強(qiáng)風(fēng)化泥巖大直徑預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)研究與應(yīng)用

蘭貴林

【摘要】近年來(lái)，國(guó)家對(duì)安全文明施工及環(huán)保工作越來(lái)越重視，項(xiàng)目文明施工及環(huán)保工作壓力越來(lái)越大。預(yù)應(yīng)力管樁是在工廠制作加工好之后運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行施工，由于管樁設(shè)計(jì)要求規(guī)格、型號(hào)統(tǒng)一，易于工廠標(biāo)準(zhǔn)化制作，現(xiàn)場(chǎng)有多臺(tái)打樁機(jī)同時(shí)進(jìn)行施工，提高工作效率，大大縮短工期。本文對(duì)強(qiáng)風(fēng)化泥巖大直徑預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)在具體工程項(xiàng)目中的應(yīng)用進(jìn)行研究，闡述施工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與實(shí)施要點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】預(yù)應(yīng)力管樁;強(qiáng)風(fēng)化泥巖;施工技術(shù)? ? ? ? ? ?【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.34.072

1、工程概況

1.1 場(chǎng)地地質(zhì)情況

擬建場(chǎng)地在29.0m深度范圍內(nèi)覆蓋層由第四系人工填土層（Q4ml）、第四系中、下更新統(tǒng)冰水沉積層（Q1+2fgl）黏土和含卵石黏土組成，下伏基巖為白堊系上統(tǒng)灌口組（K2g）泥巖。分別為雜填土、粉土、細(xì)砂、中砂以及卵石組成。

第四系人工填土層（Q4ml）。1層雜填土（Q4ml）：成分混雜，色雜，擬建場(chǎng)地大多區(qū)域有分布。主要含建筑垃圾、生活垃圾、砂泥巖碎塊、黏性土等，結(jié)構(gòu)疏松，孔隙較大，揭示厚度0.80～2.20m，平均厚度1.38m。2層素填土（Q4ml）：雜色，松散～稍密，稍濕～濕。以黏性土、泥巖碎屑及少量泥巖碎塊為主。平均厚度1.67m。

第四系中、下更新統(tǒng)冰水沉積層（Q1+2fgl）。12層黏土（Q1+2fgl）：黃褐色～褐黃色～灰白色，可塑，局部軟塑，具弱膨脹性。切面光滑，有光澤，無(wú)搖振反應(yīng)，干強(qiáng)度高，韌性高，局部夾較多鈣質(zhì)結(jié)核、局部高嶺土富集，呈灰白色。平均厚度3.28m，中壓縮性。13層黏土（Q1+2fgl）：黃褐色～褐黃色～灰白色，硬塑～堅(jiān)硬狀，具弱膨脹性。切面光滑，有光澤，無(wú)搖振反應(yīng)，干強(qiáng)度高，韌性高。局部夾較多鈣質(zhì)結(jié)核、局部高嶺土富集，呈灰白色。平均厚度10.66m，中偏低壓縮性。2層含卵石黏土（Q1+2fgl）：褐黃色～黃褐色，硬塑狀為主，局部可塑，呈土狀時(shí)有光澤，無(wú)搖振反應(yīng)，干強(qiáng)度高，韌性高，主要分布于黏土與泥巖交界面。卵石粒徑1～12cm，卵石含量約25%～45%。平均厚度1.20m。

白堊系上統(tǒng)灌口組（K2g）。層泥巖（K2g）：紫紅色，以黏土礦物組成為主，略帶砂質(zhì)。在鉆探深度范圍內(nèi)，根據(jù)揭露其風(fēng)化程度，將其劃分為3個(gè)亞層，該層在場(chǎng)地內(nèi)普遍分布。1層全風(fēng)化泥巖：褐紅色～紫紅色，主要由黏土礦物組成，略帶砂質(zhì)，具弱膨脹性。場(chǎng)地內(nèi)均有分布，發(fā)育厚度不均勻，層厚0.60～8.40m，平均厚度3.12m，中壓縮性。⑤2層強(qiáng)風(fēng)化泥巖：層狀構(gòu)造，散體～碎裂結(jié)構(gòu)，略帶砂質(zhì)。場(chǎng)地內(nèi)均有分布，層厚0.30～6.60m，平均厚度2.45m。巖體破碎，屬極軟巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)。3層中等風(fēng)化泥巖：厚層構(gòu)造，塊狀結(jié)構(gòu)，局部略帶砂質(zhì)、局部夾薄層強(qiáng)風(fēng)化碎塊。

