高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)在濱海漫灘地貌中的應(yīng)用

于 亮

(深圳市工勘巖土工程有限公司,廣東深圳518026)

1 工程概況

1.1 工程位置

深圳虛擬大學(xué)園院校產(chǎn)業(yè)化綜合大樓位于深圳市南山區(qū)高新南區(qū)填海六區(qū),科苑南路與學(xué)府路交匯口,學(xué)府路以北,科苑南路以西,總用地面積7771.87m2。擬建1棟平面為L形的研發(fā)與生產(chǎn)綜合大樓,地下一層,地上十層,建筑高度46m。

1.2 場地工程地質(zhì)條件

1.2.1 地形地貌

擬建場地原始地貌單元為后海灣濱海漫灘地貌,后經(jīng)人工填海形成陸地。

1.2.2 地層巖性

場地內(nèi)主要分布的地層有:人工填土層(Qm l)、第四系海相沉積層 (Qm)及第四系殘積層 (Qel),下伏基巖為燕山期粗?；◢弾r (γ53)?，F(xiàn)將各地層巖性特點自上而下分述如下:

(1)人工填土層:素填土,黃褐、灰黃色,為人工填海時回填,含較多碎石塊及建筑垃圾,現(xiàn)已基本完成自重固結(jié)。稍濕,松散狀態(tài),局部稍密,全場分布?；娱_挖時挖除。

(2)第四系海相沉積層:淤泥,深灰、灰黑色,不均勻,局部為淤泥質(zhì)粘土,飽和,流塑～軟塑狀態(tài),該層僅在局部缺失?；娱_挖時挖除。

(3)第四系殘積層:礫質(zhì)粘性土,褐紅、褐黃色,很濕,可塑～硬塑,該層全場地分布。

(4)燕山期粗?；◢弾r:全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化粗粒花崗巖,全風(fēng)化粗?；◢弾r為本工程預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)的持力層。

1.2.3 場地不良地質(zhì)現(xiàn)象

擬建場地發(fā)育淤泥層,處于飽和狀態(tài),孔隙大,壓縮性高,工程力學(xué)性質(zhì)差,在荷載作用下會產(chǎn)生較大的變形。施工預(yù)應(yīng)力管樁時,需保持樁身垂直度,防止管樁偏斜。

1.2.4 場地地下水

場地地下水主要為第四系孔隙潛水及基巖裂隙水,主要靠大氣降水滲入補(bǔ)給,與海水具有一定水力聯(lián)系。地下水對混凝土結(jié)構(gòu)不具腐蝕性,在干濕交替條件下具有弱腐蝕性。

2 預(yù)應(yīng)力管樁設(shè)計參數(shù)

預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)主要采用靜壓法預(yù)應(yīng)力管樁(部分邊樁、角樁采用錘擊法施工),樁徑φ500mm,分為抗壓樁、抗壓兼抗拔樁二種樁型?？箟簶稑抖顺至訛閺?qiáng)風(fēng)化花崗巖層,單樁豎向承載力為2300kPa。平均樁長根據(jù)地質(zhì)資料暫定為L=20.0m?？箟杭婵拱螛稑抖顺至訛閺?qiáng)風(fēng)化花崗巖層,單樁豎向承載力為2300kPa,單樁抗拔承載力350kPa。平均樁長根據(jù)地質(zhì)資料暫定為L=20.0m。

3 預(yù)應(yīng)力管樁施工參數(shù)

樁中心距≤3.5倍樁直徑、排數(shù)≥3排時,采取“跳壓”法施工。焊接接樁完畢后,必須自然冷卻8分鐘后方可繼續(xù)施壓,嚴(yán)禁采用水冷卻和焊接后立即施壓。管樁樁尖采用“平底十字型”鋼樁尖,鋼樁尖制作及焊接符合《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接與驗收規(guī)程JGJ81》。在樁施壓 (打)完畢后,立即往管內(nèi)填灌C30補(bǔ)償收縮砼封底,樁底填灌高度≥2m。

4 預(yù)應(yīng)力管樁施工重點、難點分析

4.1 擠密效應(yīng)

