高層建筑施工中預應力管樁地基處理技術要點分析

文/ 吳天翔 長沙市望城區燃氣熱力管理辦公室 湖南長沙 410200

1、引言

預應力管樁技術作為一種新型施工技術，其在地基處理中的運用能夠提升整體地基質量，為施工單位創造更大的經濟效益。但預應力管樁技術在實際應用中極易出現樁位偏移、管樁損壞等問題，故需嚴格注意施工技術要點，從多個方面合理控制施工質量，才能避免相關質量問題的出現。

2、預應力管樁的特點

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

與鉆孔灌注樁相比，預應力管樁具有更大的優勢，具體如下：

①工藝先進。由于預應力混凝土管樁是在工廠內生產的，對于先進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護而成預應力混凝土管樁，相應結構具有細長、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，相應的離心加速度達到30-35g，采用l06MPa壓力和180℃的高溫高壓蒸汽養護，因此樁身混凝土的質量較好、密實度較高；

③單樁承載能力高。由于工廠化作業，混凝土的最高強度可以達到C8O，可有效提高預應力混凝土管樁的承載能力。

3、高層建筑施工中預應力管樁地基處理技術要點

3.1 預應力管樁施工過程

根據實際地質情況和相關施工規范，預應力混凝土管樁施工過程如圖1所示。

圖1 預應力混凝土管樁施工過程圖示

3.2 技術要點分析

3.2.1 壓樁力的選擇

壓樁力的選擇需根據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準。根據大量案例分析和文獻查閱，在地基土為飽和粘性土時，由于超孔隙水壓力和動摩擦力的影響，預應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，穩定之后的單樁承載力是無法滿足設計要求的。在軟土地基處理中，樁壓力不需要根據實際地質情況和試樁情況進行適當增減，同時對于飽和粘土等特殊地質情況，需充分考慮到其變異性。

3.2.2 管樁水平荷載

針對預應力混凝土管樁的水平負載問題，根據管樁類型進行合理計算，在抗水平負載作用集中的位置，選擇能夠適應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，根據受力原理進行抗力分配，有利于提高預應力混凝土管樁水平荷載。

3.2.3 斷樁的預防

在預應力管樁施工中，斷樁是不可避免的，針對這一問題可通過規范施工工藝和加強樁基質量予以解決，比如加強管樁抗折剛度；增強管樁之間的橫向聯系；增加管樁的密度；合理設計打樁路線等。

3.2.4 “浮樁現象”控制

由于預應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，軟土層極易產生超孔隙水壓力，使得之前打入的樁基涌起，即“浮樁現象”。針對這一現象可采取以下措施予以控制：

①打樁順序。根據計算合理設計打樁順序，減輕后續樁基的擠土效應對于先前樁基的影響。根據場地大小和地質情況，選擇由先內后外、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），主體采用剪力墻結構，基礎采用500，AB型預應力管樁，單樁承載力特征值為2000kN。從地質勘察報告分析得知，場地土層分布情況為：①素填土；②粉質粘土層；③全風化泥質砂巖；④強風化泥質砂巖。由于地下水位埋深較深，建議采用預應力管樁基礎，以全風化泥質砂巖作為持力層。

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

4.2 靜載檢測及結果

隨機抽取3條工程樁進行單樁豎向抗壓靜載試驗，靜載結果顯示僅有1條樁承載力特征值滿足設計要求，另外2條的下沉量較大。經過協商后決定對已經完工的基樁進行復壓，復壓后發現部分管樁出現下沉，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，且樁頂標高變化較小，故排除是由于基樁上浮引起的下沉；基樁復壓下沉量過大的主要原因是水浸入樁端持力層，全風化泥質砂巖在遇水后出現軟化，承載力也隨之下降。

4.4 處理措施

①對所有已經完工的基樁進行復壓，通過復壓后樁尖會進入深一層的全風化泥質砂巖泥巖；②降低單樁承載力特征值。結合本工程持力層易軟化的特點，并根據靜載試驗報告，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即是澆筑，填埋送樁遺留孔洞，并做好相應的排水措施，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行靜載試驗，檢測結果滿足規范要求。

結語：

當前預應力管樁已經得到了較為廣泛的使用，但在設計和施工過程中仍然會遇到各種問題，這需要工程技術人員進行進一步的技術公關和處置。文章主要介紹了預應力管樁的特點及其施工技術要點，將其應用于高層建筑地基處理中，可有效改善地基土質，提高地基工程的整體質量，從而為施工單位創造良好的經濟效益，值得廣泛應用。