復(fù)雜地質(zhì)條件下高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁靜壓施工技術(shù)

張 正 山

(中鐵三局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司，山西 太原 030000)

1 概述

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在現(xiàn)階段建筑工程施工建設(shè)過程中有越來越多的施工技術(shù)得到有效的改進(jìn)和發(fā)展，并不斷的出現(xiàn)新的技術(shù)為整體建筑工程的施工建設(shè)起到重要影響作用。無論是從材料、建筑技術(shù)還是整體設(shè)計技術(shù)來說都實(shí)現(xiàn)很大的突破，在樁基結(jié)構(gòu)建造過程中高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁靜壓施工技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，以自身噪聲小、建設(shè)周期短、項(xiàng)目穩(wěn)定性更高的使用優(yōu)勢得到廣泛發(fā)展和應(yīng)用。

2 高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁優(yōu)點(diǎn)

高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁是高性能混凝土和預(yù)應(yīng)力技術(shù)兩者的結(jié)合體，是在這兩者的基礎(chǔ)之上所發(fā)展和衍生而來的。高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁通過采用先張法預(yù)應(yīng)力和離心成型工藝，在經(jīng)過蒸壓養(yǎng)護(hù)之后所形成的一種空心圓筒體的等截面構(gòu)件。在具體使用和施工過程中主要采用錘擊或靜壓的方式將其沉入地下，基本上是作為建筑物基礎(chǔ)所在的。高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁本身單樁承載力較高，單位承載力較高，成本相對較低，抗彎性能良好，質(zhì)量穩(wěn)定，整體具備非常高的可靠性，在很多工程施工建設(shè)中有非常廣泛的應(yīng)用。但在利用高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行施工建設(shè)，本身施工速度相對較快，施工建設(shè)時間相對較短，對于一些工期要求緊張的工程來說高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁具備非常明顯的優(yōu)勢，能夠在一定程度上保證工程施工質(zhì)量。但由于傳統(tǒng)的柴油錘擊方式本身具備非常大的缺陷，不僅僅會產(chǎn)生非常大的噪聲，嚴(yán)重影響周圍居民的正常生活作息，同時在錘擊過程中還會伴有濃煙油霧，給周圍的生態(tài)環(huán)境以及居民的生活環(huán)境帶來嚴(yán)重影響作用，空氣質(zhì)量下降。在郊區(qū)人煙稀少地區(qū)開展施工傳統(tǒng)柴油錘擊方式所起到的影響作用相對較少，但如果在市區(qū)開展施工建設(shè)則會帶來較大影響。高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁靜壓技術(shù)是一種新型的PHC樁靜壓技術(shù)，給周圍居住、生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境所帶來的影響作用非常小，現(xiàn)階段在PHC樁安裝過程中所采用的主要是靜壓技術(shù)，施工質(zhì)量和施工效率具備非常大的優(yōu)勢。

3 目的

研究分析在沿海地區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)條件下采用靜壓法施工高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁，出現(xiàn)樁長達(dá)到設(shè)計要求但壓樁力不滿足設(shè)計要求和樁長未達(dá)到設(shè)計要求但壓樁力滿足設(shè)計要求的情況時如何確定終壓標(biāo)準(zhǔn)的問題。

4 設(shè)計概況

某城市地鐵車輛段站場軟基處理工程設(shè)計采用高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁，總設(shè)計量為40.5萬m，樁型為PHC400-AB-95，設(shè)計樁長為28 m～39 m，其單樁豎向承載力特征值不小于1 000 kN，無抗拔要求，終壓值為2 000 kN；所有單樁接頭不能超過3個。在此基礎(chǔ)之上開展高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁靜壓施工，但在施工過程中會受到多因素影響整體施工難度相對較高。

5 施工工藝及注意事項(xiàng)

整個施工過程主要分為場地平整清理、測量放樣、樁機(jī)就位調(diào)整垂直度、吊樁及運(yùn)樁、靜壓沉樁、第一節(jié)樁封底、接樁并控制垂直度、再沉樁、送樁、終止沉樁、單樁完成進(jìn)行驗(yàn)收。在此過程中每一個環(huán)節(jié)都存在會對施工質(zhì)量造成影響的點(diǎn)。

在復(fù)雜的地質(zhì)條件之下開展管樁的施工工作難度相對較高，對于本次工程施工建設(shè)來說需要從以下幾方面總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，在后續(xù)的施工建設(shè)過程中多加注意。

1)管樁的存儲：注意在管樁進(jìn)場前監(jiān)理、施工方、業(yè)主三方質(zhì)量檢驗(yàn)工作；保證進(jìn)場前成品管樁存放地的堅實(shí)、平整性，墊木材料寬度和長度；長度在15 cm以下的管樁墊木存放需多加注意；分類別、型號、長度堆放管樁。

2)管樁的吊裝和運(yùn)輸：吊點(diǎn)位置偏差控制在±20 mm范圍內(nèi)；吊裝需要保持輕拿輕放；各層管樁每層之間墊木上下位置和材料需要對齊一致。

