預制樁柔性分區(qū)施工工藝研究

張 懷 生

(江蘇科泰巖土工程有限公司，江蘇 泰州 225300)

1 概述

在軟土地基中，已完成壓樁的預制樁對土體變形十分敏感，易受毗鄰場地壓樁引起的擠土效應、超靜孔隙水壓力所導致的土體變形的影響，產(chǎn)生接頭斷裂、上浮、傾斜、移位的預制樁施工質量事故。再者，在軟土地基的壓樁過程中，毗鄰場地的城市敏感環(huán)境——地鐵隧道、地下管線、城市主干道、大廈、居民樓等，對土體變形敏感，也易受壓樁引起的擠土效應、超靜孔隙水壓力所導致的土體變形的影響，產(chǎn)生大廈、居民樓傾斜、裂縫、城市主干道開裂、管線破裂等。基坑開挖過程中，軟土地基在上覆不均勻荷載作用下蠕變，不僅導致基坑底面下預制樁傾斜、移位的預制樁施工質量事故，而且導致毗鄰的城市敏感環(huán)境變形，產(chǎn)生大廈、居民樓傾斜、裂縫、城市主干道開裂、管線破裂等。在城市中心地區(qū)，建(構)筑物多且復雜，而建(構)筑物本身變形控制要求十分嚴格，擠土效應、超靜孔隙水壓力和軟土地基蠕變引起的危害性更大。因此，敏感環(huán)境條件下軟土地基中預制樁施工要點研究，顯得十分有意義。

2 常規(guī)預制樁施工要點

為了控制敏感環(huán)境下軟土地基中預制樁施工質量，降低或控制預制樁施工對敏感環(huán)境的不利影響，消除擠土效應、超靜孔隙水壓力和軟土地基蠕變的常規(guī)措施：

1)設計時，規(guī)定預制樁最小中心距和布樁平面系數(shù)(同一建筑物內，樁的橫截面面積之和與邊樁外緣線所包圍的場地面積之比)。

2)合理安排壓樁路線，自中間向兩個方向或四周對稱壓樁，當一側毗鄰建(構)筑物時，由毗鄰建(構)筑物向另一方向施工。

3)在壓樁區(qū)周圍開挖擠土溝、超靜孔隙水壓力釋放孔，為了降低釋放孔的護壁成本，用一次性竹節(jié)籠。

4)采取取土壓樁工藝，取土深度一般為場地面能以下10 m，以便能順利壓樁，同時減少擠土效應。

5)對稱、分層開挖基坑，開挖厚度控制在2 m以內。

但由于設計時布樁平面系數(shù)不符合規(guī)范要求，加上工期緊，場地樁型多、樁位交錯、施工作業(yè)交叉，超靜孔隙水壓力消散時間長，超靜孔隙水壓力釋放孔塌孔而失去作為超靜孔隙水壓力釋放通道和擠土空間，基坑開挖難以做到分層、分段、對稱、均衡、適時，基坑開挖中土體高差、開挖和運輸設備重量等，不僅預制樁施工質量事故難以避免，而且影響周邊敏感環(huán)境的安全。用常規(guī)措施難以控制預制樁施工質量事故及對周邊敏感環(huán)境的不利影響。

3 問題引出

某省會城市的F地塊樁基及基坑支護工程位于南京路東側(見圖1)，F(xiàn)地塊占地面積22 560.92 m2，總建筑面積約75 999.91 m2。地上建筑物為小高層、高層、超市、幼兒園等，計容面積58 657.15 m2，地下面積17 348.99 m2。F地塊內分布10幢建筑物，建筑物基礎均采用預制樁——管樁，壓樁方式為靜壓，樁長11 m～39 m，樁型PHC-500(125)AB-C80(見表1)，樁端進入④1層強風化砂巖1.0 m(見表2)。

表1 F地塊內建筑物特征表

F地塊內基坑開挖深度4.9 m～7.2 m，開挖面以下為②2淤泥質粉質黏土等(見表2)。在壓樁過程中，由于擠土效應、超靜孔隙水壓力可能會引起預制樁施工質量事故和對周邊敏感環(huán)境——城市主干道、大廈、居民樓等產(chǎn)生不利影響；基坑開挖過程中，②淤泥質粉質黏土在不均勻荷載作用下蠕變(見圖2)，也可能會引起預制樁施工質量事故和對周邊敏感環(huán)境產(chǎn)生不利影響。

表2 F地塊內巖土層特征表

4 應對措施及效果

針對城市軟土地基敏感環(huán)境條件下預制樁施工的擠土效應和成樁過程相互作用的影響問題，在F地塊內施工預制管樁前采用攪拌樁分區(qū)、柔性隔離的施工技術，以降低預制樁施工對環(huán)境安全和施工質量的不利影響。

用攪拌樁把預制樁場地分隔成區(qū)塊，利用攪拌樁的柔性隔離作用，把壓樁引起的擠土效應和超靜孔隙水壓力、基坑開挖過程中不均勻荷載引起的軟土地基蠕變，限制在區(qū)塊內，降低或控制擠土效應和超靜孔隙水壓力傳遞、軟土蠕變對區(qū)塊外預制樁、周邊環(huán)境的不利影響。

柔性分區(qū)時，以建(構)筑物如一幢樓作為分隔區(qū)塊，區(qū)塊面積50 m2～100 m2，根據(jù)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)，動態(tài)調整施工柔性分區(qū)。攪拌樁樁頂為預制樁樁頂，樁底為穿過基坑底面5 m～10 m。

分隔場地的攪拌樁：φ600，樁長5 m，搭接10 cm；樁頂標高為基坑底標高，樁底標高位于基坑底面以下5 m；水泥摻量不小于12%，水灰比0.55；壓樁施工速率12根/d，并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)動態(tài)調整。

壓樁期間，確保同步作業(yè)或連續(xù)作業(yè)；沒有對周邊敏感復雜環(huán)境——城市主干道、大廈、居民樓等產(chǎn)生不利影響；基坑開挖到底后，沒有發(fā)現(xiàn)預制樁接頭斷裂、樁上浮、傾斜、移位等預制樁施工質量事故，為工程按合同要求完工奠定了基礎。

5 結語

1)針對城市軟土地基敏感環(huán)境條件下預制樁施工的擠土效應和成樁過程相互作用的影響問題，關鍵技術有效控制不同區(qū)塊地基擠土效應、超靜孔隙水壓力變化和軟土蠕變作用的相互影響，確保同步作業(yè)或連續(xù)作業(yè)施工條件下的效率。

2)通過控制預制樁壓樁施工速率，減少預制樁擠土效應和樁間相互影響，降低軟土地基成樁過程的超靜孔隙水壓力水平，達到控制軟土地基蠕變作用對環(huán)境影響的目的。

3)通過施工技術管理和監(jiān)控量測技術手段，動態(tài)調控施工柔性分區(qū)和預制樁施工效應，提升預制樁施工的安全質量管控水平。

4)可采用攪拌樁進行柔性分區(qū)，區(qū)塊面積50 m2～100 m2，并根據(jù)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)調整施工柔性分區(qū)面積；攪拌樁長度要與預制樁相匹配，樁頂為預制樁樁頂，樁底穿過基坑底面不少于5 m。