高層建筑施工中預(yù)應(yīng)力管樁地基處理技術(shù)要點分析

【摘要】預(yù)應(yīng)力管樁因其在單樁承載力、施工進(jìn)度、土層穿越能力、承載力單價比和性價比等方面的優(yōu)勢，在地基處理中得到廣泛的應(yīng)用，得到了專家和學(xué)者的一致認(rèn)可。本文主要以建筑行業(yè)為著手點，通過介紹預(yù)應(yīng)力管樁原理及相關(guān)特點，體現(xiàn)了預(yù)應(yīng)力管樁在地基處理中的優(yōu)越性，并結(jié)合高層建筑工程實踐闡述了預(yù)應(yīng)力管樁地基處理技術(shù)要點。

【關(guān)鍵詞】地基處理；預(yù)應(yīng)力管樁；高層建筑

1、引言

預(yù)應(yīng)力管樁技術(shù)作為一種新型施工技術(shù)，其在地基處理中的運用能夠提升整體地基質(zhì)量，為施工單位創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。但預(yù)應(yīng)力管樁技術(shù)在實際應(yīng)用中極易出現(xiàn)樁位偏移、管樁損壞等問題，故需嚴(yán)格注意施工技術(shù)要點，從多個方面合理控制施工質(zhì)量，才能避免相關(guān)質(zhì)量問題的出現(xiàn)。

2、預(yù)應(yīng)力管樁的特點

預(yù)應(yīng)力管樁作為一種地基處理技術(shù)，主要適用于地基深厚，且建筑物在荷載或穩(wěn)定性方面要求較高的地質(zhì)中。預(yù)應(yīng)力管樁即采用離心成型的先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，根據(jù)等級分類可將該技術(shù)分為預(yù)應(yīng)力管樁PC型（混凝土強(qiáng)度為C60）和預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)管樁PHC型樁（混凝土強(qiáng)度為C80）。

與鉆孔灌注樁相比，預(yù)應(yīng)力管樁具有更大的優(yōu)勢，具體如下：

①工藝先進(jìn)。由于預(yù)應(yīng)力混凝土管樁是在工廠內(nèi)生產(chǎn)的，對于先進(jìn)的施工工藝和品控措施是能夠保證的，因此通常采用混凝土離心脫水后密實成型，通過常壓和高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)而成預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，相應(yīng)結(jié)構(gòu)具有細(xì)長、空心等截面的特點；

②耐久性能好。由于采用高速離心成型工藝，相應(yīng)的離心加速度達(dá)到30-35g，采用l06MPa壓力和180℃的高溫高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)，因此樁身混凝土的質(zhì)量較好、密實度較高；

③單樁承載能力高。由于工廠化作業(yè)，混凝土的最高強(qiáng)度可以達(dá)到C8O，可有效提高預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的承載能力。

3、高層建筑施工中預(yù)應(yīng)力管樁地基處理技術(shù)要點

3.1預(yù)應(yīng)力管樁施工過程

根據(jù)實際地質(zhì)情況和相關(guān)施工規(guī)范，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工過程如圖1所示。

3.2技術(shù)要點分析

3.2.1壓樁力的選擇

壓樁力的選擇需根據(jù)地基的實際情況和試樁情況，綜合考慮決定壓樁力和終壓標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)大量案例分析和文獻(xiàn)查閱，在地基土為飽和粘性土?xí)r，由于超孔隙水壓力和動摩擦力的影響，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的沉樁壓力受到較大的影響，如果選擇此時壓樁力為終壓值，穩(wěn)定之后的單樁承載力是無法滿足設(shè)計要求的。在軟土地基處理中，樁壓力不需要根據(jù)實際地質(zhì)情況和試樁情況進(jìn)行適當(dāng)增減，同時對于飽和粘土等特殊地質(zhì)情況，需充分考慮到其變異性。

3.2.2管樁水平荷載

針對預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的水平負(fù)載問題，根據(jù)管樁類型進(jìn)行合理計算，在抗水平負(fù)載作用集中的位置，選擇能夠適應(yīng)較大抗水平變形能力的薄壁管樁。同時在施工過程中，合理安排承臺和墊層，根據(jù)受力原理進(jìn)行抗力分配，有利于提高預(yù)應(yīng)力混凝土管樁水平荷載。

3.2.3斷樁的預(yù)防

在預(yù)應(yīng)力管樁施工中，斷樁是不可避免的，針對這一問題可通過規(guī)范施工工藝和加強(qiáng)樁基質(zhì)量予以解決，比如加強(qiáng)管樁抗折剛度；增強(qiáng)管樁之間的橫向聯(lián)系；增加管樁的密度；合理設(shè)計打樁路線等。

