論軟弱地基管樁基礎(chǔ)施工時(shí)管樁保護(hù)技術(shù)

黃美佳

【摘要】通過分析和實(shí)例應(yīng)用，介管樁保護(hù)技術(shù)的設(shè)計(jì)和施工方法。

【關(guān)鍵詞】排水固結(jié)、側(cè)向擠壓力、軟弱土、堆載預(yù)壓、送樁

近年來，在廣東省沿海地區(qū)，高層或小高層建筑的基礎(chǔ)多采用預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，該類基礎(chǔ)具有質(zhì)量可靠、施工工期短、工程造價(jià)較低、技術(shù)可行性高等優(yōu)點(diǎn)，因此該類基礎(chǔ)形式在較短的時(shí)間內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。然而預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)存在抗側(cè)壓能力較差的特點(diǎn)，沿海地區(qū)場地軟弱地基情況十分普遍，一些填海區(qū)，軟塑～流塑狀淤泥層厚達(dá)數(shù)米至十幾米，當(dāng)在此類土層采用預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)時(shí)，由于地基土層過軟，其對管樁樁身上段的保護(hù)作業(yè)太弱，嚴(yán)重者甚至失去對樁身的保護(hù)，當(dāng)進(jìn)行樁基和土方施工時(shí)，由于樁側(cè)土壓力原有平衡狀態(tài)因施工過程而被改變，樁身往往因此受到側(cè)向力的破壞或威脅，本人在從事的多個(gè)工程項(xiàng)目中不同程度地遇到上述情況的出現(xiàn)，給工程施工帶來不利。為此我們在該類工程施工中，分析事故原因，逐步總結(jié)出了一套保護(hù)管樁的技術(shù)措施。下面是本人在此方面的一些淺顯思考、分析和總結(jié)，在此與供同行探討。

一、管樁破壞因素分析

導(dǎo)致管樁側(cè)向破壞主要有以下因素：

1、管樁施工過程中樁機(jī)行走對先行施工樁的側(cè)向擠壓；

2、后沉樁對先行施工樁的側(cè)向擠壓；

3、土方因開挖后樁側(cè)土壓自身平衡的改變，形成對樁身的側(cè)向擠壓力；

4、開挖土方時(shí)車輛、施工機(jī)械對樁身形成的附加側(cè)壓力；

5、土方堆放對樁身形成的附加側(cè)壓力；

6、直接機(jī)械破壞（機(jī)械碾壓、碰撞等）；

7、特殊情況下的地下水作用。

二、設(shè)計(jì)處理措施

采取科學(xué)合理設(shè)計(jì)處理措施，是對管樁最為有效的保護(hù)措施，這里提的設(shè)計(jì)措施主要有兩個(gè)方面：

一是：提高管樁的抗側(cè)壓能力，如：選用厚壁管樁等；

二是：改善地基土力學(xué)性能，對軟弱土層實(shí)施加固。對于大厚度軟塑～流塑狀淤泥土層，在條件可行的前提下，采取排水固結(jié)法是經(jīng)濟(jì)性和有效性均較好的處理方法，一般采用插板排水和堆載預(yù)壓相結(jié)合的方法實(shí)施之。

上述兩措施均有一定的局限性，讓我們來分析這些措施實(shí)施的可能性和有效性：

首先分析提高管樁的抗側(cè)壓能力：理論上管樁的抗側(cè)壓力提高到足夠。則管樁在土方施工時(shí)將不會因施工導(dǎo)致樁基的損壞，但實(shí)際應(yīng)用時(shí)，由于預(yù)應(yīng)管樁的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，樁身的抗側(cè)壓力很難獲得大的提高，管樁直徑和壁厚尺寸均受到一定的控制，通常直徑 小于600mm，壁厚小于150mm，突破常規(guī)尺寸的管樁其技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均不合理，施工機(jī)械設(shè)備性能也受到限制，故提高管樁的抗側(cè)壓能力只能是一個(gè)輔助性措施。

