軟化土體下沉預應力管樁施工技術

林沛鈿

（廣州市第四建筑工程有限公司，廣東廣州 510220）

0 前言

預應力管樁因其具備強度高、造價低廉、施工周期短、施工簡便、管樁工業化生產及對周圍環境影響小等特點，得到廣泛應用。樁基施工過程中經常遇到較厚的砂層，但由于靜壓管樁施工難以穿透較厚砂層，造成達不到設計要求標高，工程上常常需要采取補樁或特殊加固的方法予以補救。為了解決此問題，工程上常用的方法是采用長螺旋鉆機取土引孔，但是由于該引孔工藝需要預先取走部分孔內土體，在深厚砂層施工中容易出現塌孔現象，且引孔設備需要另外進場，造價較高。因此應用新技術進行解決施工問題。

1 案例背景

1.1 工程概述

佛山市某房地產項目，結構型式為鋼筋混凝土剪力墻-框架結構，基礎樁采用φ500-AB-125預應力管樁。該工程存在兩種樁：第一種非抗拔型預制管樁、第二種抗拔型預制管樁，預制管樁長度為約15～25m，管樁樁端持力層設計均為第3-2層強風化巖（炭質灰巖、泥質頁巖），總計2676根，其中抗拔樁為1084根。

1.2 地質情況

本工程場地地質情況存在砂層較厚，地質揭露的情況：第一層素填土層（厚3m），第二層細砂層（厚19m），第三層粉質黏土層（厚15.3m），第四層全風化碳質頁巖（厚13.9m），第五層強風化碳質頁巖（厚20.9m），地下水位較高，如圖1所示。

圖1 地質情況

2 施工工藝特點

（1）采用攪拌樁機進行引孔，引孔孔徑與管樁直徑一樣大，引孔深度按穿過地質報告砂層底標高以上1.0～1.5m之間控制。

（2）攪拌樁機引孔采用二攪二噴工藝，漿液采用摻入量為50%的泥粉制作，攪拌樁機在提升過程中速度控制不超過0.8m/min，噴漿壓力值應控制在0.4～0.6MPa，使漿液與砂層形成復合體。

（3）每一個樁位的引孔完成后隨即進行管樁施工，打樁時間最遲間歇不宜超過12h，避免對管樁入土深度的影響。且施工過程中嚴格控制攪拌樁引孔的垂直度及復合體質量，確保預制樁的沉樁效果。

3 施工工藝原理

在預應力管樁壓樁過程中遇到較厚砂層時，管樁難以穿透砂層達到設計深度，無法保證壓樁質量。根據地質條件，在較厚砂層采用非取土的引孔技術軟化土體進行壓樁施工，即壓樁前先采用攪拌樁機通過機械攪拌作用將漿液與樁周圍的砂層形成具有一定流塑性的水泥土復合體，管樁選用開口樁尖，利用開口樁尖的跟土原理及樁周土的半流動性，在較厚的砂層下沉樁的過程中有效提高了預制樁的擠土效應，然后進行靜壓預制管樁的施工，如圖2所示。

圖2 樁機施工

4 施工流程

放樣定樁位（即孔位）→攪拌樁機就位（同時制作漿液）→噴漿下沉→下沉至設計標高→噴漿提升→噴至設計標高停漿→軟化成樁→移機施工下一樁→再次復測樁位→打樁機就位管樁施工

5 施工方法

（1）施工前組織技術人員認真學習圖紙、地質資料，熟悉圖紙和地質資料內容并完成各班組安全技術書面交底。且備好機械和材料的施工前準備工作。

（2）采用攪拌樁機進行引孔軟化土體，引孔孔徑與管樁直徑一樣大，引孔深度按穿過地質報告中砂層底標高以上1.0～1.5m之間控制。

（3）在施工現場測量人員根據設計圖紙的樁位進行測放，樁位的誤差應控制在不大于2cm。為避免人員在走動時對樁位的破壞或造成移位，每根樁位必須做好標記，采用20cm長、1～1.5cm寬的竹簽打入地下并在頂部涂紅漆，且和地表面平。必須按照軸線投點測放每根樁，并且在技術負責人和監理人員審查后，才可以施工，并對樣樁進行保護。

（4）攪拌樁機就位，必須保證鉆機的水平，在機架上設一線錘，采用不小于2m線長，垂直度偏差范圍控制在1.5H%以內。并按要求配制好漿液，漿液采用摻入量為50%的泥粉制作，使之與砂層形成復合體。

（5）攪拌樁機引孔軟化土體的施工工藝為二攪二噴，鉆機提升速度控制在不大于0.8m/min，鉆桿的下沉鉆進速度控制在1.5～1.8m/min，噴漿的壓力值應控制在0.4～0.6MPa，當攪拌頭到達設計引孔深度以上1.5m時，應立即開啟灰漿泵，提前進行噴漿作業。當噴漿頭提升至設計標高以上300mm時，灰漿泵應停止供漿。

（6）攪拌樁機引孔軟化土體成樁后，隨即進行重新測放樁位，軟化土體后最遲打樁時間間歇不宜超過12h，以免因漿液的固化而影響樁的入土深度。

（7）靜壓樁機就位，管樁選用開口樁尖，利用開口樁尖的跟土原理及樁周圍土的半流動性，從而提高沉樁過程產生的擠土效應。

（8）引孔完成后，靜壓樁機按照常規靜壓管樁工藝施工，常規靜壓管樁的施工步驟為：①測量定樁位→②樁位進行做好標識、樁機就位→③吊樁且對中、插樁→④樁尖就位焊接→⑤樁身調直后沉樁一節→⑥接樁并繼續沉樁到位→⑦根據情況進行送空樁或截樁→⑧移機→⑨重復施工。

6 效益分析

應用非取土引孔技術軟化土體施工管樁，解決了較厚砂層施工管樁的難題。經施工質量成本核算分析，如按以往工程采用長螺旋鉆機引孔的做法施工，長螺旋鉆機需要總費用為：機械進場費用2萬元+施工費用20m/條×30元/m×382條=249200元；使用該新工藝后實際費用，僅需施工費20m/條×15元/m×382條=114600元。費用降低約46%，且可解決應用長螺旋樁機引孔會出現塌孔這個現狀。

7 創新點

（1）采用非取土引孔技術，利用攪拌樁機通過機械攪拌作用將泥粉與樁周圍的砂層形成具有一定流塑性的水泥土復合體，引孔孔徑與管樁直徑一樣大，可使管樁施工不受砂層密實而產生大的壓樁反力，完成壓樁施工。

（2）引孔攪拌漿液采用泥粉作泥漿護壁及與砂層形成具有一定流塑性的水泥土復合體，摻入量為50%。

（3）管樁選用開口樁尖，利用開口樁尖會產生跟土原理和樁周圍土經攪拌以后存在半流動性的特點，防止擠土效應在沉樁過程中產生。

8 結語

施工管樁應用非取土引孔技術來軟化土體，可以在較厚砂層地質條件下進行施工，施工過程采用引孔一根打樁一根的流程安排，順利穿透砂層達到設計要求標高，且收樁標準滿足規范要求。采用該技術既可解決應用長螺旋樁機引孔會出現塌孔這個現狀，又能大大地節省工程造價。并且達到施工安全可靠、質量保證、降低成本、節能環保的效果，值得大力推廣應用。