預(yù)應(yīng)力管樁在排水管線軟土基礎(chǔ)中的應(yīng)用

付培梁

（中鐵二十二局集團(tuán)第一工程有限公司避暑城項(xiàng)目部，黑龍江 哈爾濱 150000）

預(yù)應(yīng)力管樁順序：對施工樁基礎(chǔ)范圍進(jìn)行場地整平-進(jìn)場預(yù)應(yīng)力管樁驗(yàn)收合格-樁位測放-壓樁機(jī)就位、吊樁就位-插入預(yù)應(yīng)力管樁-樁身對中調(diào)直-靜壓第一節(jié)樁-樁身焊接-壓第二節(jié)樁-截樁-成樁移機(jī)，如此反復(fù)完成壓樁工作，進(jìn)行管線基礎(chǔ)施工。

1 施工工藝

1.1 場地整平

樁基施工前，將多余路基土方清除，清除到預(yù)應(yīng)力管樁樁頂高程。橫斷面方向應(yīng)做成約4%的橫向排水坡。路基減載時(shí)棄方嚴(yán)禁亂堆亂棄，嚴(yán)禁將棄方堆填在路基邊坡、護(hù)道或影響路基穩(wěn)定的地段。保證樁基位置平整度及壓實(shí)度。

1.2 樁材驗(yàn)收

本工程項(xiàng)目的建設(shè)中，采用的是廠家集中制作的PHC管樁，單位的單項(xiàng)目部門負(fù)責(zé)對成品進(jìn)行現(xiàn)場的質(zhì)量檢查，主要涉及到對產(chǎn)品的合格證明、出廠檢測報(bào)告等單據(jù)的檢查與評估，進(jìn)場驗(yàn)收內(nèi)容包括混凝土強(qiáng)度、外觀質(zhì)量和接口質(zhì)量，并做好檢查記錄與標(biāo)識(shí)工作（圖1）。在樁的檢測過程中，需要保障整體的平整以及密實(shí)程度，掉角的深度控制在5 mm以內(nèi)。其次，在局部蜂窩以及掉角的缺損方面，需要控制在整個(gè)樁表面積的0.5%以內(nèi)。進(jìn)場驗(yàn)收合格后的管樁接頭處應(yīng)進(jìn)行防腐除銹處理。

圖1 進(jìn)場管樁驗(yàn)收并堆放整齊

1.3 測量放線

如圖2所示，根據(jù)要求進(jìn)行樁基礎(chǔ)放線，梅花型布置，管樁一般從線路中心往兩側(cè)布樁，采用鋼筋頭上系紅布進(jìn)行管樁中心定位。預(yù)應(yīng)力管樁的施工位置，主要是在打樁的施工區(qū)域附近，保障控制樁與水準(zhǔn)點(diǎn)的合理性，避免受到打樁的影響（距離操作地點(diǎn)50 m外），用水準(zhǔn)儀進(jìn)行樁入土長度控制，同時(shí)加強(qiáng)地表變形監(jiān)測，施工期間必須每天進(jìn)行地表變形監(jiān)測，實(shí)測地表變形量。橋路過渡段應(yīng)進(jìn)行橋墩臺(tái)位移變形監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)停止施工妥善控制。

圖2 進(jìn)行管樁放樣

1.4 吊裝管樁

在進(jìn)行施工建設(shè)的過程中，一旦施工地當(dāng)中的承載力不足，就需要在樁機(jī)下方安裝厚鋼板，以此保障整個(gè)樁基的穩(wěn)定性。而在樁架的處理上，需要垂直于地面。樁帽的選擇上，也要保障符合施工建設(shè)要求。在送樁桿過程中，嚴(yán)格基于樁型以及送樁的深度，保障使用的科學(xué)合理，進(jìn)行相應(yīng)的制作。最后則需要保障底樁可以得到準(zhǔn)確的深度標(biāo)注。

