高層建筑深基礎之預應力管樁的施工技術探討

中達建設集團股份有限公司 鮑小會

在高層建筑中，使用到的深基礎類型比較多，有條形和十字交叉的基礎、箱型的基礎、片筏的基礎、樁墩支撐的基礎以及樁基礎等。在進行深基礎施工時，要根據作業地點的地基其土質是否很好，土層的分布是否很均勻、地下水的侵蝕作用是否會對基礎材料造成很大的影響、是不是有比較軟弱的土層、軟土的厚度與位置是多少、有沒有暗塘或者是溶洞、古墓、垃圾古井甚至地下水的水位的高低情況等因素，來選擇一個比較合理的地基的基礎處理的方案。目前，使用預制樁或采用樁墩的支撐作為基礎來代替那些天然的地基是一個非常常見的方案。通常情況下，需要設計多種關于基礎工程的施工方案，此外還要把各個方案進行在技術和經濟上的對比，選擇最為合理的一種方法。因此，對于基礎方案進行論證通常是對地基的評價的一種自然的延伸和必然的結果。

一、深基礎的概念

深基礎是埋深較大，以下部堅實土層或巖層作為持力層的基礎，其作用是把所承受的荷載相對集中地傳遞到地基的深層，而不像淺基礎那樣，是通過基礎底面把所承受的荷載擴散分布于地基的淺層。因此，當建筑場地的淺層土質不能滿足建筑物對地基承載力和變形的要求，而又不適宜采用地基處理措施時，就要考慮采用深基礎方案了。深基礎有樁基礎、地下連續墻和沉井等幾種類型。其中以樁基礎的利用最為普遍，其發展的速度和技術上的完善也最快，可以說提到的深基礎主要指的就是樁基礎。

二、預應力管樁的提出

預應力管樁的施工分靜壓式和打入式。當采用錘擊法時，應根據樁徑，壁厚，打入深度，工程地質條件及樁密集程度等合理選擇樁錘；當采用靜壓法時，可以根據具體工程地質情況及樁基設計要求合理選擇配重，壓樁設備應有加載反力讀數系統，對預應力混凝土薄壁管樁不宜采用抱壓。靜壓高強預應力管樁具有施工工期短、質量穩定、承載力高、穿透力強、低噪聲、無震動、無污染、運輸吊裝方便等特點，近年來已廣泛運用。打入式的工藝與原來廣泛使用的普通預制樁基本一致，工藝比較成熟；下面就預應力管樁靜壓式施工工藝技術進行探討：

2.1 靜壓法

靜壓管樁屬大量擠土樁，因而沉樁過程使樁周土的結構嚴重擾動破壞。靜壓管樁在靜壓力作用下，沉入地基土時，樁尖周圍土體所受應力超過其抗剪強度，土體變形達到極限破壞。粘性土體產生塑性流動或擠密側移，砂性土體產生下拖，從表面看，粘性土會向上隆起，砂性土則會被拖帶下沉。到了深處土層，由于上覆土層的壓力，土體主要向樁周方向擠開，樁周土體產生較大擾動影響，由于力的反作用力，樁身必受到樁周摩阻力和樁尖阻力的抵抗，當樁頂貫入的靜壓力大于沉樁時的這些抵抗阻力，樁將繼續壓入下沉，相反，則停止下沉。

2.2 錘擊法

樁錘擊時對樁身產生的錘擊拉應力應小于其有效預壓力，當在軟土中打樁時，樁端阻力不大，樁頂壓縮波向下傳遞達樁底端，以張力波向上反射，于樁下部壓縮波于張力波迭加，故樁身錘擊應力不大，不容易損壞.如突然遇到密實的持力層，上部樁四周又都是摩擦力很小的松軟層，少了緩沖層，強大的打樁沖擊力會全部傳向樁尖，并由樁底處再以壓力波的形式反射回來，使樁身混凝土容易破壞。根據一些試驗結果表明，28d強度的混凝土，當錘擊壓應力為混凝土強度的75%錘擊800次就破壞，當錘擊壓應力為45%～57%時，錘擊2 000次就破壞。一般要求錘擊壓應力不大于混凝土強度的50%，才可以施工。

