預(yù)應(yīng)力管樁樁基施工中相關(guān)問題分析與應(yīng)對措施

周 勇

（江蘇中郡建設(shè)有限公司，江蘇 南京 210000）

前言

預(yù)應(yīng)力管樁樁身牢固可靠，性能穩(wěn)定，承載力高，造價(jià)低，應(yīng)用于施工時(shí)工期短，這些優(yōu)點(diǎn)使其越來越廣泛的應(yīng)用于工程建設(shè)領(lǐng)域中。從工程實(shí)踐來看，混凝土預(yù)應(yīng)力管樁與傳統(tǒng)的沉管灌注樁、鉆孔灌注樁和現(xiàn)場預(yù)制方樁相比，管樁具有良好的貫入性、抗震性及抗沖擊疲勞性，并在工程中得到了充分體現(xiàn)，樁基的工程質(zhì)量也因此大為提高。但在實(shí)際施工中，特別是近年來對預(yù)應(yīng)力管樁的檢測過程中，發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力管樁也存在一些問題。進(jìn)行這些常見問題的分析及處理，對合理應(yīng)用預(yù)應(yīng)力管樁具有一定的參考和借鑒作用。

1 預(yù)應(yīng)力管樁樁基施工中相關(guān)問題的探討

1.1 根據(jù)勘察報(bào)告提供的地質(zhì)情況，某辦公樓的柱基等采用樁基礎(chǔ)，樁采用預(yù)應(yīng)力圓管樁，樁徑500 mm，樁長約24 m；根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》計(jì)算，單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk約為1450kN。副樓的柱基和地坪擬采用樁基礎(chǔ)，樁采用預(yù)應(yīng)力圓管樁，樁徑500 mm，樁長約15 m；單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk約為650kN。在之后的沉樁施工過程中，發(fā)生嚴(yán)重的擠土效應(yīng)現(xiàn)象。

土體內(nèi)部的靜力平衡關(guān)系在進(jìn)行擠土沉樁時(shí)會(huì)被打破，這就導(dǎo)致了土體的一系列不良的反應(yīng)。（1）底面隆起，土體在水平方向產(chǎn)生推移。地面承受壓力的能力是有限的，尤其是在沉樁密度很大條件下，當(dāng)有遠(yuǎn)大于其抗壓能力的沖擊力進(jìn)行擠壓時(shí)，就會(huì)造成土體的破壞隆升，沉樁周圍土體破碎、產(chǎn)生水平方向的位移。隨著施工的不斷進(jìn)行，土體的破壞隨之加劇，大量土被不斷擠出，最終導(dǎo)致土層穩(wěn)定性消失殆盡；（2）土體孔隙中出現(xiàn)超靜孔隙水壓力。在擠土沉樁時(shí)，上層的土體會(huì)不斷隆起擠出，但是深層的土體由于受到上部土體的覆蓋壓力而不能隆升，這樣就導(dǎo)致了土體不斷的受到擠壓，土中的孔隙水壓力不斷升高，形成超靜孔隙水壓力。超靜孔隙水壓力具有極大隱患，它們在軟土中消散的很慢，往往會(huì)需要幾個(gè)月的時(shí)間；（3）在沉樁后期階段，超靜孔隙水壓力會(huì)慢慢消散，但是此時(shí)土體中有效應(yīng)力已經(jīng)增大，土體產(chǎn)生新的固結(jié)，地面沉降，土體中負(fù)摩阻力增大，不利于樁基的施工。

總結(jié)本地區(qū)多年來在擠土樁施工個(gè)的工程實(shí)踐，采用以下方面的技術(shù)措施，可有效地減少或防治擠土樁在沉校時(shí)產(chǎn)生的擠土效應(yīng)。

（1）預(yù)鉆孔沉樁工藝。此方法亦可稱為“鉆沉法”，具體的技術(shù)流程是現(xiàn)在地面樁位鉆孔，然后講預(yù)制方樁或者預(yù)應(yīng)力管樁插入鉆孔之中，再把樁用打樁機(jī)打入或者壓入到設(shè)計(jì)標(biāo)高深處。對于預(yù)鉆孔的孔徑要格外的注意，一般來說應(yīng)該約比樁徑或方樁對角線小5-10公分，而孔深的確定要依據(jù)樁距和土的密實(shí)度、滲透性等條件綜合確定，通?？咨顬闃堕L的1/3-1/2，在施工時(shí)要邊鉆孔邊沉樁。