3.2.4“浮樁現(xiàn)象”控制

由于預(yù)應(yīng)力混凝土管樁屬于擠土樁系列，因此在施工時對于土層會造成一定程度的擾動，軟土層極易產(chǎn)生超孔隙水壓力，使得之前打入的樁基涌起，即“浮樁現(xiàn)象”。針對這一現(xiàn)象可采取以下措施予以控制：

①打樁順序。根據(jù)計算合理設(shè)計打樁順序，減輕后續(xù)樁基的擠土效應(yīng)對于先前樁基的影響。根據(jù)場地大小和地質(zhì)情況，選擇由先內(nèi)后外、先深后淺，采取跳打、對稱施打、分段均衡施工等措施。

②卸壓措施。土體卸壓措施可以采取打減壓孔的方式，具體施工措施：根據(jù)前期勘察資料和試樁資料，合理布置減壓孔，使得樁基入土造成的擠土效應(yīng)能夠充分、及時的消散出去。

③排水措施。對于地下水豐富的地基處理，需要采用井點降水、沙井排水和塑料板排水的方式進(jìn)行處理；若水層較薄，可以采用挖溝降水等排水措施。

4、工程實例

4.1項目概況

某高層住宅樓共34層（地上32層，地下2層），主體采用剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用 500，AB型預(yù)應(yīng)力管樁，單樁承載力特征值為2000kN。從地質(zhì)勘察報告分析得知，場地土層分布情況為：①素填土；②粉質(zhì)粘土層；③全風(fēng)化泥質(zhì)砂巖；④強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖。由于地下水位埋深較深，建議采用預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，以全風(fēng)化泥質(zhì)砂巖作為持力層。

在樁施工期間由于趕上該地區(qū)多雨季節(jié)，使得整個壓樁施工持續(xù)3-4個月，再加上本工程為高層建筑，荷載大，樁數(shù)多，為了避免由于擠土效應(yīng)而造成基樁上浮，在設(shè)計中按照3.5d布樁。

4.2靜載檢測及結(jié)果

隨機(jī)抽取3條工程樁進(jìn)行單樁豎向抗壓靜載試驗，靜載結(jié)果顯示僅有1條樁承載力特征值滿足設(shè)計要求，另外2條的下沉量較大。經(jīng)過協(xié)商后決定對已經(jīng)完工的基樁進(jìn)行復(fù)壓，復(fù)壓后發(fā)現(xiàn)部分管樁出現(xiàn)下沉，下沉量為1.0-3.5m。

4.3下沉原因分析

本工程在施工中土體無明顯隆起，且樁頂標(biāo)高變化較小，故排除是由于基樁上浮引起的下沉；基樁復(fù)壓下沉量過大的主要原因是水浸入樁端持力層，全風(fēng)化泥質(zhì)砂巖在遇水后出現(xiàn)軟化，承載力也隨之下降。

4.4處理措施

①對所有已經(jīng)完工的基樁進(jìn)行復(fù)壓，通過復(fù)壓后樁尖會進(jìn)入深一層的全風(fēng)化泥質(zhì)砂巖泥巖；②降低單樁承載力特征值。結(jié)合本工程持力層易軟化的特點，并根據(jù)靜載試驗報告，將單樁承載力特征值降低為1800kN；③對已挖基坑的混凝土墊層應(yīng)即是澆筑，填埋送樁遺留孔洞，并做好相應(yīng)的排水措施，防止基坑滯水下滲。

本工程在落實上述處理措施后，重新對單樁承載力的特征值進(jìn)行靜載試驗，檢測結(jié)果滿足規(guī)范要求。

結(jié)語：

當(dāng)前預(yù)應(yīng)力管樁已經(jīng)得到了較為廣泛的使用，但在設(shè)計和施工過程中仍然會遇到各種問題，這需要工程技術(shù)人員進(jìn)行進(jìn)一步的技術(shù)公關(guān)和處置。文章主要介紹了預(yù)應(yīng)力管樁的特點及其施工技術(shù)要點，將其應(yīng)用于高層建筑地基處理中，可有效改善地基土質(zhì)，提高地基工程的整體質(zhì)量，從而為施工單位創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益，值得廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬中成，丁海方，李玉蘭.高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁在處理高承載力地基中的應(yīng)用[J].煤炭工程，2015，47（3）：38-40.

作者簡介：

吳天翔（身份證號：43098119840116601

4），1984-，男，本科，工程師，主要從事建筑工程等工作。