預應力管樁在軟土地基處理中的應用

裴鳳山

1 工程概況

客運專線甬臺溫鐵路貫穿浙江省經濟發達的寧波、臺州、溫州三市，北起浙江省寧波市，南至溫州。沿線地質構造復雜，斷裂構造十分發育，輔有平緩的褶皺和盆地構造，主巖體為:凝灰巖、流紋巖、花崗巖等。本線途經海相沉積地區，軟基一般厚達30 m～45 m，局部地段厚達70 m，且大量分布卵礫石和硬塑狀黏土夾層、透鏡體，工程性質之差及處理難度位列全國之最。

我部施工的Ⅰ標段DK10+617.21～DK12+923.32浸水及軟土地基路堤地基設計采用PC500-A型預應力混凝土管樁加固，樁長40 m～45 m，樁間距2.5 m，樁頂設置0.5 m厚碎石墊層，并于其間鋪設一層10 cm高強度雙向土工格室。

2 施工準備

2.1 機具選擇

根據施工方法結合實際現場情況，選擇樁機與樁錘。選擇樁錘時，必須充分考慮管樁，必須對樁的重量、入土深度、地層巖(土)分布、厚度作綜合分析，再按照樁錘的特性進行選擇的設計長度及地質情況與施工成本，并掌握各種錘的錘型和錘級(錘重)特性。樁錘的夯擊能量必須克服樁的貫入阻力，包括克服樁尖阻力、樁側摩阻力和樁的回彈產生的能量損失等。錘重與樁重比必須相適應，一般情況下錘重與樁重比越大，打樁的效率也越高。如果樁錘的能量不能滿足上述要求，則會引起樁頭部的損壞，難以將樁送到設計標高。但當用大型錘打小斷面的樁時，也會使樁產生縱向壓曲或局部破壞。鑒于本工程現場實際情況和設計要求，我們采用錘擊法沉樁。錘擊法打樁機選用三點支撐滾管自行式柴油打樁機，錘型為DD-45柴油錘，沖擊部分重4.5 t，總錘重9.6 t，沖擊力4 000 kN～5 000 kN。

2.2 平整場地

由于在淤泥質土層上施工，穩定性差，樁機自重大，振動力強，與地面接觸面小，在施工中容易擾動土質造成樁機沉陷傾斜。為了防止施工中出現這種現象，提高地基承載力，應將原場地平整，鋪上不小于50 cm厚的工作墊層，工作墊層的材料可以用粒徑不大于10 cm棄碴，但是大塊片石不能使用，否則施工時易引起樁位的偏差。

2.3 樁位放樣

樁位放樣時應根據設計要求及現場實際情況，確定打樁方案，按每臺施工區域劃分測量定位控制網，一般一個區域內根據每臺樁機每天施工進度放樣10個～20個樁位，在樁位中心點用木樁打入地面，再在木樁上將樁中心點放出，用生石灰線按樁徑大小圈定，以方便插樁和對中。沿線路方向每隔25 m設置一個水準控制點，與樁機應保持一定距離防止擾動。該控制點作為管樁標高的控制點，每周都要用全站儀復核、校正一次控制點的位置和標高。

2.4 檢驗性試樁

試樁主要是為了解樁的承載力、持力層的強度、樁的貫入度。在正式開工前根據設計的樁規格、長度及承載力要求，結合地質條件進行試打樁，通過試打樁取得正式施打所需的有關控制數據及確定施工工藝，尤其是停止沉樁的控制標準及最終貫入度的取值。試打樁應符合以下要求:1)試打樁的規格、長度及地質條件應有代表性。2)試打條件應與設計樁一致。3)宜采用高低應變動載測法配合測試，或進行靜載試驗對樁的承載力，完整性進行檢測。

3 施工工藝及過程

3.1 施工工藝流程

施工工藝流程見圖1。

3.2 施工過程

1)樁機就位。樁機設備進場后，先進行安裝調試，然后移至樁位處就位，安裝就位后應垂直平穩。在樁機移至樁位對中后，用兩臺經緯儀對樁機進行垂直度調正，使導桿垂直，打樁期間經常檢查，隨時保證導桿的垂直度。

2)吊樁。起吊前在樁身上劃出以米為單位的長度標記，以便沉樁過程中記錄每米錘擊數。利用樁機自身攜帶的卷揚機具將管樁拖拉就位并起吊，將樁吊起后，將管樁準確對中樁位后，再用兩臺經緯儀(互成90°)雙向調整管樁的垂直度，通過樁機導架的旋轉、滑動及停留進行調整;插入時的垂直度偏差不得超過0.5%，確保位置及垂直度符合要求。第一節管樁(底樁)的對中調直對成樁的垂直度起到關鍵作用，調直可防止偏心錘擊。如管樁發生偏斜，將樁拉起修正或者拔起再重新對中。當樁對中完畢后利用樁錘的自重將樁壓入土中。