其次分析改善地基土力學(xué)性能：這一措施若得以實(shí)，對管樁的保護(hù)將產(chǎn)生較大程度地有利影響，同時(shí)還將較大程度地提高管樁承載能力，減少后期地基和地面沉降值，對工程十分有利，是設(shè)計(jì)人員應(yīng)該首選的處理措施之一。然而，改善地基土力學(xué)性能，無論采取何種方案均面臨三個(gè)問題，一是經(jīng)濟(jì)問題，二是技術(shù)問題，三是時(shí)間問題，三者的統(tǒng)一決定了措施的可行性、可靠性和合理性。一般來講，當(dāng)軟土層厚度較?。ㄐ∮?M）時(shí)不宜考慮采取地基改善或加固處理措施。當(dāng)軟土層厚度較大（小于10M）時(shí)，應(yīng)考慮采取地基改善或加固處理措施。軟土層厚度在5M～10M之間時(shí)，應(yīng)在選取考慮采取或不采取地基改善或加固處理措施進(jìn)行方案比較。對于采取插板排水，堆載預(yù)壓方案處理軟土地基，由于排水固結(jié)過程緩慢，一般 須要一年以上的時(shí)間方可達(dá)到較好效果，我們在沿海地區(qū)進(jìn)行的軟地基處理，從在插板排水施工開始至施工完成，地基沉降量約這總設(shè)計(jì)沉降量的30%，也就是說70%的沉降須待堆載預(yù)壓數(shù)月甚至更長時(shí)間后才能完成，這對于工期要求緊，投資周期短的項(xiàng)目是難于承受的。為縮短處理工期，我們將自然堆載預(yù)壓，改為堆載重型振動式碾壓，取得了一定的效果，經(jīng)過二至三遍碾壓，排水固結(jié)沉降量可達(dá)到總量的85%左右，基本效果是利用原處理工期30%的時(shí)間，完成近90%的處理目的。我們的具體做法是，堆載歌載50%（減少原設(shè)計(jì)堆載厚度50%）后，用重型振動式壓路機(jī)在堆載面反復(fù)碾壓二至三遍，碾壓能量是備余堆載能量的兩至三倍。

三、施工處理措施

無任設(shè)計(jì)有無采取相應(yīng)措施，當(dāng)在該類場地進(jìn)行樁基和土方施工時(shí)，均須采用有效的針對性技術(shù)措施，以下是我們在施工中根椐不同工程條件情況，逐步總結(jié)的幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)：

1、管樁施工時(shí)避免樁機(jī)行走擠壓措施

（1）管樁施工應(yīng)盡可能將樁送至設(shè)計(jì)承臺底標(biāo)高，及時(shí)根椐沉樁情調(diào)節(jié)器整配樁，減少高出設(shè)備作業(yè)面樁數(shù)量，避免樁機(jī)行走時(shí)對樁頂產(chǎn)生機(jī)械損壞；

（2）當(dāng)樁頂標(biāo)高高出地面時(shí)應(yīng)采取多次鋸樁措施，及時(shí)將樁頭鋸至顧面以下標(biāo)高，避免樁機(jī)行走時(shí)對樁頂產(chǎn)生的機(jī)械損壞；

（3）采用靜壓樁機(jī)施工的應(yīng)確保樁機(jī)行走工作表面的足夠承載力，一般情況下應(yīng)設(shè)置800至1000mm的片石或塊石墊層，避免發(fā)生沉機(jī)和陷機(jī)；必要時(shí)增設(shè)厚鋼板鋪墊。

