬于關鍵節點工期，工期要求時間緊，為了下道工序的順利進行，因此，需要提高施工效率。

2.3噪聲與振動環境的影響

由于施工現場位于上林南丹衛城遺址，且周圍就是居民區，從保護文物及避免擾民的角度考慮，需要想辦法減小施工噪聲及振動對周邊環境的影響。

3施工方案分析及選擇

3.1施工方案分析

預應力混凝土管樁的每延米造價介于泥漿護壁鉆孔灌注樁與長螺旋鉆孔壓灌樁之間[1]。目前植樁施工常見的方案主要有兩種：一種是靜力壓樁法施工方案，另一種是錘擊法沉樁施工方案[2]，這兩種施工方案各有優缺點，以下通過現場試驗對兩種施工方案進行對比。

3.1.1靜力壓樁法施工方案

現場采用PC600預應力混凝土管樁，靜壓法施工，樁長12～15m，施工結果顯示，雖然施工噪聲和振動小，但是樁尖無法進入設計要求的深度，即使靜壓力壓樁機靜力增加至最大值（600t），也無法順利沉樁，如強行采用最大靜力將應力混凝土樁壓穿越地下卵石層會使樁身損傷甚至破壞，且沉樁速度慢、效率低，無法滿足工期節點要求，同時存在靜壓機械損壞的風險。

3.1，2錘擊法沉樁施工方案

現場進行錘擊法沉樁時，可有效的將預應力混凝土管樁沉入設計要求的深度，且施工在復雜的工程地質和水文地質條件下能順_{ig1NlgeFuvIyz3ZFcCk5eyA57SD1kmo7eRkGNHr21R0=}利、快速、安全沉樁，且沉樁效率高。施工質量與施工進度滿要求。

3.2施工方案選擇

通過對上述兩種施工案的試樁施工對比分析，由于項目工期緊，靜壓法施工速度慢，效率低，同時由于地質原因，靜壓法無法順利施工，工藝改進空間小，因此，選擇錘擊法沉樁施工方案。

但是，錘擊法沉樁施工時的噪聲和振動非常大，居民樓離施工現場最近的距離僅有100m，這樣的大振動和高噪聲將會對周圍居民的生產、生活造成很大的影響，而且，項目位于上林縣南丹衛城古遺址、古文物區域，所以施工振動、噪聲控制及文明施工要求嚴格，因此，需要對錘擊法植樁施工方案進行改進，既能保證工程施工質量及工期按時完成，又能降低對周邊居民與環境的影響。

4錘擊沉樁法工藝改進

4.1產生較大噪聲和振動的原因

（1）地質基礎存在卵石層，基巖（全風化白云巖⑧1）埋深淺，預應力混凝土樁入巖過程中，需要重錘擊才能順利植入，這樣導致產生了較大的噪音和振動。（2）由于原設計中引孔部分灌注材料為細石混凝土，細石混凝土的摩檫力較大，這也加強了預應力混凝土樁的入巖難度。需柴重錘擊植入，從而產生較大噪音和振動。

4.2產生的其他影響

（1）樁頭或樁身會出現破碎的情況。（2）會導致周圍土體被擠壓，出現擠土效應，影響周邊環境中埋設的管線。

4.3施工工藝改進措施

從上面的分析中得出，較大噪聲與振動產生原因在于錘重擊施工導致的，可以從以下兩方面做出改進，減小重錘錘擊持續時間，從而達到解決問題的目的。具體改進措施如下。

4.3.1先旋挖引孔，后錘擊

在施工中先旋挖引孔植樁，然后錘擊沉樁，同時為了降低施工振動和噪聲，以及減短打樁時間，施工現場盡量增大引孔深度，縮小樁身入持力層深度（預留持力層須滿足設計要求），這樣可以減小重錘錘擊持續時間，從而減少噪聲與振動。并且旋挖引孔植樁法較傳統的沉樁法可節省投入約15%[3]。

根據規范，樁基入巖的最小深度為樁徑的1.5～3倍，因此決定將引孔的深度改為10～13m，樁身入持力層深度為2m。

4.3.2改變引孔注漿材料

施工中，引孔部分采用C25水泥砂漿代替原設計C25細石混凝土灌注，由于C25水泥砂漿流動性比C25細石混凝土好，有效減小沉樁阻力，大大減小施工振動和施工噪聲，同時有效防止塌孔。

5旋挖引孔錘擊沉樁施工

旋挖引孔錘擊沉樁施工過程包含的主要施工工序、工序之間施工先后順序（步驟）以及施工過程工序質量控制等內容如圖2所示。

5.1施工準備

施工前應做好機械設備及材料進場，做好“三通一平”，編制好施工方案并報監理審批，制定好安全管理制度，建立質量管理體系，做好人員培訓，準備好混凝土施工配合比等工作。

5.2測量放線

樁位放樣按從整體到局部的原則進行樁基的位置放樣，規劃行車路線時，使便道與鉆孔位置保持一定的距離，以免影響孔壁穩定。本項目采用全站儀及GPS-RTK按照設計要求進行樁位放樣，并在施工現場設置明顯的標志，同時對放樣結果進行復核，確保誤差控制在10mm內。

5.3護筒施工

每個樁位定出十字控制樁后，進行護筒埋設工作。護筒內徑應大于鉆頭直徑200mm，長3.5～6m，個別鉆孔根據現場實際情況及流沙層厚度做適當調整。周圍用黏土夯實，護筒中心與樁位中心的偏差≤50mm。