1.2 基坑支護(hù)形式

本工程基坑支護(hù)形式為預(yù)應(yīng)力管樁支護(hù)，樁長(zhǎng)約在5m～11m之間，樁徑800mm，樁間距1.6m，單樁豎向承載力特征值Ra≥1600KN。樁端持力層為強(qiáng)風(fēng)化泥巖，進(jìn)入持力層長(zhǎng)度不小于2m。由于中風(fēng)化泥巖遇水易軟化，樁內(nèi)底部需灌注微膨脹細(xì)石混凝土（C35）封底。

1.3 施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境

工程樓棟多，工期短，質(zhì)量要求高，環(huán)保工作壓力大。成都地區(qū)夏季雨水較多，基礎(chǔ)施工時(shí)遇到雨天施工現(xiàn)場(chǎng)泥漿較多，施工極為不便。因預(yù)應(yīng)力管樁施工快捷、工期短，單樁承載力高，質(zhì)量好，施工現(xiàn)場(chǎng)整潔、不需要太多材料等優(yōu)勢(shì)符合本項(xiàng)目工程特點(diǎn)。因此，有必要對(duì)預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)進(jìn)行研究。

2、施工技術(shù)優(yōu)勢(shì)

該大直徑預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）單樁承載力高。由于樁間土擠壓作用，管樁的承載力要比相同條件下沉管灌注樁和鉆孔灌注樁高。（2）施工速度快、工期短。管樁在工廠標(biāo)準(zhǔn)化制作，能夠按照施工進(jìn)度要求及時(shí)供樁，施工前期準(zhǔn)備時(shí)間短，項(xiàng)目多臺(tái)打樁機(jī)同時(shí)進(jìn)行施工能夠大大縮短工期，為后續(xù)工程開(kāi)始施工創(chuàng)造前提條件。（3）質(zhì)量穩(wěn)定可靠。通過(guò)樁身垂直度控制和接樁工藝優(yōu)化，保證成樁效果，同時(shí)樁身在施工過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)拉應(yīng)力，樁頭一般完好無(wú)損。（4）施工現(xiàn)場(chǎng)干凈、整潔。管樁施工過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需沙石等建筑材料，無(wú)泥漿污染等。（5）封底微膨脹細(xì)石混凝土優(yōu)化配置，保證封底質(zhì)量，有效降低強(qiáng)風(fēng)化泥巖遇水軟化帶來(lái)的危害。

3、施工技術(shù)實(shí)施要點(diǎn)

預(yù)應(yīng)力管樁施工的關(guān)鍵技術(shù)是大直徑管樁遠(yuǎn)距離運(yùn)輸技術(shù)、樁位的測(cè)量定位、大直徑管樁起吊和打樁、樁垂直度的校正、管樁裁樁、樁頂填芯及樁底封底技術(shù)。