三、施工工藝及注意事項

3.1 預應力管樁施工工藝

圖1 靜壓管樁工藝流程圖

3.2 預應力管樁施工注意事項

1）樁位測量，測定樁位時，應由專職測量人員在樁位中心打入一根長約30cm的細鋼筋，露出地面約5～8cm并扎紅布條作為“樣樁”。工程上可采用十字形樁尖，為保證樁位準確其樁尖的樁位標定，再采用白灰劃一與樁徑相同的圓圈，以便對中。

2）壓樁機就位。按照打樁順序將靜壓樁機移至樁位上面，并對準樁位。靜壓樁機就位時，應對準樁位，將靜壓樁機調至水平、穩定，確保在施工中不發生傾斜和移動。樁機就位利用行走裝置完成，即是由橫向行走（短船行走）、縱向行走（長船行走）和回轉機構組成。

3）樁身對中調直。當樁被吊入夾樁鉗口后，將樁徐徐下降至樁尖離地面10cm左右為止，然后夾緊樁身，微調壓樁機使樁尖對準樁位、并將樁壓入土中0.5～1.0m，暫停下壓，從兩個正交側面校正樁身垂直度，待其偏差小于0.5%時方可正式壓樁。

4) 靜壓成樁。靜壓時先將樁壓入土中1m左右后停止，調正樁在兩個方向的垂直度后，壓樁油缸繼續伸程把樁壓入土中，伸程完后，夾持油缸回程松夾，壓樁油缸回程，重復上述動作，可實現連續壓樁操作，直至把樁壓入預定深度土層中。壓樁過程中，當樁尖碰到夾砂層時，壓樁阻力可能突然增大，甚至超過壓樁能力而使樁機面上抬。

5）終止壓樁。對于摩擦樁，按設計樁長進行控制。但在施工前應先按設計樁長試壓幾根樁，待停置24h后，用與樁的設計極限承載力相等的終壓力進行復壓，如果樁在復壓時幾乎不動，即可以此進行控制。

6）靜壓樁擠土效應防治。合理安排壓樁順序。事先制定有效的沉樁流水路線，群樁施工應先深后淺、先大后小、先長后短，先中央后周邊。若樁較密集，且距建筑物較遠，場地開闊時，宜從中間向四周進行；若樁較密集，場地狹長，兩端距建筑物較遠時，宜從中間向兩端進行。

7）控制每日壓樁數量，以減少孔隙水壓力的迭加。采用預鉆孔輔助沉樁。預鉆孔直徑比樁徑小100，深度宜為1/3-1/2的有效樁長，施工時應隨鉆隨打。

8）開挖防擠溝，設置應力釋放孔，以減少地基土體的變位值。加強施工過程中擠土位移監測及標高監測，以便及時獲得第一手資料，對下一步施工進行相應調整。

3.3 預應力管樁質量檢測方法

1）樁身完整性檢測

預應力管樁樁身完整性檢驗的方法中低應變反射波法是應用最廣泛的一種檢測方法，其關鍵一是準確采集有代表性的波形，二是對采集的波形進行科學準確的分析、判定。完整性檢測的抽檢數量：柱下三樁或三樁以下的承臺抽檢樁數不得少于1根。設計等級為甲級，或地質條件復雜。成樁質量可靠性較低的灌注樁，抽檢數量不應少于總樁數的30%，且不得少于20根；其他樁基工程的抽檢數量不應少于總樁數的20%，且不得少于10根。

2）管樁承載力檢測

對單位工程內且在同一條件下的工程樁，當符合下列條件之一時，應采用單樁豎向抗壓承載力靜載試驗進行驗收檢測：設計等級為甲級的樁基；地質條件復雜、樁施工質量可靠性低；本地區采用的新樁型或新工藝；擠土群樁施工產生擠土效應。抽檢數量不應少于總樁數的l%，且不少于3根；當總樁數在50根以內時，不應少于2根。對上述規定條件外的工程樁，當采用豎向抗壓靜載試驗進行驗收承載力檢測時，抽檢數量宜按上述規定執行。

四、結語

混凝土預應力管樁與其它樁基礎相比，具有制作工藝簡單、質量容易保證、施工方便且速度快、檢測方便，經濟效益好等特點，深基坑工程作為深基礎施工的重要部分，也影響著深基礎的施工進度和質量。所以，預制樁要以科學、合理的方法來進行使用，做好深基坑的安全工作，根據工程中地質的具體資料，從工程的相關特性來進行選擇和使用，盡量達到效益上的最大化，把技術和經濟有機地結合起來。真正達到經濟上最大的收益。