在管樁對位以及調(diào)直的過程中，對于沉樁往往會(huì)起到直接的質(zhì)量性影響，因此就需要在處理過程中，對于實(shí)際偏差進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)整。一般調(diào)直環(huán)節(jié)都需要使用2個(gè)全站儀，在距離打樁架50 m的位置形成正交方向進(jìn)行觀察以及矯正，同時(shí)保障進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)直處理。首先，需要觀察具體的垂直度，保障滿足設(shè)計(jì)要求。之后利用全站儀對觀測樁的垂直度進(jìn)行觀察，這樣就可以保障將其控制在0.5%的水平范圍內(nèi)。在樁的垂直度處理上，需要經(jīng)過多次調(diào)整，保障每一個(gè)樁體都符合建設(shè)的要求。在樁入土3 m之后，就要馬上避免樁基受到調(diào)整。最后在底樁的垂直度控制上，始終都需要控制在0.5%的程度。對于樁身而言，在完成了調(diào)直之后，就需要保障施工過程中，不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的調(diào)制處理。最后，則是需要保障每一根樁基都需要避免出現(xiàn)大幅的移動(dòng)，不斷降低振動(dòng)程度，避免樁身受到損傷。

1.5 靜壓沉樁

大面積施工前要進(jìn)行工藝性試樁，確定工藝參數(shù)及樁長、收錘標(biāo)準(zhǔn)，壓樁機(jī)應(yīng)根據(jù)土質(zhì)情況配足額定重量或選用相應(yīng)的液壓樁機(jī)。

管樁一般從線路中心往兩側(cè)布樁。壓入樁施工順序應(yīng)選擇單向進(jìn)行，不得從兩側(cè)向中間進(jìn)行。插樁入土達(dá)到一定深度并確認(rèn)樁位和垂直度符合要求后靜壓下沉。開動(dòng)樁機(jī)油泵使之上移，再抱樁固定壓入，循環(huán)作業(yè)。接樁連續(xù)進(jìn)行，成樁至設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求：沉樁前必須安裝樁尖后方可進(jìn)行沉樁。靜壓力樁如圖3所示。

圖3 靜力壓樁

1.6 管樁焊接

在底樁的樁頂位置，露出地面大約0.5～1 m的程度時(shí)，就要馬上暫停壓樁。同時(shí)，在管樁接長工序的處理中，都需要使用鋼端板焊接的方式，完成焊接處理。在完成了相關(guān)焊接工作之后，就可以進(jìn)行冷卻施打。需要注意的是，在焊接位置的處理中，強(qiáng)度方面需要避免高于出廠的實(shí)際強(qiáng)度。同時(shí)，還需要保障在焊接處理之前，要全面清除樁接頭位置的泥渣以及鐵銹，保持較為光澤的表面。因此，為了進(jìn)行有效的處理，就需要管樁接頭位置，進(jìn)行防腐蝕處理工作。完成了焊接工作，焊工就應(yīng)當(dāng)馬上進(jìn)行橋接，檢查焊接位置的穩(wěn)定性。在發(fā)現(xiàn)不合格的焊接位置之后，就可以進(jìn)行針對性的處理。工人接樁的情景如圖4所示。

圖4 接樁

1.7 送樁

焊接完成后，讓焊縫冷卻8～10 min后方可進(jìn)行壓樁。完成送樁之前，還需要預(yù)先計(jì)算實(shí)際的深度，因此可以在具體的建設(shè)中，使用合適的送裝器，同時(shí)在送裝器上進(jìn)行明確的標(biāo)注。在送樁桿與樁身的處理上，需要使兩者保持在相同的中心線上，同時(shí)送樁桿上的樁帽以及樁身間隙，則需要控制在5～10 m的范圍當(dāng)中。在送樁桿與樁體的處理上，始終保持一個(gè)較為穩(wěn)定的厚度，同時(shí)在送樁的過程中，還需要做好相應(yīng)的壓力值，特別是在進(jìn)行處理的過程中，可以保持深入度與原始記錄的合理性。