3.1 施工準(zhǔn)備與工藝流程

（1）項(xiàng)目部管理人員在施工前期，需要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)及周邊情況進(jìn)行實(shí)地踏勘，詳細(xì)掌握施工現(xiàn)場(chǎng)的各方面情況。在此基礎(chǔ)上，對(duì)施工圖設(shè)計(jì)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行研究分析，確保施工工藝的科學(xué)性與合理性。（2）在樁孔開(kāi)挖前，做好邊坡和地表裂縫的封閉處理，避免因地表水下滲影響孔壁的穩(wěn)定性。同時(shí)，要平整樁位區(qū)域的場(chǎng)地條件，清理雜物，以樁頂標(biāo)高為平整高程，沿著圍護(hù)樁走向和擬建施工道路清理場(chǎng)地。要清除施工場(chǎng)地內(nèi)存在的地表附著物，并對(duì)松軟土地段進(jìn)行壓實(shí)處理，方便后續(xù)施工作業(yè)。基坑北側(cè)局部地面標(biāo)高超過(guò)501.95m處，需提前場(chǎng)平至不大于501.95m后方可進(jìn)行施工?；游髂蟼?cè)角局部地面標(biāo)高起伏較大，標(biāo)高超過(guò)498.35m處，需提前場(chǎng)平至498.35m后進(jìn)行圍護(hù)樁施工。（3）管樁堆放：管樁應(yīng)按規(guī)格、類(lèi)型分別堆放，堆放底層應(yīng)在平整的場(chǎng)地上，場(chǎng)地條件允許時(shí)，宜單層堆放，且堆放層數(shù)不宜超過(guò)3層。（4）管樁的進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收及保管：管樁進(jìn)場(chǎng)前必須驗(yàn)收合格，檢查外觀質(zhì)量、尺寸以及檢驗(yàn)報(bào)告的抗裂彎矩和極限彎矩。在管樁出廠前，需要檢查預(yù)制管樁的批號(hào)、規(guī)格等參數(shù)，確保符合驗(yàn)收內(nèi)容。在管樁吊運(yùn)過(guò)程中，注意輕吊輕放，不得出現(xiàn)劇烈碰撞。在管樁堆放時(shí)，超過(guò)兩層疊放必須使用吊機(jī)取樁，不得拖拉，以免管樁損壞。（5）管樁施工工藝流程如圖1所示。

3.2 測(cè)量定位放線

預(yù)制管樁按施工圖斷面分區(qū)段施工，場(chǎng)地平整后進(jìn)行控制放線，按照設(shè)計(jì)的樁位進(jìn)行施工放線，布置測(cè)量控制網(wǎng);依據(jù)設(shè)計(jì)坐標(biāo)，用全站儀放出樁孔的開(kāi)挖線，定出樁位，樁位偏差不大于50mm;設(shè)十字護(hù)樁，并引至挖孔范圍以外，以備施工中校核樁位。使用全站儀或GPS精確放樣出每個(gè)區(qū)段的最外側(cè)4個(gè)樁位（插入鋼釬）作為控制點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)施工人員根據(jù)布置圖及控制點(diǎn)采用鋼尺進(jìn)行布樁，使用竹筷插入樁位并四周撒石灰（或綁紅色布條），使樁位地面標(biāo)識(shí)明顯。

