預應力管樁在深層淤泥質軟土中的應用

許鵬飛 蔡 輝 黨國濤

（西安墻體材料研究設計院有限公司，陜西 西安 710061）

預應力管樁是由先張法預應力工藝和離心成型制成的空心狀混凝土預制構件[1]，因其具有強度高、承載力大、抗彎抗裂性能好、適應多種地基條件等優點，被廣泛應用于提高不良地基的承載力[2]。在我國東南沿海地區廣泛分布有淤泥質軟土地基，處理好軟土地基對提高工程質量和安全性是必不可少的。本文結合案例工程，采用靜壓預應力管樁的施工方法處理淤泥質軟土地基，并嚴格控制施工技術，確保淤泥質地基的加固效果和整體承載性能。

1 工程概況

浙江臺州沿海某產業園項目位于三門縣六敖鎮，場地北側為灘涂，南側為堤壩。擬建場地地貌單元屬濱海積平原，屬對建筑抗震不利的穩定性差場地，場地30m左右深度范圍內以素填土及淤泥質黏土為主，具有含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低、靈敏度高的特點，稍受外力作用就會發生擾動，且擾動后強度顯著下降，地基承載力小，故不宜采用天然基礎，建議采用預應力管樁基礎。

依據勘察報告，場地現狀為灘涂，上覆素填土，結合區域地層層序劃分為以下工程地質層，施工現場典型地層剖面如圖1所示，主要地層參數見表1。

（1）素填土：雜色，松散，濕～飽和，組成成分以塊石、碎石、砂性土和黏性土為主，層厚0.00m～6.90m。

（2）淤泥質黏土：灰色，流塑，稍具腥臭味，切面稍光滑，干強度高，韌性高，局部為淤泥及淤泥質粉質黏土，層厚15.80m～23.90m。

（3）淤泥質粉質黏土夾粉土：灰色，流塑，局部軟塑，切面稍光滑，搖振反應局部析水，干強度中等，韌性中等。粉土呈透鏡體狀夾雜其中，分布無規律，局部為粉質黏土，層厚5.50m～15.30m。

（4）粉質黏土：灰黃色，軟可塑，局部硬可塑，切面稍光滑，干強度中等，韌性中等，局部含有粉土、粉砂，層厚0.00m～6.40m。

（5）圓礫：淺灰色，稍密～中密，飽和，顆粒磨圓度較高，多呈亞圓狀母巖成分為火山巖，強風化-中等風化狀，粒徑＞20mm約占14%，2mm～20mm約占41%，砂粒含量約占29%，余為粉黏粒充填，膠結一般，粒徑一般不超過80mm，層厚2.00m～6.50m。

表1各地層參數情況

2 復合地基計算理論

采用管樁施工方法的淤泥質軟土復合地基，其承載力特征值應通過復合地基豎向抗壓載荷試驗或者綜合單樁豎向抗壓載荷試驗和樁間土地基豎向抗壓載荷試驗加以確定，也可以按照式（1）得到[3]：

式中fspk-復合地基承載力特征值，kPa；

βp-樁體豎向抗壓承載力修正系數；

m-復合地基置換率；

Ra-單樁豎向抗壓承載力特征值，kN；

Ap-單樁截面積，m2；

圖1現場典型地層剖面圖

βs-樁間土地基承載力修正系數；fsk-樁間土地基承載力特征值，kPa。

其中，單樁豎向抗壓承載力特征值Ra應通過現場載荷試驗確定。

3 施工要點

在軟基等特殊地質條件下，預應力管樁施工技術復雜，若采取錘擊法施工易造成沉樁過程中管樁破損，故本次案例工程采用靜壓預應力管樁的施工工藝[4]。具體流程為：施工前準備→測量定位→樁機就位→吊樁、插樁→樁身對中調直→靜壓沉樁→接樁→再靜壓沉樁→成樁→檢查驗收。

（1）在靜壓沉樁施工前，做到場地整平，保證場地滿足樁基工程的施工要求；做好工程定位，利用全站儀、激光鉛垂儀等設備，精確測量放線。對施工區域內可能遺留的地下舊基礎或障礙物等，確定其位置，保證其不影響樁基施工，若有影響，應在設計時提前避讓或施工時進行清理。

