對軟土地基中預(yù)應(yīng)力管樁相關(guān)問題的探討

楊 名 王鑫文 易 喆

(天津市勘察院，天津 300191)

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對軟土地基中預(yù)應(yīng)力管樁相關(guān)問題的探討

楊 名 王鑫文 易 喆

(天津市勘察院，天津 300191)

論述了軟土地基中預(yù)應(yīng)力管樁的施工原理及特征，對預(yù)應(yīng)力管樁的施工工藝、施工注意事項以及質(zhì)量控制方式進(jìn)行了詳細(xì)闡述，指出預(yù)應(yīng)力管樁技術(shù)適用范圍廣、成本低、承載性能好，在軟土地基處理中有一定的優(yōu)勢。

預(yù)應(yīng)力管樁，軟土地基，施工，質(zhì)量

軟土地基有著自身的顯著特征，且地質(zhì)狀況比一般地質(zhì)差的多。所以，在進(jìn)行工程施工時，一定要先對軟土地基進(jìn)行高質(zhì)量的處理，否則將可能引起地基整體穩(wěn)定性降低、結(jié)構(gòu)下沉及開裂等一系列問題。而預(yù)應(yīng)力管樁技術(shù)能夠很好的處理好軟土地基問題，它有著適用范圍廣、成本低、承載性能好、施工效率高、管理簡便等一系列優(yōu)勢，但是實際利用這項技術(shù)進(jìn)行工作時，還會碰到很多問題，因此工程技術(shù)工作者必須要不斷深入研究預(yù)應(yīng)力管樁技術(shù)的提高方案。

1 軟基施工中存在的問題及處理要求

1.1 施工期間存在的問題

軟土的形成地點包括沿海軟土以及在內(nèi)地的河流、盆地等。但我國的軟土地基大都具有相同的特征，一般有下列幾點：1)軟土的含水率和空隙都很大。含水量在34%～72%之間，空隙比在1.0～1.9之間，飽和度一般大于95%，液限一般為35%～60%，塑性指數(shù)為13～30，天然密度約為15 kN/m3～19 kN/m3；2)透水性不好。軟土的滲透系數(shù)一般都在10-8cm/s～10-7cm/s之間，且固結(jié)十分的緩慢，無法在短期內(nèi)有效的提高其強度；3)軟土有著很強的壓縮性，一旦受到自重的影響就會持續(xù)的下沉，結(jié)構(gòu)物會因此出現(xiàn)很大的形變，嚴(yán)重者甚至還會使結(jié)構(gòu)物開裂；4)抗剪強度很差。若這一抗剪強度無法滿足地基上部結(jié)構(gòu)對于荷載的要求時，則地基的局部或整體將會受到嚴(yán)重的破壞；5)具備觸變性能。在受到擾動時，土的強度會大大降低，還可能呈現(xiàn)出流態(tài)；6)有著很強的流變性。

1.2 解決措施

開展軟土地基處理工作時，主要工作內(nèi)容包括：處理前的研究工作、加固以及加固施工管理。根據(jù)原理的不同可將其概括為置換、夯實、擠密、排水、膠結(jié)、加筋和熱學(xué)等基本方法。工作的重中之重就是科學(xué)的確定施工方式并有效落實，一般要考慮到下列幾點的影響：首先，工程地質(zhì)狀況；其次，設(shè)計及施工情況；再次，施工現(xiàn)場的情況；最后，結(jié)構(gòu)物狀況。實際施工過程中，必須在深入考慮各種影響因素后才能確定最佳的工作方法。

2 預(yù)應(yīng)力管樁特征

2.1 原理概述

進(jìn)行工程結(jié)構(gòu)施工時，一般都要在地表設(shè)立淺基礎(chǔ)，不過，地基土的厚度較大或者建筑物荷載對于變形及穩(wěn)定性有較高的規(guī)定時，就要使用深基礎(chǔ)。顧名思義，深基礎(chǔ)的深度是較大的，一般包括樁頂承臺和幾個干跟樁，在這一整體中，上部荷載能夠分散至樁周土或者是樁尖的基巖上。

這些年來，我國的預(yù)應(yīng)力管樁技術(shù)有了飛速的發(fā)展進(jìn)步，這得益于預(yù)應(yīng)力管樁技術(shù)有著顯著的優(yōu)點，例如：施工效率高、承載性能強、施工簡單便捷、能夠保證質(zhì)量、工作成本較低等。預(yù)應(yīng)力管樁技術(shù)的特征包括下列幾個方面：