3)控制在施工過程中通過在樁機(jī)旁架設(shè)經(jīng)緯儀的方式控制管樁垂直度，將其控制在1%內(nèi)。

4)避免在沉樁過程中出現(xiàn)偏心打壓，手工電弧焊需要在冷卻后8 min繼續(xù)打壓。

5)通過引孔法打樁，需要預(yù)先鉆出直徑不大于(D-400 mm)、孔深不大于樁端所處長度的孔。

6)由于管樁整體造價相對較高，因此在設(shè)計樁基礎(chǔ)過程中需要綜合考慮工程地質(zhì)條件以及上部荷載，并比對不同施工方案的具體施工效果，選擇出最優(yōu)方案開展施工建設(shè)。

6 施工過程中遇到的技術(shù)難題及解決措施

本項(xiàng)目采用ZYJ350H型靜壓樁機(jī)進(jìn)行高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁施工，在施工開始過程中出現(xiàn)了樁長達(dá)到設(shè)計要求但壓樁力不滿足設(shè)計要求和樁長未達(dá)到設(shè)計要求但壓樁力滿足設(shè)計要求的情況。

遇到這種情況后，項(xiàng)目技術(shù)人員查閱了相關(guān)資料，在查閱類似地區(qū)的有關(guān)高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁靜壓施工資料時發(fā)現(xiàn)，沿海地區(qū)地質(zhì)情況比較復(fù)雜，有較厚的淤泥質(zhì)軟弱土層，在施工過程中樁身對土體產(chǎn)生了擾動，從而在樁身與土體之間產(chǎn)生了縫隙，減小了土體與高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁之間摩擦，進(jìn)而在壓樁過程中降低了壓樁力；淤泥質(zhì)軟弱土特點(diǎn)是變形后恢復(fù)快，在施工停止一段時間后，土體漸漸恢復(fù)至原狀，與高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁密切的接觸，增大了土體與管樁的摩擦力。同時由于沿海地區(qū)的地質(zhì)情況的復(fù)雜性，地層變較大；工程項(xiàng)目工期較緊，一般根據(jù)初步勘察設(shè)計進(jìn)行施工圖設(shè)計，難免出現(xiàn)勘察設(shè)計與實(shí)際地質(zhì)情況不符的現(xiàn)象。

經(jīng)項(xiàng)目分析研究決定對高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁靜壓施工采取以下三種施工方式進(jìn)行處理：

1)樁長已經(jīng)達(dá)到設(shè)計要求，但壓樁力不滿足設(shè)計要求，停止施工；

2)樁長已經(jīng)達(dá)到設(shè)計要求，但壓樁力不滿足設(shè)計要求，繼續(xù)壓樁，待壓樁力滿足設(shè)計要求時停止；但高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁施工最大長度不得超過40 m(此時已達(dá)到樁的最大長細(xì)比1∶100)，如壓樁力仍不滿足設(shè)計要求，停止施工；

3)樁長未達(dá)到設(shè)計要求，但壓樁力已滿足設(shè)計要求，停止施工。

最終通過靜載試驗(yàn)結(jié)果來總結(jié)驗(yàn)證，得出靜壓施工高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁終壓控制標(biāo)準(zhǔn)。

7 試驗(yàn)檢測

項(xiàng)目對三種施工方式的高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行了靜載試驗(yàn)，以此來判斷施工的高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁單樁豎向承載力是否滿足設(shè)計要求。

在施工結(jié)束一周后，分別對三種施工方式的高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行了靜載試驗(yàn)；試驗(yàn)結(jié)果為：第一種和第二種施工方式的高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁單樁豎向承載力為設(shè)計的80%，第三種施工方式的高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁單樁豎向承載力滿足設(shè)計要求。

針對前兩種施工方式的高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁，在施工結(jié)束半個月后又進(jìn)行了靜載試驗(yàn)，本次試驗(yàn)結(jié)果單樁豎向承載力滿足設(shè)計要求。

目前本車輛段站場軟基處理工程高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁已施工完成設(shè)計量的85%，計34.4萬m；同時根據(jù)設(shè)計圖紙的試驗(yàn)檢測數(shù)量要求進(jìn)行了靜載試驗(yàn)檢測，所有檢測的高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁單樁豎向承載力均滿足設(shè)計要求。

8 結(jié)語

通過理論分析研究和靜載試驗(yàn)檢測驗(yàn)證，在沿海地區(qū)有較厚的淤泥質(zhì)軟弱土層的地質(zhì)條件下，高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁采取以下方式確定終壓標(biāo)準(zhǔn)，單樁豎向承載力能夠滿足設(shè)計要求。

1)樁長已達(dá)到設(shè)計要求，但終壓值不滿足設(shè)計要求時，可以終壓；

2)樁長未達(dá)到設(shè)計要求，但終壓值滿足設(shè)計要求，可以終壓。

通過本文的分析研究論證，有效的解決了本項(xiàng)目高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁靜壓施工過程中遇到的施工技術(shù)難題，同時節(jié)約了項(xiàng)目成本，取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會價值。