3.3 圍護(hù)樁施工

（1）樁機(jī)就位：設(shè)備調(diào)試完畢后，移位至指定樁位，調(diào)整對(duì)中至指定樁位。（2）起吊就位：需要對(duì)預(yù)制管樁拴好鋼絲繩和索具，起吊采用一點(diǎn)法，用吊車(chē)吊樁使樁尖對(duì)準(zhǔn)樁位中心位置，緩慢插入。然后在樁頂扣好樁帽，即可除去索具。將樁輕輕滑下輕擊兩下，待樁穩(wěn)定后再校正垂直度。應(yīng)在樁架的90o方向各放一個(gè)吊線架，隨時(shí)調(diào)整和觀察打樁情況。管樁頭部插入樁帽套中，人工扶住下端使樁尖在白灰圈中就位。在底樁就位之前，需要在樁身刻下長(zhǎng)度標(biāo)記，由下到上標(biāo)明樁長(zhǎng)，方便觀察樁入土深度，并準(zhǔn)確記錄每米打樁錘擊數(shù)據(jù)。（3）垂直度調(diào)整：使用全站儀測(cè)量觀察樁的垂直度，確保垂直度數(shù)值在0.5%以?xún)?nèi)。由于樁打入過(guò)程中難以穩(wěn)定控制垂直度，需要確保樁精準(zhǔn)就位。而在樁插入地下的過(guò)程中，應(yīng)確保位置方向準(zhǔn)確。打入過(guò)程中要先輕輕擊打，觀察樁是否出現(xiàn)移位現(xiàn)象，如果存在偏差需要立即糾正，無(wú)法糾正的情況下需要拔出重新開(kāi)始。樁的垂直度校驗(yàn)可以使用垂直角法，用鉛錘球與樁身垂直，用樁機(jī)導(dǎo)架旋轉(zhuǎn)、滑動(dòng)及樁機(jī)的行走進(jìn)行、鋼管等工具調(diào)整。成樁樁身垂直度應(yīng)逐根檢查，樁身垂直度允許偏差不大于1%。（4）錘入預(yù)制管樁：根據(jù)場(chǎng)地支護(hù)情況，圍護(hù)樁施工順序分為兩段同時(shí)施工。開(kāi)始錘擊時(shí)，邊打邊觀測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)偏差及時(shí)調(diào)整，必要時(shí)重新插打。不允許采用強(qiáng)扳的方式快速糾偏，使樁身拉裂折斷。因上面地層較軟，初打時(shí)可能下沉量較大，宜采取‘重錘低擊’（不能超過(guò)規(guī)定的落距）的原則打樁。在沉樁速度變緩后，可以逐漸增加起錘高度。在這一過(guò)程中，需要保持樁身、樁錘、樁帽在相同軸線上，如發(fā)生偏差需要根據(jù)樁身方向調(diào)整樁錘或樁架。需要注意的是，不能偏心捶打，可能使方樁受力不均出現(xiàn)樁頭損壞等情況。（5）停錘標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙嚴(yán)格按照樁長(zhǎng)施工，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)標(biāo)高要求，同時(shí)滿(mǎn)足預(yù)制樁嵌固深度。樁頂標(biāo)高采用全站儀控制，其偏差為±50mm。在打樁過(guò)程中，需要準(zhǔn)確記錄樁長(zhǎng)、樁型和打樁時(shí)間，并詳細(xì)記錄每米錘擊數(shù)和樁位偏斜情況，以及已打樁的標(biāo)高情況等，確保記錄數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、詳細(xì)。終止錘擊以貫入度為主要依據(jù)，樁端標(biāo)高作為輔助參考。貫入度達(dá)到30mm而樁端標(biāo)高未達(dá)標(biāo)時(shí)，需要再錘擊三陣。方樁沒(méi)有進(jìn)入持力層而難以入土?xí)r，對(duì)最后1m錘擊數(shù)達(dá)到300擊后可以停止錘擊，但類(lèi)似樁打不下或樁的入土深度超過(guò)地勘鉆孔深度等異常情況應(yīng)及時(shí)向相關(guān)單位反映并明確處理方法。（6）移機(jī)：打樁達(dá)到設(shè)計(jì)要求控制標(biāo)高后，機(jī)身前后移動(dòng)轉(zhuǎn)向至下一根樁位施工，嚴(yán)禁機(jī)械直接碾壓在已施工的工程樁上。

3.4 冠梁施工

在管樁施工完成后，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及規(guī)范要求，需對(duì)支護(hù)樁全數(shù)進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)合格后，方可進(jìn)行管樁混凝土填芯及冠梁施工。樁頂冠梁配筋形式采用預(yù)制管樁樁頂冠梁，冠梁尺寸為1000X600mm，鋼筋φ8采用HPB300級(jí)，其他均采用HRB400級(jí)鋼筋，冠梁采用C30混凝土，冠梁鋼筋保護(hù)層厚度：冠梁為50mm。預(yù)制樁與冠梁連接施工，預(yù)制樁深入冠梁150mm。放入鋼骨架之后，澆灌標(biāo)高以下要求灌實(shí)的混凝土，清理干凈樁內(nèi)壁的浮漿后再澆灌填芯混凝土，使用混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。在冠梁施工之前放線，挖掘溝槽，保持溝槽寬度超過(guò)冠梁200mm，挖深超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)高200mm，最后人工清底到設(shè)計(jì)標(biāo)高。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁施工技術(shù)的單樁承載力比相同條件下的沉管灌注樁和鉆孔灌注樁更高，管樁在工廠標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)制作，質(zhì)量穩(wěn)定，施工速度快，且施工現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需建筑材料，現(xiàn)場(chǎng)干凈整潔。

參考文獻(xiàn)：

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