淤泥質(zhì)地區(qū)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁計(jì)算分析及施工控制

朱 德 輝

(北京國信嘉業(yè)房地產(chǎn)開發(fā)有限公司，北京 102300)

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淤泥質(zhì)地區(qū)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁計(jì)算分析及施工控制

朱 德 輝

(北京國信嘉業(yè)房地產(chǎn)開發(fā)有限公司，北京 102300)

介紹了淤泥質(zhì)地基處理的設(shè)計(jì)原則，探討了軟土地基處理設(shè)計(jì)方法以及受力計(jì)算方法，并提出了管樁施工質(zhì)量控制措施，以期為淤泥質(zhì)地區(qū)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工提供借鑒。

淤泥質(zhì)地區(qū)，地基處理，預(yù)應(yīng)力，管樁

0 引言

在淤泥質(zhì)地區(qū)預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行施工過程中，當(dāng)管樁打入持力層后，可以依托樁頂澆筑的樁帽與樁帽上鋪設(shè)的褥墊層形成復(fù)合“樁—網(wǎng)”結(jié)構(gòu)地基，使得地基受力均勻，從而滿足淤泥質(zhì)地區(qū)地基承載力要求，有效控制淤泥質(zhì)地區(qū)工程施工后的沉降現(xiàn)象?！皹丁W(wǎng)”結(jié)構(gòu)地基中的所謂的“網(wǎng)”，其主要由碎石、雙向土工格柵以及臺(tái)座間混凝土聯(lián)接梁所構(gòu)成，“樁—網(wǎng)”結(jié)構(gòu)地基中所涉及的“樁”特指預(yù)應(yīng)力管樁。由于淤泥質(zhì)地區(qū)往往地下水位較高，淤泥通常呈現(xiàn)為流塑狀，地基承載力較差，工程基礎(chǔ)處理量較大，除了清除淤泥進(jìn)行填平外，對(duì)工程施工后地基沉降提出了更高要求，然而采用現(xiàn)行普通的處理方法無法滿足地基承載力和工后沉降要求。為此，采用預(yù)應(yīng)力管樁“樁一網(wǎng)”結(jié)構(gòu)加固處理工程中淤泥質(zhì)地基已經(jīng)勢(shì)在必行。

1 淤泥質(zhì)地基處理設(shè)計(jì)

1.1 淤泥質(zhì)地基處理原則

由于我國地理位置分布特點(diǎn)，淤泥質(zhì)地基多分布于江河湖海附近，根據(jù)淤泥質(zhì)地基的成因、厚度以及性質(zhì)的差異，必然無法一律對(duì)待，因而需要結(jié)合地區(qū)淤泥質(zhì)地質(zhì)特點(diǎn)以及土質(zhì)情況，制定切實(shí)可行的針對(duì)性策略方案，進(jìn)行具體合理的處理。

1.1.1 全面性原則

在淤泥質(zhì)地區(qū)運(yùn)用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁進(jìn)行工程施工時(shí)，需要深入考察所處地區(qū)地質(zhì)情況，認(rèn)真研究工程地區(qū)地質(zhì)條件，全面把握所處區(qū)域地質(zhì)總體特點(diǎn)，有效進(jìn)行工程地區(qū)地質(zhì)分區(qū)研究，針對(duì)不同區(qū)域特點(diǎn)予以區(qū)別處理，注重發(fā)揮區(qū)域?qū)φw的利導(dǎo)作用，并對(duì)于勘察及施工過程中出現(xiàn)的問題，重視從工程施工全局出發(fā)，及時(shí)尋找出可行對(duì)策進(jìn)行解決。

1.1.2 針對(duì)性原則

淤泥質(zhì)地區(qū)預(yù)應(yīng)力管樁施工前，必須結(jié)合施工淤泥質(zhì)地區(qū)實(shí)際情況，制定出經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)方案，針對(duì)工程施工涉及的原材料材質(zhì)、數(shù)量、質(zhì)量以及規(guī)格等需要得以確保，對(duì)于工程施工的機(jī)械設(shè)備要保證其性能、規(guī)格以及數(shù)量滿足工程要求，可見，在方案制定過程中必須遵循針對(duì)性原則。

1.1.3 嚴(yán)謹(jǐn)性原則

工程施工時(shí)，必須嚴(yán)格按照施工技術(shù)規(guī)范以及操作規(guī)程進(jìn)行操作，要樹立工程質(zhì)量意識(shí)，有效確保工程的質(zhì)量，關(guān)注淤泥區(qū)域填土的速度，避免因施工引發(fā)路堤滑移類意外事情，保證工程施工的安全、優(yōu)質(zhì)。