2、管樁施工時(shí)樁間防擠壓措施

（1）先施工邊樁各密集區(qū)域的管樁，后施工較疏松區(qū)域的管樁，并有序進(jìn)行跳壓或跳打施工；

（2）在配樁時(shí)應(yīng)盡量將管樁接頭設(shè)置在工作地面5M以下，短樁在下，長樁在上，嚴(yán)格控制接樁質(zhì)量；

（3）局部處于條件差區(qū)域的樁可采用跳沉樁先進(jìn)行樁芯灌注（加筋全樁身灌芯）特殊處理措施；以提高先行施工樁的抗側(cè)村能力。

3、對于普通承臺基坑土方施工，主要采取以下措施實(shí)施對管樁的保護(hù)：

（1）挖斗應(yīng)避免直接碰撞管樁；

（2）樁邊（周邊2M范圍以內(nèi)）的土方盡量對稱開挖，樁周側(cè)土面對面高差應(yīng)控制在較小范圍（一般控制在1m以內(nèi)）；

（3）挖掘機(jī)的行走和停止均應(yīng)避免對管樁形成過大側(cè)向擠壓，當(dāng)管樁一側(cè)土已挖去，挖掘機(jī)在另一側(cè)行走或停止時(shí)應(yīng)保持一定的安全距離（一般不少于管樁側(cè)土面高差的4倍）；

（4）基坑邊臨時(shí)堆土應(yīng)距坑邊一定的安全距離（坡腳距坑邊距離一般應(yīng)大于3m，且堆土坡為45度斜面不高于5m）；

4、對于較深的核心筒承臺基坑土方施工，主要采取以下措施實(shí)施對管樁的保護(hù)：

（1）核心筒承臺基坑土方施工前，其前方和兩側(cè)的承臺基坑施工應(yīng)完成，避免核心筒承臺基坑土方開挖完成后挖掘機(jī)再次在坑邊行走，形成對基坑的不利影響；

（2）核心筒承臺基坑土方開挖前對深坑范圍采取局部加固或垂直支護(hù)方案（如多排砼攪拌樁方案、鋼板樁支護(hù)方案）。

（3）核心筒承臺基坑土方采取分層開挖，通常第一層開挖上部2m深土方，挖掘機(jī)從外側(cè)采取放坡措施；開挖承臺區(qū)域的上部2m深土方后，截去外露管樁，挖掘機(jī)再下至-2m的工作面，進(jìn)行加深區(qū)域的承臺基坑土方開挖；

（4）采用長臂挖掘機(jī)進(jìn)行承臺基坑開挖，挖掘機(jī)距基坑邊應(yīng)保持一定的安全距離，一般挖掘機(jī)距基坑邊距離須大于2.5m，基坑邊臨時(shí)堆土應(yīng)距坑邊大于5m，且不高于3m；

（5）開挖前應(yīng)完善應(yīng)急預(yù)案，準(zhǔn)備應(yīng)急材料、工具（包括：槽鋼、砂包、鋼板、方料等），并安排專業(yè)監(jiān)測人員進(jìn)行基坑監(jiān)測，發(fā)性不利情況，及時(shí)反映、及時(shí)處理。

5、加強(qiáng)基坑降排水措施，盡可能采用有效的降排水方案，如：設(shè)置排水明溝、肓溝、集水井、輕型井點(diǎn)降水系統(tǒng)或深井降水系統(tǒng)；力爭在樁基礎(chǔ)和土方開挖前盡可能改善軟土力學(xué)性能，避免在施工過程中地下、地表水侵入土層，導(dǎo)致土層力學(xué)性能的惡化。

在近期的多個(gè)類似工程施工中（如：深圳市曦灣華府、深圳市太古城花園、珠海市嶺南明珠華庭、珠海明月灣等工程），我們針對性的采取了有效的技術(shù)和管理措施，較為成功地實(shí)施了對管樁的保護(hù)，獲得有關(guān)同行的稱贊。

總結(jié)：當(dāng)項(xiàng)目為處于復(fù)雜條件下的軟弱地基管樁基礎(chǔ)時(shí)，應(yīng)從設(shè)計(jì)、施工多方面采取切實(shí)可行的技術(shù)和管理措施，首先應(yīng)從設(shè)計(jì)源頭創(chuàng)造有利條件，盡可能綜合考慮技術(shù)措施，提高管樁基礎(chǔ)處理保護(hù)技術(shù)措施的有效性和合理性，設(shè)計(jì)措施是前提條件，施工措施是重要保證，二者若能兼顧，則項(xiàng)目技術(shù)應(yīng)用成功率倍增。