1)能夠很好的保證質(zhì)量。預(yù)應(yīng)力管樁是專業(yè)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的，其生產(chǎn)原理就是把混凝土離心后緊實成型，最后在一定壓力的蒸汽養(yǎng)護作用下形成空心的、截面面積相等的預(yù)制混凝土構(gòu)件，其生產(chǎn)線十分成熟，因此能夠很好的保證管樁質(zhì)量。2)適用領(lǐng)域大，能夠用于多種工程的施工。預(yù)應(yīng)力管樁的尺寸、長度都是有很大差異的，因此，即使是在樁端起伏變動大的地區(qū)依然可以使用。此外，預(yù)應(yīng)力管樁的樁身質(zhì)量很高，且在土層內(nèi)穿透力很好，所以，可使用多種沉樁工藝(射水法、錘擊法、靜壓法等)進(jìn)行施工。3)不易發(fā)生形變。預(yù)應(yīng)力管樁的樁身強度非常大，并且使用了預(yù)應(yīng)力專用鋼筋，使其有效預(yù)壓力大大提高，所以，預(yù)應(yīng)力管樁在一般情況下是不會發(fā)生變形的。4)使用壽命長。預(yù)應(yīng)力管樁采用了高速離心成型工藝(離心加速度高達(dá)30g～35g)和高溫高壓(壓力106 Pa；溫度180 ℃)蒸汽養(yǎng)護，因此樁身混凝土密實性好，其抗?jié)B性、抗硫酸鹽腐蝕性、耐碳化性均優(yōu)于普通混凝土。5)單樁的承載力很強且花費很低。預(yù)應(yīng)力管樁的材質(zhì)通常都是C80強度的混凝土，這種混凝土不僅性能好，而且單位成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于預(yù)制混凝土方樁以及鉆孔灌注樁。6)施工周期短。預(yù)應(yīng)力管樁可以實現(xiàn)在工廠定制生產(chǎn)，因此施工前無需進(jìn)行長時間的準(zhǔn)備，通常會減少30 d～60 d的工期。7)施工簡便、無需事先開展場地的預(yù)制工作，且施工中不會出現(xiàn)建筑廢料的污染。這一優(yōu)勢在工作場地狹小的施工中表現(xiàn)尤為明顯。

2.2 施工步驟

預(yù)應(yīng)力管樁的施工步驟如下：1)施工前的準(zhǔn)備→2)進(jìn)行測量放樣以及樁位設(shè)置→3)將施工中所需的各種設(shè)施準(zhǔn)備好→4)起吊管樁就位→5)開始壓樁或錘擊施工→6)接樁→7)壓樁至設(shè)計深度→8)在3)～7)的過程中做好壓(打)樁記錄→9)機具移位，重復(fù)3)～8)，單根管樁的施工完成。

3 在軟基處理中預(yù)應(yīng)力管樁技術(shù)及質(zhì)量控制

3.1 施工工藝

施工方法與施工步驟的要點包括：1)結(jié)合設(shè)計方案選擇樁長，然后結(jié)合施工、運輸設(shè)施來選擇分段樁長；2)使用推土機等設(shè)施進(jìn)行場地的平整、壓實工作，并將場地坑洼填平；此外，一定要徹底清理干凈浮土；3)完成測量放樣工作后一定要使用石灰標(biāo)出樁位；4)準(zhǔn)備好管樁施工所需的各種設(shè)施；5)進(jìn)行壓樁工作。要先進(jìn)行機身調(diào)整工作，確保壓樁中心和周圍重合且成90°。在吊管樁準(zhǔn)備好后，就要設(shè)置樁靴并進(jìn)行壓樁。但在管樁壓完后，要吊起下節(jié)管樁并使用電焊焊接，確保焊縫處的緊實性。焊縫合格后，便要再次進(jìn)行壓樁工作，最后往復(fù)循環(huán)這一工作流程。

3.2 質(zhì)量控制方式

實際開展預(yù)應(yīng)力管樁的施工時一定要把握好下述幾個關(guān)鍵點：

1)一定要事先開展壓樁實驗，以最科學(xué)、準(zhǔn)確的確定終止壓樁力與單樁極限承載力間的關(guān)系系數(shù)。然后根據(jù)壓樁試驗獲得的數(shù)據(jù)來確定單樁的極限承載力是否與標(biāo)準(zhǔn)相符，最后下發(fā)作業(yè)指導(dǎo)書。

2)盡可能降低擠土效應(yīng)和振動的不良作用。為達(dá)到這一目標(biāo)，應(yīng)做到：嚴(yán)格控制壓樁速度，一般控制在1 m/min 左右；制定有效的沉樁流水路線，根據(jù)樁的入土深度，采取先長后短、先高后低的順序施工；要保證日成樁量的適宜性；認(rèn)真的記錄最終的壓樁力和各項施工參數(shù)，若最終的壓樁力和試樁時確定的值有很大差異，則必須確定原因后才能進(jìn)行后續(xù)工作。

3)保證施工現(xiàn)場的平整性。若場地較軟，則可鋪設(shè)一些道渣，這樣能防止打樁期間出現(xiàn)不均勻沉降，斜樁等問題。若工作期間遭遇障礙物，則應(yīng)去除障礙物后再開展沉樁工作；要實時監(jiān)測沉樁是否垂直，以便于第一時間改正。

4 軟基處理中預(yù)應(yīng)力管樁施工質(zhì)量控制措施

預(yù)應(yīng)力管樁施工的重點注意事項：

1)正式施工前必須開展壓樁試驗，這樣才能獲得最科學(xué)的終止壓樁力和單樁極限承載的關(guān)系系數(shù)，并且能夠以此為依據(jù)對單樁的極限承載力進(jìn)行判斷評估，最后下發(fā)作業(yè)指導(dǎo)書。