1.8 停錘標(biāo)準(zhǔn)

管樁停錘標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合以下原則：

（1）樁頂達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高即可停錘，以樁端進(jìn)入持力層的深度為主進(jìn)行控制。

（2）當(dāng)在設(shè)計(jì)樁長范圍內(nèi)遇到硬層，沉樁困難時(shí)，采用樁尖引入法施工。現(xiàn)場試樁時(shí)，可參照以下標(biāo)準(zhǔn)收錘：a.原則上當(dāng)落錘高度達(dá)到最大值，每10擊貫入度≤20 cm時(shí)，可停錘。b.當(dāng)20 cm＜每10擊貫入度≤50 cm時(shí)，樁長滿足設(shè)計(jì)樁長時(shí)可以停錘。

（3）采用靜壓機(jī)施工時(shí)，當(dāng)壓力≥2倍單樁承載力時(shí)，可停壓。

1.9 截樁

如需截樁，應(yīng)有確保截樁后管樁質(zhì)量的措施。樁壓好后樁頭高出的部分應(yīng)及時(shí)截除，避免機(jī)械碰撞或?qū)额^用作拉錨頭。嚴(yán)禁使用大錘砸，應(yīng)先將不需要截除的樁身端部用鋼抱箍筋抱緊，然后沿鋼箍上緣鑿槽打穿后，用錘打下，用氣割法切斷鋼筋。清土和截樁時(shí)，不得造成樁頂標(biāo)高以下樁身斷裂和擾動(dòng)樁間土。自標(biāo)高2.8 m處開始施工樁及樁帽。樁帽間橫斷面方向以C25混凝土及鋼筋網(wǎng)片連成整體。管樁樁帽要采用挖坑施工，不應(yīng)在路基填筑面上立模澆筑。

2 預(yù)應(yīng)力管樁作為管線軟基基礎(chǔ)的優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 預(yù)應(yīng)力管樁作為軟基處理的優(yōu)點(diǎn)

（1）管樁采用現(xiàn)代化工廠預(yù)制，高速離心成型、高溫高壓蒸養(yǎng)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

（2）管樁運(yùn)輸方便，施工現(xiàn)場容易擺放，無須現(xiàn)場備料制作，無砼料攪拌、泥漿等污染源，對工地及周邊環(huán)境環(huán)保無污染。

（3）管樁樁身混凝土強(qiáng)度高，加上有一定的預(yù)應(yīng)力，粘土、粉土、砂土、卵石礫石、碎石、強(qiáng)風(fēng)化和全風(fēng)化巖等各種土層均可進(jìn)行設(shè)計(jì)使用，適用范圍廣。

（4）管樁的規(guī)格型號多，直徑從φ300～φ1 200 mm，樁長從6～15 m不等，搭配方式比較靈活，同時(shí)在接長上，也可以高效便捷地進(jìn)行處理，避免受到外界因素的影響。

（5）施工工藝較為簡便、直觀，機(jī)械化程度高，可采用靜壓或錘擊設(shè)備，靜壓無噪音無污染，錘機(jī)穿透力強(qiáng)，可根據(jù)土層進(jìn)行選擇，沉樁質(zhì)量可在施工中直接反映，便于監(jiān)理和業(yè)主單位對施工進(jìn)行監(jiān)控，施工質(zhì)量容易保證。

（6）工期較短，對場地的面積要求不大，場地達(dá)到三通一平即可施工，施工可送樁最大送深達(dá)8 m，可通過送樁施工樁基再開挖基坑，避免雨季開挖基坑導(dǎo)致延誤工期等問題出現(xiàn)。

（7）管樁施工完畢后根據(jù)土層情況，只需等待7～20 d便可進(jìn)行檢測，有利于下一道工序的施工。

2.2 預(yù)應(yīng)力管樁作為軟基處理的缺點(diǎn)