1.2 淤泥質(zhì)地基處理方案

淤泥地基處理方案以提高地基承載力，保證地基基礎(chǔ)穩(wěn)固以及減小基礎(chǔ)的沉降不均勻?yàn)楦灸康?，其具體包括如下幾種主要處理方法。

1.2.1 置換法

當(dāng)淤泥質(zhì)地基的表層部分主要分布承載能力軟弱的淤泥及雜土?xí)r，即可將表層全部挖出，填充上較為堅(jiān)固的土層，完成碎石、砂礫等材料的置換，從而形成較為堅(jiān)固的復(fù)合地基。同時(shí)也可以在淤泥質(zhì)地基的表層土質(zhì)中摻入水泥或石灰等物質(zhì)，形成較為堅(jiān)固的表層，由此提高地基的承載力，降低淤泥質(zhì)地基的下沉現(xiàn)象。

1.2.2 灌漿法

灌漿法，即根據(jù)淤泥質(zhì)地區(qū)的地質(zhì)特點(diǎn)，采用水泥漿液以及各種化學(xué)漿液，運(yùn)用液壓、氣壓或電化學(xué)原理，把相應(yīng)的漿液注入各種介質(zhì)的裂隙或孔隙，以改善地基的物理力學(xué)性質(zhì)。由于水泥漿液屬于粒狀漿液，故針對(duì)小空隙的淤泥質(zhì)地基在壓力推動(dòng)下也較難壓進(jìn)，因此往往將水泥漿液與化學(xué)漿液混合進(jìn)行灌注，這兩種溶液在淤泥質(zhì)地基中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，析出硅酸膠凝體，使淤泥膠結(jié)成有一定強(qiáng)度的土體，從而極大提高了地基抗壓強(qiáng)度。

1.2.3 加筋法

加筋法，即將強(qiáng)度較大的拉筋、土工聚合物以及受力桿件埋設(shè)于淤泥質(zhì)地基中，從而提高淤泥質(zhì)地基的承載力，減小地基沉降，維持建筑物的穩(wěn)定。加筋的地基下埋設(shè)了較大強(qiáng)度的土工合成物以及鋼片等材料，提高淤泥質(zhì)地基的抗拉力，防止地基發(fā)生斷裂，改變淤泥質(zhì)地基的應(yīng)力場(chǎng)，從而提升淤泥質(zhì)地基的承載力。

1.2.4 復(fù)合法

目前，根據(jù)我國建筑科學(xué)研究研發(fā)出一種新型管樁，即由石屑、碎石以及粉煤灰，摻入水泥與水進(jìn)行攪拌形成的，其運(yùn)用于淤泥質(zhì)地基中，能夠有效地完成地基的擠密加固，能夠全面實(shí)現(xiàn)置換作用，由于在管樁與基礎(chǔ)間存在柔性較強(qiáng)的褥墊層，可以靈活調(diào)整樁土間的相對(duì)變形，對(duì)淤泥質(zhì)地基結(jié)構(gòu)的抗震較為有利，同時(shí)能夠有效抑制地基的沉降現(xiàn)象，因而該復(fù)合法被大量應(yīng)用于淤泥質(zhì)地區(qū)的地基固化。

2 淤泥質(zhì)地基受力計(jì)算方法分析

由于淤泥質(zhì)地基的地下水受海潮或天然水的影響，呈現(xiàn)出較為豐富的地下水源，其往往活動(dòng)于地基表層，同時(shí)，淤泥質(zhì)地基的上表層皆為淤泥土質(zhì)，地基承載力不足，無法滿足工程的施工要求，因而采用打入預(yù)應(yīng)力混凝土管樁作為承重樁，形成人工復(fù)合型地質(zhì)。根據(jù)淤泥質(zhì)地基區(qū)域的情況差別，對(duì)管樁尖進(jìn)入全風(fēng)化花崗巖的樁，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)考慮摩阻力和承重力；而對(duì)管樁尖未進(jìn)入全風(fēng)化花崗巖的樁，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)只考慮摩阻力。根據(jù)相關(guān)資料顯示的各種實(shí)際操作情況可知，施工過程中，對(duì)打入管樁的入土深度實(shí)行“雙控”，以貫入度控制為主、計(jì)樁長為輔。

通過公式[p]=1/2(U∑αi×li×τi+αAσR)計(jì)算出單管樁進(jìn)入全風(fēng)化花崗巖時(shí)提供的容許承載力，在該式中，U為管樁的周長；αi，α分別為管樁對(duì)各土層樁周摩擦力和樁底承壓力的影響系數(shù)；li為軌道梁及臺(tái)座地面各土層的厚度；τi為與li對(duì)應(yīng)的各土層與樁壁的極限摩阻力；A為樁底橫截面面積；σR為樁尖處風(fēng)化花崗巖的極限承載力。