2)做到下述幾點可以降低擠土效應(yīng)及振動的不良影響，保證壓樁速度的科學(xué)性，通常應(yīng)為1 m/min；設(shè)計科學(xué)的沉樁流水工作線，以樁的入土深度為依據(jù)選擇具體的順序施工方式；保證日成樁量的適宜性；認(rèn)真記錄終止樁壓力及各項具體施工參數(shù)；當(dāng)終止壓樁力與試樁確定的參數(shù)相差較大時,應(yīng)分析原因,待查明后方可繼續(xù)施工。

3)保證施工現(xiàn)場的平整性。若施工現(xiàn)場過軟，則應(yīng)鋪一定量的道渣，要避免打樁機在打樁期間出現(xiàn)不均勻沉降或者是斜樁問題。若打樁時碰到障礙物，則必須消除后才能繼續(xù)開展工作。若沉樁時垂直性差，則應(yīng)將樁拔出進(jìn)行重打，待樁達(dá)到某一深度后，切忌使用移動機架法來校正，這樣極易發(fā)生斷樁事故。

4)施工企業(yè)的實際施工水平對于工程質(zhì)量有著很大的影響，所以，相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)人一定要對施工質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督。企業(yè)內(nèi)應(yīng)有專門負(fù)責(zé)質(zhì)量監(jiān)督工作的副總經(jīng)理，與最高管理者協(xié)同開展質(zhì)量管理工作。設(shè)立專業(yè)的質(zhì)量管理機構(gòu)，以督促各個施工機構(gòu)嚴(yán)格開展質(zhì)量管理工作。

5)一個完善的質(zhì)量管理制度和體系能夠極大的提高施工單位預(yù)應(yīng)力管樁的施工質(zhì)量。因此,施工單位和建筑企業(yè)必須完善相應(yīng)的質(zhì)量體系,健全相應(yīng)的質(zhì)量文件和質(zhì)量管理條例,并在施工單位中進(jìn)行教育和培訓(xùn),從而提高施工人員的質(zhì)量意識。

6)預(yù)應(yīng)力管樁施工任務(wù)的完成不可能一蹴而就,它需要一步一步開展和完成。因此,施工單位和建筑企業(yè)必須根據(jù)施工目的和要求來對其施工質(zhì)量目標(biāo)進(jìn)行分解,并根據(jù)分解取得的成果來規(guī)劃施工的具體步驟,將每一層施工責(zé)任和施工目的有效劃分給施工團體和施工個人。

7)合理的施工順序是保證預(yù)應(yīng)力管樁施工質(zhì)量的關(guān)鍵所在。只有按照規(guī)定的施工順序并確保每一個施工環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量,才能保證最終預(yù)應(yīng)力管樁施工的質(zhì)量。因此,必須積極監(jiān)督每一施工環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量,只有得到技術(shù)人員的肯定與簽字后,才能開展下一施工環(huán)節(jié);若是次環(huán)節(jié)的施工無法得到認(rèn)可,必須積極采取補救措施。

8)保證建材和設(shè)備質(zhì)量,完善質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)和措施。建筑工程項目中的任何一個施工環(huán)節(jié),其施工設(shè)備和建材質(zhì)量都直接決定著施工的質(zhì)量。因此,必須加強對其購進(jìn)質(zhì)量的檢查,完善相應(yīng)的檢查標(biāo)準(zhǔn)和檢查措施以及檢查制度,重點檢查購進(jìn)設(shè)備和建材的相關(guān)證書并采取抽樣測試的方法來檢測建材質(zhì)量,一旦檢測發(fā)現(xiàn)問題,必須及時處理,只有確保購進(jìn)建材和設(shè)備的質(zhì)量,才能將其投入施工中。

5 結(jié)語

我國建筑業(yè)的飛速發(fā)展，促進(jìn)了預(yù)應(yīng)力管樁技術(shù)的大范圍應(yīng)用，且這一技術(shù)的優(yōu)勢也是十分明顯的。但是，實際開展施工工作時，依然會受到許多不良因素的影響。因此，施工人員一定要在整個施工過程中都嚴(yán)格開展質(zhì)量管理工作，這樣才能有效解決其中存在的各種問題。

[1]鄧壽昌.土木工程施工.北京：北京大學(xué)出版社，2006.

[2]閻西康.土木工程施工.北京：中國建材工業(yè)出版社，2004.

Inquiry on relevant prestressed pipe pile problems of soft foundation

Yang Ming Wang Xinwen Yi Zhe

(TianjinSurveyInstitute,Tianjin300191,China)

The paper discusses the construction principles and characteristics of prestressed pipe pile in soft foundation, specifically describes prestressed pipe pile construction technology, construction matters and quality control methods, and finally points out advantages of prestressed pipe pile technology in soft foundation treatment, such as wide application scope, low cost and good bearing capacity as well.

prestressed pipe pile, soft foundation, construction, quality

1009-6825(2015)21-0070-02

2015-05-11

楊 名(1984- )，男，助理工程師； 王鑫文(1986- )，男，工程師； 易 喆(1988- )，男，助理工程師

TU447

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