5.4旋挖機引孔

采用旋挖鉆機（鉆頭直徑為800mm，型號：徐工150）進行旋挖引孔，在施工過程中保持鉆頭垂直（垂直度控制在1%以內），施工過程中應加強現場管理，確保施工安全和施工質量。

5.5成孔

孔徑控制：鉆孔過程中應嚴格控制鉆頭直徑，確保孔徑符合設計要求（Φ800mm）。孔徑偏差應在允許范圍內，保證孔壁平順完整、無擴大。

孔深控制：根據設計文件要求，確定每個孔的鉆深度達到設計要求。本項目孔深分別為10～13m不等。所以施工過程中應經常監測孔深，確保鉆孔深度達到設計要求，并防止超鉆或欠鉆情況部出現。

5.6清孔

在鉆孔上部留一定余量后，停止旋轉鉆頭，使用旋挖抓斗將孔底松渣清出，盡量將孔底渣土清理干凈以免影響灌注的混凝土強度。

5.7沉渣檢測

清孔后，需對沉渣進行檢測，按設計要求沉渣厚度不宜超過50mm。

5.8澆筑混凝土

混凝土導管底口距孔底0.3～0.5m，并位于鉆孔中央。細石混凝土數量經精確計算后進行澆筑，以管樁頂高程與混凝土上浮高程一致為準，再采用錘擊樁機植入PHC樁。PHC管樁的植入必須在混凝土初凝前完成。混凝土設計坍落度宜為140～180mm，并添加高效減水劑、緩凝劑，且應具有良好的和易性。

5.9吊裝定位

復核樁位準確無誤后開始起吊預應力混凝土管樁，起吊過程中防止樁體晃動或碰撞其他物體，對準樁位將預應力管樁準確落下孔內。保證樁體垂直穩固。

5.10捶擊與送樁及終止

調整樁身垂直度輕輕放下樁錘，管樁施打過程中，樁錘、樁帽和樁身的中心線應重合，將樁打入2～3m，保證第1節樁垂直度控制在0.5%內，插樁就位后，用兩臺經緯儀相互交叉成90°檢測樁身的垂直度，必要時，宜拔出重插。管樁施打過程中，樁錘、樁帽和樁身的中心線應重合。打樁過程以最終12擊貫入度作為參考。同時，為了減小擠土效應，可采用開口型樁尖[4]。但是，沉樁過程有適當的擠土是對提高單樁豎向承載力有一定的作用[5]。

6施工效果

6.1施工速度

經過改進施工工藝后（采用先旋挖引孔+錘擊植（沉）樁方式），根據現場的實施效果表明此施工技術安全可靠，在復雜的工程地質和水文地質條件下能順利、快速、安全沉樁，且沉樁效率高；完成整個樁基（1259根樁）施工實際工期為4個月，比原計劃工期提前了2個月（原計劃的施工工期6個月），施工速度有了大幅度提升。

6.2樁基承載力

所有樁施工完成后，按照設計及規范要求采用低應變法檢測樁身完整性，抽檢數量不少于總樁數的20%（檢測結果樁身完成率100%）；單樁豎向承載力檢測采用靜載試驗法，抽檢數量為總樁數的1%，且不少于3根，由業主委托第三方進行檢測，共抽取13根（1259×1%=12.59≈13），檢測結果均符合設計及規范要求（達到設計要求復合地基承載力特征值fspk=400kPa，單樁豎向承載力特征值大于標準值1600～1800KN）。

6.3經濟效益

通過對比分析測算：采用靜力壓植樁方式，總的機械設備費用與人工費為403.8萬元；采用旋挖引孔錘擊植樁方式，總的機械設備費用與人工費為273.6萬元。綜上所述，采用旋挖引孔錘擊植樁方式節約費用為130.2萬元。

6.4社會效益

優化后的施工工藝，降低了施工振動和噪聲，同時單樁施工振動和噪聲持續時間也相應減小，避免了擾民，維護社會穩定，構建社會和諧，有效保護上林衛城遺址及古文物；加快施工速度，促進當地發經濟發展；提高施工企業形象。

7結語

采用改進旋挖引孔錘擊植（沉）樁方式實施效果表明此施工技術安全可靠，在復雜的工程地質和水文地質條件下能順利、快速、安全沉樁，且沉樁效率高；大大減小施工振動和施工噪聲，避免擾民，并且能有效提高單樁承載能力；完成整個樁基（1259根樁）施工實際工期為4個月，比原計劃工期提前了2個月，節約施工成本。上述施工方式也有不足之處：引孔施工成本較高，錘擊植樁有較嚴重的擠土效應等[6]。但是，本施工工藝的改進技術有效解決了復合地基的沉樁問題。同時，也為其他同類似的項目施工提供借鑒。

參考文獻

[1]鄧美成，蔡智，劉濤，等.南昌地區典型厚密砂層PHC管樁施工技術研究[J].巖土工程技術，2023，37（3）：308-313.

[2]楊國權，劉海波.錘擊法與靜壓法施工預制樁單樁承載力差異分析[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2009，36（3）：53-56.

[3]何峰.預應力管樁錘擊法施工監測分析[J].建筑技術開發，2020，47（23）：72-73.

[4]王曉峰，李永昌，何偉，等.引孔植樁法在復雜地質情況下施工應用分析[J].建筑技術，2023，54（S1）：31-33.

[5] 王，蓋永斌，李瑜，等.洞庭湖區高速公路橋梁PHC管樁適應性研究[J].公路交通科技，2023，40（9）：99-105.

[6]何振，冼景成，邱振貴，等.預應力混凝土薄壁管樁用于地基處理工程的設計[J].建筑結構，2023，53（S1）：2713-2716.