3)錘擊沉樁。在開始錘擊作業時，宜用低能量、低沖程或空錘錘擊3擊～5擊，在確認樁身貫入方向無異常時，方可連續錘擊。打樁初期，如樁發生偏斜，將樁拉起修正或者拔起再重打。施打過程中，用兩個方向的經緯儀監控管樁垂直度，使得樁錘與樁帽和樁身的中心線應重合。

4)接樁。管樁接樁采用樁端板焊接法。當下節樁的樁頭距地面1.0 m～1.5 m時，即可進行焊接接樁。接樁前應先將下節樁的接頭處清理干凈，用鋼絲刷將坡口處泥土、油污、鐵銹等清刷干凈。在下節樁頭上安裝導向箍，以便快速對中定位。焊接時，先在坡口周圍對稱點焊4點～6點，然后由兩個焊工對稱進行。施焊第一層時，宜適當加大電流，加大熔深。焊接層數為3道，焊縫寬度不低于10 mm，焊縫高度不低于8 mm，其外觀質量應符合二級焊縫要求。焊好后的樁接頭應自然冷卻后方可繼續沉樁，自然冷卻時間不小于10 min，不得用水冷卻和焊好即沉。接樁外觀質量要求:接樁時上下節管樁應保持順直，錯位偏差不大于2 mm，樁節彎曲矢高不得大于樁長的0.1%，且不得大于20 mm。

5)送樁。如設計標高低于原地面標高，則借助送樁器將管樁打到地面下設計標高。

6)收錘標準。收錘標準的確定因素較多，根據設計參數、地質條件及工程實踐經驗等因素結合起來確定。主要是抓住關鍵性控制指標:最后貫入度、最后1 m錘擊數、進入持力層深度等要素，才能保證樁達到設計要求。本工程按設計要求，樁類型為摩擦樁，以滿足設計有效樁長為主結合貫入度控制的原則收錘。確定管樁端地層符合設計時，最后貫入度不宜小于20 mm/10擊;當持力層為基巖風化層時，最后貫入度可適當減少，但不宜小于20 mm/10擊。

7)沉樁過程記錄。打樁過程中應認真詳細的記錄接樁、施焊等各種作業時間、每打入1 m的錘擊數、全樁總的錘擊數、最后10擊的平均貫入度和最后1 m的錘擊數等。每一根樁的沉樁過程記錄是施工過程中的真實反映和歷史記錄，是反映工程內在質量與管理水平的主要憑證。

3.3 施工注意事項

1)施工前根據周圍地形和設計樁位布置，合理安排沉樁施工順序，原則上要求先里后外，由中心向兩側對稱施工。2)嚴格控制管樁特別是第一節樁的垂直度，如管樁發生偏斜，將樁拉起修正或者拔起再重新對中。3)沿線路方向每隔25 m設置一個水準點作為管樁的標高，對控制點要定期進行復核。4)為保證土工格室受力均勻，碎石填料直徑不得大于50 mm，土工格室嚴禁用利器劃割。5)嚴禁碾壓及運輸等設備直接在土工格室上碾壓或行走作業。

4 幾點體會

1)先打樁后開挖應考慮對稱均勻，如在中間開挖把土堆在周圍就會造成四周和中心的土體高差懸殊，同時超孔隙水壓及振動會使基坑四周的管樁傾斜或折斷，所以應因地制宜合理制定基坑開挖方案是必不可少的。

2)合理的選擇錘型，樁錘對樁頭的錘擊速度越快，在樁身上產生的應力波強度也越高，即打樁應力與錘擊速度成正比，所以為降低錘擊應力并保持較好的貫入度，采用較重的樁錘和較低的速度施打，效果良好。

3)地質情況復雜的淤泥、淤泥質土和黏性土路基加固處理中容易造成樁后管樁位移。選擇合理的打樁施工順序，能減小管樁的側向位移。對構筑物基礎兩側的管樁，遵循“對稱施工”的原則，施工過程中，每天監測固定的基準點的變化，并對監測數據進行分析，確?；A內擠壓應力的平衡。

［1］ 張衛東.預應力混凝土管樁在梁場場建中的應用［J］.山西建筑，2010，36(16)：92-93.