（2）為滿足項目主體荷載，確定樁基設計等級為丙級，樁徑D為400mm，管樁樁號為PC400-95-AB-10、12、14，端樁持力層為圓礫，有效樁長H約為34m～39m（對照勘察報告根據持力層調整埋深），單樁豎向承載力特征值不小于400kN。施工前，成品預制管樁應按選定的標準圖或設計圖，對其外觀質量進行檢驗，是否存在樁身合縫漏漿、露筋、表面裂縫、端板平整度及坡口高度、樁端空洞等問題。

（3）液壓靜力壓樁機（如圖2所示）就位時，應保證壓樁機中心線和樁位中心線一致。根據現場施工場地的實際情況，靜壓預制管樁前采用同尺寸的鋼管樁進行預壓，壓至樁頭高出地表2m左右，拔出換成預應力管樁靜壓，以此減小預制管樁的破損率。在靜壓沉樁過程中，采用兩臺全站儀，同時在兩個側面進行觀察，校正控制樁身的垂直度，然后再進行沉樁。第一節樁下壓時垂直度偏差不應大于0.5%，待第一節管樁壓入后，樁頭高出地表宜為0.5m～1m。

圖2 液壓靜力壓樁機

（4）接樁前，應根據該承臺樁位的實際打樁情況和所處的地質條件進行配樁，以使達到最優配樁和有效樁長的要求，降低成本。兩樁對接處用鋼絲刷將多余泥土清潔干凈，上下節樁應保持順直且兩樁偏差少于2mm，并保證上節樁的垂直度偏差不超過0.5%。焊接過程由兩人同時在樁四周對稱進行，采用二氧化碳氣體保護焊分層施焊，焊接層數至少要有兩層及以上，焊縫應飽滿、連續，不得有咬邊、夾渣、焊瘤等施工缺陷，第一層焊完后用小錘敲掉焊渣，再進行第二層的施焊[5]。

（5）送樁過程中，保證壓樁機中心線和樁位中心線始終保持一致，并控制樁身垂直度，直至達到設計標高。宜將每個樁位的樁一次性連續壓到底，且最后一節有效樁長不宜小于5m。在此過程中，樁機壓力表數值升高，但樁身未下沉，有可能遇到較硬土層，應立即停止壓樁施工，防止樁頭破碎。

（6）根據工程設計和規范要求，樁基施工結束后應進行樁身質量檢測，保證管樁施工質量達到工程施工要求。首先，通過低應變反射波法檢驗樁身結構的完整性，判斷樁身缺陷位置、施工樁長等，抽檢數量不應少于總樁數的20%，且不應少于10根；然后通過單樁靜載荷試驗進行承載力驗收檢測，對獨立承臺樁，每承臺檢測的樁數不得少于50%。經檢測，樁基質量基本完好，承載力等其他各項指標均達到設計圖紙和規范要求，對未達到要求的樁基已進行補強措施。

4 施工過程中遇到的問題

（1）施工過程中遇到堅硬土層，使管樁未達到設計標高深度。在確定該管樁承載力符合工程施工要求后，對突出地面的部分樁身進行截樁，截樁不應采用人工鑿樁或電焊切割鋼筋的方法，可采用混凝土切割器、液壓緊箍式切斷機、液壓千斤頂式截樁器等，確保質量。

（2）施工過程中遇到堅硬障礙物、含陡傾斜角的土層等，造成靜壓管樁樁身傾斜或偏位的問題。若樁身傾斜，且入土深度不大，可拔出再壓；若管樁偏位，需要擴大樁基承臺的面積，并應滿足構造要求和基礎承載力的要求。

（3）根據低應變樁基完整性檢測報告，存在樁身結構有明顯缺陷的管樁。低應變樁基動測波形圖如圖3所示，由圖可知，樁身在6.90m、9.19m和9.34m存在明顯缺陷，為三類樁，應及時采取補強措施，如在管樁芯中放入鋼筋籠，深度需超過受傷部位深度不小于2m，然后澆筑微膨脹混凝土。

圖3 低應變樁基動測波形圖

5 結語

針對深層淤泥質軟土等特殊軟基地質條件下的工程施工，采用預應力管樁施工效率高、周期短，且豎向承載力滿足設計要求，同時靜壓管樁施工效果良好，施工過程中嚴格控制施工技術要點，可有效預防裂樁、斷樁等問題，充分保證工程整體施工質量，有利于該施工技術在深層淤泥質軟土地基工程中的應用。