管樁抗彎剛度較差，施工時(shí)接樁質(zhì)量較難控制，在某些土層中沉樁困難，特別是在軟弱地基中使用時(shí)，打樁過程中的擠土效應(yīng)、施工過程中的端板焊接不良、重型施工機(jī)械的行走碾壓、基坑邊坡失穩(wěn)和挖土不當(dāng)?shù)仍颍菀资构軜冻霈F(xiàn)傾斜、偏位以及斷樁等質(zhì)量問題。

3 施工中質(zhì)量控制及檢測

3.1 小應(yīng)變測試法

竣工之后，就需要馬上對樁基當(dāng)中的10%數(shù)量進(jìn)行小規(guī)模的小應(yīng)變測試，進(jìn)而掌握當(dāng)下樁的穩(wěn)定性與質(zhì)量性。

（1）傳感器的安裝：在傳感器的安裝過程中，首先需要保障傳感器的軸線與樁身的縱軸線可以保持平衡的關(guān)系。其次，傳感器與樁身之間的連接上，還需要保持良好的處理方式，降低材料之間的厚度，同時(shí)當(dāng)完全固化之后，進(jìn)行科學(xué)合理的檢測以及分析。同時(shí)傳感器的位置選擇上，要安裝到基樁平面的中心位置上。

（2）現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集：在進(jìn)行檢測之前，還需要對設(shè)備進(jìn)行全面的檢測與分析，保障在使用中可以發(fā)揮出應(yīng)有的性能。例如可以使用能產(chǎn)生低頻的力錘，在現(xiàn)場進(jìn)行激振式的處理，并保障接收的過程中，可以全面達(dá)到應(yīng)有的處理效果。在每一個(gè)樁基的檢測過程中，都需要進(jìn)行3次以上的測試與評估。

3.2 樁基靜載試驗(yàn)

基于設(shè)計(jì)方面的實(shí)際要求，需要對5%數(shù)量的樁進(jìn)行樁基的靜載試驗(yàn)分析，這樣就可以通過試驗(yàn)的方式，了解到當(dāng)下樁基的實(shí)際承載力。靜載試驗(yàn)的過程中，通常都會(huì)采用慢速維持荷載法，或者在沒有特殊要求的情況下，使用單循環(huán)加載試驗(yàn)的方式。

在進(jìn)行試驗(yàn)的過程中，使用的試驗(yàn)加載裝置，要結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際試驗(yàn)情況，進(jìn)行針對性的壓重平臺(tái)裝置，同時(shí)保障使用的錨樁承載梁反力裝置，或者使用的錨樁壓重聯(lián)合反力裝置，可以發(fā)揮出應(yīng)有的作用。在測試的過程中，需要保障儀表的準(zhǔn)確性，其次則是保障基準(zhǔn)梁可以在一段上進(jìn)行自由的移動(dòng)。

加載方法：在加載方法的選擇上，則是讓加載中心始終與試樁軸線保持一致，同時(shí)加載的過程中，能夠進(jìn)行分級處理，使其荷載可以保持一個(gè)良好的穩(wěn)定性。其次，在加載的過程中，避免荷載超過每級當(dāng)中的實(shí)際規(guī)定值，同時(shí)也相應(yīng)地保障在方法的使用上可以將重心與試樁的軸線保持一致。

沉降觀測：每級加載的觀測時(shí)間規(guī)定為每級加載完畢后，每隔15 min觀測1次，累計(jì)1 h后，每30 min觀測1次。

4 結(jié)束語

總之，靜力壓樁作業(yè)過程施工，以樁端高程控制為主，貫入度做校核，對臨時(shí)支護(hù)設(shè)施做好相應(yīng)的驗(yàn)算，樁位偏差，直樁垂直度符合標(biāo)準(zhǔn)才能保證管樁在結(jié)構(gòu)中發(fā)揮相應(yīng)的承載作用。