預應力混凝土管樁在生物池軟基處理中的應用分析

蘇賢杰

摘 要：當前，隨著我國城鎮化和工業化進程的加快，需要處理的污水量大幅增加，各地的污水處理廠也隨之增加。而污水處理廠的建設，對地質條件有著較高的要求，要求其地質條件必須滿足相應的要求。在本文中，筆者結合某污水處理廠建設工程，分析了預應力混凝土管樁在生物池軟基處理中的實際應用。

關鍵詞：預應力；混凝土管樁；生物池；軟地基

隨著我國城市人口數量的增加，以及工業化進程的加快，我國污水處理廠的建設也快速增加。而污水處理廠生物池在建設過程中，經常會碰到軟弱地基的狀況；在這種狀況下，池體會產生抗浮問題。在本文中，筆者通過分析預應力混凝土管樁在生物池中的應用，找到了該問題的解決辦法。

1 工程概況

按照地質等級劃分，云南某污水處理廠處于Ⅰ區和Ⅱ區。其中，在Ⅰ區，地面7m深度以下的地基主要是第四系中的表土層和沖積層；而在Ⅱ區，工程的地質條件更差，主要是第四系全新統古河道淤積層和表土層，其厚度超過了8m。

經過精確測算，工程的水泵房、生物池和沉淀池等部分工程需要進行樁基處理，以滿足相應的設計要求。在本文中，筆者主要介紹預應力混凝土管樁在生物池軟基處理中的實際應用。

2 預應力混凝土管樁的設計和沉樁方法比較分析

2.1 預應力混凝土管樁的設計

該污水處理廠生物池平面呈現的是矩形，其長度為108m，而其寬度為78m，深度為8m，厚度為0.3m。而生物池底座在I區層粉質粘土層上。為了滿足污水處理的需要，生物池抗浮設計的水位標高為3.7m，但生物池抗浮水位下深埋標高達到5.5m。這也就是說，生物池的自身重量無法滿足污水處理的抗浮要求。

經過相關的測算，該生物池基礎采用的寬度為4m，長度分別為9m和10m的兩種預應力混凝土管樁。在預應力管樁的頂部，建筑一定深度的填芯鋼筋混凝土，然后再把預應力混凝土管樁沉入生物池內。

2.2 沉樁方法比較和設備的選擇

沉樁方法的確定：

當前，預應力混凝土管樁主要有兩種施工方法，一種是錘擊法，另外一種是靜壓法。其中，錘擊法是以柴油錘為主，施工比較靈活，對地基耐壓力的要求也比較低，而施工設備進出現場容易，施工進度也比較快。而靜壓法主要是利用液壓靜壓樁機本身的重量作為反作用力，通過克服壓樁中所產生的土的阻力和側壁摩阻力，把樁體壓入土中。該種施工方法的主要優點是：震動小、沉降速度均勻，且無污染、無噪音。

本工程雖在郊區，但由于距離周邊的工廠和居民區比較近，因此，要合理安排壓樁時段，避免給周圍工廠和居民區造成影響。由于壓樁作業主要在白天進行，因此不宜采用錘擊法，而應采用靜壓法。

2.3 施工順序和原則

該生物池的東側緊靠該污水處理廠的綜合辦公樓，其它方位的施工場地比較開闊。因此，預應力混凝土管樁的沉降施工，應按照以下的施工順序進行：對于施工場地比較開闊的區域，應從中間向四周擴展的方式施工，從鄰近建筑物的一側開始施工，然后在逐漸靠近綜合辦公樓。

而在沉降施工過程中，應嚴格遵守“先密后稀、先深后淺、先長后短”的施工原則。

3 預應力混凝土管樁的沉樁施工

3.1 沉樁準備

預應力混凝土沉樁準備工作主要包括：①做好技術方面的準備工作，并對相關的人員進行安全、技術和工期較低；②在沉樁之前，應把施工所需要的管樁等材料采購齊全；③確保施工現場水源、電源等滿足施工要求，而架設的電源線等需滿足安全要求；第四，進行樁機的組裝、驗收等。