通過公式[p]=1/2U∑αi×li×τi計(jì)算出樁基未進(jìn)入全風(fēng)化花崗巖樁的容許承載力，通過計(jì)算將單樁軸向受壓允許承載力計(jì)算結(jié)果與單樁對(duì)應(yīng)的地基允許承載力計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，最終得出淤泥質(zhì)地區(qū)地基的受力情況。

3 管樁施工質(zhì)量控制措施

3.1 注重施工隊(duì)伍資質(zhì)審查

對(duì)于淤泥質(zhì)地基工程施工隊(duì)伍的資質(zhì)審查方面，需要加強(qiáng)對(duì)其承建資格的審核，加大對(duì)施工工作人員的技術(shù)資格以及上崗資格的審查力度，提升施工設(shè)備與地質(zhì)切合度的審查要求，認(rèn)真查明施工設(shè)備的檢驗(yàn)證明，從而確保工程施工的安全性以及高效性。

3.2 重視壓樁前的準(zhǔn)備工作

在壓樁前，需要確定樁位的標(biāo)高以及軸線的準(zhǔn)確性，認(rèn)真檢查機(jī)械設(shè)備的工作及能源消耗情況，根據(jù)淤泥質(zhì)地區(qū)綜合情況確定樁長，進(jìn)行必要的試樁實(shí)驗(yàn)，科學(xué)確定壓樁順序，針對(duì)群樁壓樁現(xiàn)象，要全面考慮擠土效應(yīng)，需要遵循先大后小，先深后淺的壓樁順序；對(duì)于同一建筑，先壓場(chǎng)地中央樁，后壓場(chǎng)地周圍樁。

3.3 關(guān)注接壓樁全過程的質(zhì)量控制

接樁前，需要檢查上下端板的清洗狀況。在焊接過程中，先焊接內(nèi)層，并要將內(nèi)層焊渣清洗干凈，方能焊接外層，焊接縫隙必須飽滿相連，嚴(yán)禁使用冷水冷卻以及焊好即用。壓樁時(shí)，結(jié)合淤泥質(zhì)地基情況控制壓樁速度，壓樁速度不宜過快，當(dāng)面對(duì)樁身傾斜以及樁身混凝土出現(xiàn)裂縫等情況時(shí)，應(yīng)立即停止壓樁，及時(shí)與相關(guān)人員研究處理，分析原因并采取相應(yīng)解決措施后方可繼續(xù)壓樁。

3.4 注意壓樁過程資料控制

在壓樁過程中，工程工作人員要針對(duì)壓力表的讀數(shù)做好記錄工作，通過記錄數(shù)據(jù)有效分析判斷管樁的質(zhì)量及其承載力。管樁位置必須隨時(shí)壓樁隨時(shí)記錄，以防止出現(xiàn)壓樁位置錯(cuò)誤或遺漏現(xiàn)象，需要針對(duì)周圍建筑物以及地下管線進(jìn)行觀察維護(hù)，及時(shí)記錄觀察維護(hù)情況。同時(shí)需要認(rèn)真做好原始資料的保管匯總工作，及時(shí)解決現(xiàn)場(chǎng)的異常問題并進(jìn)行記錄研究。

4 結(jié)語

淤泥質(zhì)地區(qū)地基具有特殊的工程地質(zhì)性質(zhì)，由于其地質(zhì)條件較差，一旦施工處理不當(dāng)，容易引發(fā)地基上的建筑體下沉、失穩(wěn)以及開裂等諸多危害，因而為了加固淤泥質(zhì)地區(qū)地基的強(qiáng)度，需要采用強(qiáng)度較高的預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行處理。當(dāng)然，在預(yù)應(yīng)力管樁應(yīng)用過程中，必然會(huì)面臨諸多機(jī)遇與挑戰(zhàn)，因此，我們必須有效的抓住機(jī)遇，正視面臨的諸多制約問題，并尋找到可行的解決措施，通過措施的實(shí)行減少問題的產(chǎn)生，最終贏得挑戰(zhàn)的勝利。

[1] 黃小文，鄧志深.PHC管樁的施工和應(yīng)用[J].水運(yùn)工程，2006(7):18.

[2] 廖正杰.預(yù)應(yīng)力管樁在軟基礎(chǔ)中的應(yīng)用與施工[J].路基工程，2007(2):36.

On calculation analysis of prestressed pipe pile in silt areas and its construction control

Zhu Dehui

(Beijing Guoxin Jiaye Real-Estate Development Co., Ltd, Beijing 102300, China)

The paper introduces the design principle for the silt foundation treatment, explores the treatment design for the soft soil foundation and its calculation methods, and points out the quality control measures for the pipe pile construction, so as to provide some reference for the prestressed pipe pile construction in silt areas.

silt area, foundation treatment, prestress, pipe pile

1009-6825(2016)12-0064-03

2016-02-18

朱德輝(1975- )，男，工程師

TU473.13

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