預(yù)應(yīng)力管樁靜壓施工過程中會對周圍土體進(jìn)行排擠,使地基的側(cè)向應(yīng)力增加,從而導(dǎo)致土的密度增加,產(chǎn)生擠密效應(yīng),造成樁身上浮或壓樁困難,施工中需制訂合理的施工順序,最大限度減小管樁擠密效應(yīng)的負(fù)面影響,是施工中的又一管理重點。

4.2 場地地質(zhì)條件較復(fù)雜,樁端持力層標(biāo)高變化大,配樁較困難

管樁樁端持力層設(shè)計為強(qiáng)風(fēng)化層,據(jù)場地勘察資料,強(qiáng)風(fēng)化頂面標(biāo)高為-21.78～16.84m,最大高差約5m,造成管樁長度變化大,給合理配樁造成困難,是施工中的管理難點。

4.3 管樁焊接接樁控制是確保質(zhì)量的難點

本工程靜壓管樁設(shè)計采用焊接接頭技術(shù),其施工過程中對樁身垂直度、端頭板和焊接接縫的質(zhì)量要求較高。如焊接不密實、焊縫不飽滿,將會造成管樁施工中脫節(jié)或出現(xiàn)管樁爛頭;另外,如操作不當(dāng),接頭處有可能出現(xiàn)地下水從接樁位置滲入管樁內(nèi),造成管樁內(nèi)積水而影響管樁的質(zhì)量。因此,管樁焊接質(zhì)量的嚴(yán)格控制,是本次施工的難點。

4.4 邊樁施工距離小

本工程邊樁距基坑壁較近,施工時需采取邊樁器施工,由于邊樁器靜壓力較小,如何保證靜壓力值,確保邊樁施工質(zhì)量是本次施工的難點和重點。

5 施工工藝

5.1 施工工藝流程圖

靜壓預(yù)應(yīng)力管樁施工工藝流程圖如圖1所示。

5.2 施工工藝要點

(1)場地平整

根據(jù)現(xiàn)場的實地踏勘情況,進(jìn)場后首先進(jìn)行施工場地的平整工作,主要為基坑底交工面的清理、平整、硬地處理,滿足運輸車輛通行和機(jī)械移位,為管樁到場后的吊裝堆放及樁機(jī)進(jìn)場后的就位作好充分準(zhǔn)備。場地硬地處理主要鋪墊磚渣,厚度約40～50犮犿；對局部較松軟部位則進(jìn)行換填、壓實處理。

圖1 靜壓預(yù)應(yīng)力管樁施工工藝流程圖

(2)樁位測量定位

根據(jù)樁位平面圖、業(yè)主提供的坐標(biāo)基準(zhǔn)點及高程點,按照樁位進(jìn)行測量放樣。現(xiàn)場測量時,先確定樁位軸線,并經(jīng)業(yè)主代表、現(xiàn)場監(jiān)理等驗收復(fù)核,然后開始測量樁孔位置,并打入拴有樁號的紅布條標(biāo)志釘加入標(biāo)明。

(3)樁機(jī)進(jìn)場及安裝就位

靜壓樁機(jī)由專門的大型平板車運輸進(jìn)場,由吊車卸車,作業(yè)時設(shè)專人指揮。

(4)管樁的吊運及堆放

管樁吊運采用專用吊鉤起吊,輕吊輕放,避免劇烈碰撞。疊層堆放管樁時,在垂直于管樁長度方向的地面上設(shè)置2道耐壓的長木枋或枕木,疊層層數(shù)不宜超過3層。

(5)樁尖的焊接

本工程采用平底十字型鋼樁尖,焊接連接。樁尖與管樁圍焊封閉,焊縫厚度為6mm,焊縫要連續(xù)飽滿。焊好后的樁接頭自然冷卻后才可以繼續(xù)施壓,焊頭自然冷卻時間不小于6min,嚴(yán)禁用水冷卻或焊好后即壓,以免焊縫接口變脆而被打裂。

(6)靜力壓樁

壓樁是通過主機(jī)的壓樁油缸伸縮之力將樁壓入土中,每一次下壓,樁的入土深度為1m,然后輪夾→上升→再夾→再壓,如此反復(fù),直至將一節(jié)樁壓入土中。壓樁時,從兩個互成90°角的方向設(shè)立吊錘線,派專人校核樁身垂直度,以防止壓樁時引起樁尖遇到地下不明物或其它原因發(fā)生樁身傾斜。

