預應力管樁樁基施工中相關問題分析與應對措施

周 勇

（江蘇中郡建設有限公司，江蘇 南京 210000）

前言

預應力管樁樁身牢固可靠，性能穩定，承載力高，造價低，應用于施工時工期短，這些優點使其越來越廣泛的應用于工程建設領域中。從工程實踐來看，混凝土預應力管樁與傳統的沉管灌注樁、鉆孔灌注樁和現場預制方樁相比，管樁具有良好的貫入性、抗震性及抗沖擊疲勞性，并在工程中得到了充分體現，樁基的工程質量也因此大為提高。但在實際施工中，特別是近年來對預應力管樁的檢測過程中，發現預應力管樁也存在一些問題。進行這些常見問題的分析及處理，對合理應用預應力管樁具有一定的參考和借鑒作用。

1 預應力管樁樁基施工中相關問題的探討

1.1 根據勘察報告提供的地質情況，某辦公樓的柱基等采用樁基礎，樁采用預應力圓管樁，樁徑500 mm，樁長約24 m；根據《建筑樁基技術規范》計算，單樁豎向極限承載力標準值Quk約為1450kN。副樓的柱基和地坪擬采用樁基礎，樁采用預應力圓管樁，樁徑500 mm，樁長約15 m；單樁豎向極限承載力標準值Quk約為650kN。在之后的沉樁施工過程中，發生嚴重的擠土效應現象。

土體內部的靜力平衡關系在進行擠土沉樁時會被打破，這就導致了土體的一系列不良的反應。（1）底面隆起，土體在水平方向產生推移。地面承受壓力的能力是有限的，尤其是在沉樁密度很大條件下，當有遠大于其抗壓能力的沖擊力進行擠壓時，就會造成土體的破壞隆升，沉樁周圍土體破碎、產生水平方向的位移。隨著施工的不斷進行，土體的破壞隨之加劇，大量土被不斷擠出，最終導致土層穩定性消失殆盡；（2）土體孔隙中出現超靜孔隙水壓力。在擠土沉樁時，上層的土體會不斷隆起擠出，但是深層的土體由于受到上部土體的覆蓋壓力而不能隆升，這樣就導致了土體不斷的受到擠壓，土中的孔隙水壓力不斷升高，形成超靜孔隙水壓力。超靜孔隙水壓力具有極大隱患，它們在軟土中消散的很慢，往往會需要幾個月的時間；（3）在沉樁后期階段，超靜孔隙水壓力會慢慢消散，但是此時土體中有效應力已經增大，土體產生新的固結，地面沉降，土體中負摩阻力增大，不利于樁基的施工。

總結本地區多年來在擠土樁施工個的工程實踐，采用以下方面的技術措施，可有效地減少或防治擠土樁在沉校時產生的擠土效應。

（1）預鉆孔沉樁工藝。此方法亦可稱為“鉆沉法”，具體的技術流程是現在地面樁位鉆孔，然后講預制方樁或者預應力管樁插入鉆孔之中，再把樁用打樁機打入或者壓入到設計標高深處。對于預鉆孔的孔徑要格外的注意，一般來說應該約比樁徑或方樁對角線小5-10公分，而孔深的確定要依據樁距和土的密實度、滲透性等條件綜合確定，通常孔深為樁長的1/3-1/2，在施工時要邊鉆孔邊沉樁。

（2）科學的沉樁順序。沉樁順序的不同對擠土有著較大的影響，擠土情況的程度常因沉樁順序的不同而有著很大的區別。據此，在進行沉樁施工時，應該背離要保護的鄰近建筑物由邊向遠處沉樁，這樣才能避免傷及周圍的建筑物。

（3）控制沉樁速率。由前面分析提到的，沉樁時會產生擠土效應，進而會產生超靜孔隙水壓力，此壓力危害較大切消散較慢。如果我們施工時，在較短的時間內打入大量樁，就會使得超靜孔隙水壓力迅速集聚增大，導致嚴重的后果。因此，在施工時，必須控制沉樁速率，通常每天的沉樁數量為12根左右。如果有特殊情況，比如施工損害鄰近建筑物的事件發生，就應該根據實際情況再次調整沉樁速率，確保工程安全及使用正常。

1.2 某建筑大廈建筑面積3.2萬平方米，建筑高度45.5米，地上13層。該建筑結構為框架剪力墻結構，柱下為獨立承臺，電梯井下為后筏板式承臺，PHC預應力管樁就在這些承臺下面，管樁有效長度為57米，樁尖持力層為粉質粘土層，單樁承載力極限值為4130kN，總樁數為337根。承臺下設混凝土墊層和片石墊層，基坑實際挖深約為3米。地下水位在地表下約0.8米處，屬于潛水型。

施工時先采用靜壓沉樁方法沉入15根PHC工程樁，其中三根為靜載試驗樁，經試驗驗證，三根全部合格。而后采用靜壓沉樁方法完成全部337根工程樁施工。然后進行基坑挖深工作，基坑全部開挖至設計標高，混凝土墊層施工完畢，但是發現部分工程樁偏位和樁頂嚴重傾斜，最大偏位達到1米，樁頂傾斜高差最大達到8公分。經過細致測試統計，傾斜樁占到全部樁數的16.9%

分析本工程管樁傾斜位移的原因，第一就是基坑挖土沒有分層開挖，而是倒退式一步挖完為止，應該采取的措施就是卸土回填，形成小于二十度的臺階式土坡。第二就是流塑狀的土體被擾動的十分嚴重，337根預應力管樁沉入土中，擠土效應很大，加上重量超過500噸的樁機來回走動在軟土上的影響，使得問題變得更加嚴重。

根據此工程樁的傾斜位移情況和靜載試驗結果，最后確定的撞擊加固措施如下。（1）對97根有較大缺陷的管樁，在樁芯中采用C40配6根鋼筋加固，長度至裂縫下兩米深處；（2）擴大承臺并加高加寬地梁，配筋相應增大；（3）地上內填充墻采用GRC輕質墻板，外墻改用粘土多孔磚。

由此工程，可以看出，在今后類似的工程中，我們應該注意的教訓有：（1）軟土基坑必須分層開挖，遇到暴雨等惡劣天氣時就要停止開挖，并采取回填成臺階式土坡的方法，做好地面排水工作，防治工程樁位移；（2）對于有效長度為57米的工程樁，宜采用鉆孔灌注樁，若采用預應力PHC管樁則宜用錘擊法沉樁，避免大噸位配重下的樁機行走對軟土的擾動。

從工程實踐來看，混凝土預應力管樁與傳統的沉管灌注樁、鉆孔灌注樁和現場預制方樁相比，管樁具有良好的貫入性、抗震性及抗沖擊疲勞性，并在工程中得到了充分體現，樁基的工程質量也因此大為提高。

[1]中華人民共和國行業標準.JGJ94-94建筑樁基技術規范[S].

[2]中華人民共和國國家標準.GB50007-2002建筑地基基礎設計規范[S].

[3]中華人民共和國住房和城鄉建設部，JGJ94-2008建筑樁基技術規范[S].北京:中國建筑工業出版社，2008.