3.2 混凝土管樁驗收、起吊與堆放

（1）預應力混凝土管樁的尺寸、外觀質量檢查。管樁的尺寸偏差應控制在一定的范圍內，而其粘皮、麻面面積不能夠大于樁外面積的0.5%；樁體表面不能出現斷筋、露筋和脫頭等狀況；磕損深度不能超過10mm；不能有縱向和環向裂縫等。

此外，如果預應力為鋼絲，則滑脫鋼絲和斷絲的數量不能超過總數量的4%。

（2）關于管樁的起吊，應采用兩點起吊的方式。

（3）在裝卸管樁時，應做到輕起輕放，不能拋擲和碰撞，并進行固定處理，防止出現滾落，確保調運過程的平穩。

（4）在管樁運輸過程中，應在樁下墊木位置設置兩道支承點，而同一層的兩道墊木頂面應該保持在同一水平面上；而如果是重疊堆放，則各層應當均勻設置墊木，并確保墊木上下對齊。

（5）而關于堆放地點，應選擇堅實和平整度比較高的地方，最下層與地面接觸的墊木應當加寬。

3.3 管樁沉降施工工藝

預應力混凝土管樁的施工工藝為：平整場地→放樣→樁位放點→樁機的就位→收壓→移機→安裝填芯鋼筋混凝土→填芯混凝土的澆筑→重復循環以上步驟。

其中，定位放樣前需要確定施工的范圍，然后放出定位軸線以及相關的控制點；對于控制點，應盡可能設置在遠離沉樁區域的地方，并采取一定的緊固措施，鉆機就位。

而吊樁是指用吊車把施工所需的樁體從樁堆中吊起，然后水平吊運到樁架的附近，然后用樁機上的起樁鉤把樁吊運到位。在吊樁過程中，最需要注意的問題是吊起的速度問題，要合理控制吊起的速度。

3.4 沉樁施工作業

（1）在沉樁時，應使用兩臺相同的經緯儀交叉檢查樁身的垂直度，樁體的下沉和樁體的校正工作應同時進行，從而有效避免由于樁身的傾斜樁身發生損壞。因此，如果生物池的地基比較軟弱，則初打時，其下降量通常會比較大，隨著樁下沉深度的加深，起錘的高度可適當增加。

在沉樁過程當中，應密切關注周圍建筑物的是否出現上升或者沉降的現象，而具體的做法是，在周圍的建筑物上設置一定的觀察點，然后再設置一定的基準點，觀察建筑物的上升情況。

（2）在沉樁過程中，如果出現下列情況之一的，則應停止沉樁，采取措施后方可繼續沉樁：①樁架出現晃動或者傾斜；②附近的地面出現嚴重的隆起；③樁頭出現破碎或者樁身開裂；④樁身突然出現傾斜或者在錘擊時，出現嚴重的回彈現象；⑤貫入度出現急劇的變化，或者打樁機的振幅出現異常。

3.5 送 樁

經過相應的抗浮計算，該生物池地基采用的是一根樁長度就可以滿足其池體的抗浮要求。

為確保混凝土能夠達到設計規定的標高，施工方決定采用送樁器進行送樁。其中，送樁器是采用鋼板制作的，在送樁過程中，其遇到的阻力通常不大，因此較易拔出，可通過靜壓的方式有效地把樁送到指定的位置，且能夠重復循環使用。

3.6 填芯混凝土施工

在填芯混凝土施工之前，應對管樁進行相應的檢測。在完成沉樁檢測后，如果沉樁檢測合格，才能按照相應的設計要求安裝填芯鋼筋，還有樁端錨筋和灌注填芯混凝土。一般情況下，填芯混凝土的標高應比生物池相應部位的底板混凝土高上一級。

此外，樁端、樁端錨筋和填芯鋼筋等均應伸入生物池底板，底板混凝土在混凝土澆筑完成之后，經過一段時間凝固，自會和管樁形成一個整體。

4 結 語

在本文中，筆者結合具體的工程案例，詳細分析了預應力混凝土管樁在生物池基礎處理中的實際應用，從而成功解決了生物池體抗浮的問題。相比其他的生物池軟基處理方法，預應力混凝土管樁處理方法具有速度快、質量上乘和效果好等諸多優點。通過實際的工程運用，該方法的應用前景非常廣闊，非常值得推廣使用。

參考文獻

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