（2）科學(xué)的沉樁順序。沉樁順序的不同對擠土有著較大的影響，擠土情況的程度常因沉樁順序的不同而有著很大的區(qū)別。據(jù)此，在進(jìn)行沉樁施工時(shí)，應(yīng)該背離要保護(hù)的鄰近建筑物由邊向遠(yuǎn)處沉樁，這樣才能避免傷及周圍的建筑物。

（3）控制沉樁速率。由前面分析提到的，沉樁時(shí)會(huì)產(chǎn)生擠土效應(yīng)，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生超靜孔隙水壓力，此壓力危害較大切消散較慢。如果我們施工時(shí)，在較短的時(shí)間內(nèi)打入大量樁，就會(huì)使得超靜孔隙水壓力迅速集聚增大，導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。因此，在施工時(shí)，必須控制沉樁速率，通常每天的沉樁數(shù)量為12根左右。如果有特殊情況，比如施工損害鄰近建筑物的事件發(fā)生，就應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況再次調(diào)整沉樁速率，確保工程安全及使用正常。

1.2 某建筑大廈建筑面積3.2萬平方米，建筑高度45.5米，地上13層。該建筑結(jié)構(gòu)為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，柱下為獨(dú)立承臺(tái)，電梯井下為后筏板式承臺(tái)，PHC預(yù)應(yīng)力管樁就在這些承臺(tái)下面，管樁有效長度為57米，樁尖持力層為粉質(zhì)粘土層，單樁承載力極限值為4130kN，總樁數(shù)為337根。承臺(tái)下設(shè)混凝土墊層和片石墊層，基坑實(shí)際挖深約為3米。地下水位在地表下約0.8米處，屬于潛水型。

施工時(shí)先采用靜壓沉樁方法沉入15根PHC工程樁，其中三根為靜載試驗(yàn)樁，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，三根全部合格。而后采用靜壓沉樁方法完成全部337根工程樁施工。然后進(jìn)行基坑挖深工作，基坑全部開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高，混凝土墊層施工完畢，但是發(fā)現(xiàn)部分工程樁偏位和樁頂嚴(yán)重傾斜，最大偏位達(dá)到1米，樁頂傾斜高差最大達(dá)到8公分。經(jīng)過細(xì)致測試統(tǒng)計(jì)，傾斜樁占到全部樁數(shù)的16.9%

分析本工程管樁傾斜位移的原因，第一就是基坑挖土沒有分層開挖，而是倒退式一步挖完為止，應(yīng)該采取的措施就是卸土回填，形成小于二十度的臺(tái)階式土坡。第二就是流塑狀的土體被擾動(dòng)的十分嚴(yán)重，337根預(yù)應(yīng)力管樁沉入土中，擠土效應(yīng)很大，加上重量超過500噸的樁機(jī)來回走動(dòng)在軟土上的影響，使得問題變得更加嚴(yán)重。

根據(jù)此工程樁的傾斜位移情況和靜載試驗(yàn)結(jié)果，最后確定的撞擊加固措施如下。（1）對97根有較大缺陷的管樁，在樁芯中采用C40配6根鋼筋加固，長度至裂縫下兩米深處；（2）擴(kuò)大承臺(tái)并加高加寬地梁，配筋相應(yīng)增大；（3）地上內(nèi)填充墻采用GRC輕質(zhì)墻板，外墻改用粘土多孔磚。

由此工程，可以看出，在今后類似的工程中，我們應(yīng)該注意的教訓(xùn)有：（1）軟土基坑必須分層開挖，遇到暴雨等惡劣天氣時(shí)就要停止開挖，并采取回填成臺(tái)階式土坡的方法，做好地面排水工作，防治工程樁位移；（2）對于有效長度為57米的工程樁，宜采用鉆孔灌注樁，若采用預(yù)應(yīng)力PHC管樁則宜用錘擊法沉樁，避免大噸位配重下的樁機(jī)行走對軟土的擾動(dòng)。

從工程實(shí)踐來看，混凝土預(yù)應(yīng)力管樁與傳統(tǒng)的沉管灌注樁、鉆孔灌注樁和現(xiàn)場預(yù)制方樁相比，管樁具有良好的貫入性、抗震性及抗沖擊疲勞性，并在工程中得到了充分體現(xiàn)，樁基的工程質(zhì)量也因此大為提高。

[1]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).JGJ94-94建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[2]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).GB50007-2002建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，JGJ94-2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2008.