(7)焊接接樁

當(dāng)需要接長樁管時,其入土部分的樁頭高出地面0.5～1.0m。接樁采用焊接,焊接時先在坡口周圍上對稱點焊4～6點,待上下樁節(jié)固定后,再分層施焊,施焊由兩個焊工對稱進(jìn)行。焊好后的樁接頭應(yīng)自然冷卻方可繼續(xù)錘擊,自然冷卻時間不宜少于8min,嚴(yán)禁用水冷卻或焊好后即打。

(8)送樁

因設(shè)計樁頂標(biāo)高不一,部份樁需送樁,最大送樁深度為1m。送樁采用專用送樁器,送樁器用鋼板制作,長約7m。操作時,先吊起送樁器,送樁器的下端面緊挨上管樁的端面,中心線對齊,保證垂直度滿足要求后再加壓,直到送樁至設(shè)計標(biāo)高。

(9)穩(wěn)樁

當(dāng)壓樁力已達(dá)到兩倍單樁豎向承載力特征值或樁端已到達(dá)持力層時,隨即進(jìn)行穩(wěn)壓。當(dāng)樁長小于10m時,穩(wěn)壓5次,貫入度值不超過20mm;其余的樁穩(wěn)壓3次,貫入度值不超過25mm。

(10)截樁

施工完成后,按設(shè)計樁頂標(biāo)高對樁進(jìn)行截樁處理。截樁采用專門的據(jù)樁器,由專門人員操作。嚴(yán)禁采用大錘橫向敲擊截樁或強(qiáng)行反拉截樁。

(11)樁底封底混凝土澆筑

終樁后立即往樁孔中灌注入不小于2m高的C30混凝土進(jìn)行封底?；炷练獾浊?檢查孔底是否存在積水現(xiàn)象;如出現(xiàn)積水,則排除孔水積水后再進(jìn)行混凝土封底施工。樁底封底混凝土每臺班按規(guī)定留取砼試件。

6 施工結(jié)果

本次施工完成錘擊樁58條,靜壓樁266條。施工完成后,根據(jù)建設(shè)、監(jiān)理、檢測、質(zhì)監(jiān)、設(shè)計、勘察等單位的意見,按照相關(guān)規(guī)定要求,確定了檢測方法及數(shù)量、樁號。具體檢測情況如下:

(1)根據(jù)相關(guān)檢測規(guī)范,本次小應(yīng)變應(yīng)檢測樁137根,實檢137根,經(jīng)檢測:判定Ⅰ類樁128根,Ⅱ類樁9根,Ⅰ類樁占檢測的93.4%,沒有Ⅲ、Ⅳ類樁。已檢樁樁身完整性符合設(shè)計及規(guī)范要求。

(2)靜載試驗分錘擊和靜壓兩種工藝檢測。

①錘擊樁:靜載試驗抗拔應(yīng)檢測3根,實際檢測3根;豎向抗壓應(yīng)檢測2根,實際檢測2根;已檢樁承載力滿足設(shè)計及規(guī)范要求。

②靜壓樁:靜載試驗抗拔應(yīng)檢測3根,實際檢測4根;豎向抗壓應(yīng)檢測2根,實際檢測3根;已檢樁承載力滿足設(shè)計及規(guī)范要求。

單位工程達(dá)到施工合同約定的工程質(zhì)量合格等級,評定合格。

7 結(jié)束語

預(yù)應(yīng)力管樁以其成本低、效率高、對周圍環(huán)境影響小等優(yōu)點被建筑工程廣泛采用。特別是在廣東沿海地區(qū),對于濱海漫灘地貌中,下臥較厚淤泥層,采用鉆、沖孔樁基較難成孔,人工挖孔樁危險性較大等因素,預(yù)應(yīng)力管樁有著其獨特的優(yōu)勢。然而,對于遇到強(qiáng)風(fēng)化硬夾層、場地內(nèi)孤石等情況往往容易造成沉樁困難甚至斷樁等質(zhì)量事故的發(fā)生,須謹(jǐn)慎采用。