超前加固植入式預(yù)制樁施工方法應(yīng)用

宋俊領(lǐng) 王記濤 任新偉

（1.中鐵十局集團(tuán)第二工程有限公司，河南 鄭州 450000；2.河南金途科技集團(tuán)股份有限公司，河南 鄭州 450000）

本文通過對樁基施工組合結(jié)構(gòu)的分析闡述旋挖引孔植入式預(yù)制樁的施工整體效能，探索推進(jìn)工業(yè)化建造，促進(jìn)資源節(jié)約集約利用、強(qiáng)化節(jié)能減排和污染防治、強(qiáng)化交通生態(tài)環(huán)境保護(hù)修復(fù)三大任務(wù)，以實現(xiàn)施工過程環(huán)境有效評估、節(jié)水節(jié)電、機(jī)具、設(shè)備重復(fù)利用及減少質(zhì)量通病等。旋挖引孔植入式預(yù)制樁施工，遵循樁基工業(yè)化建造的內(nèi)在規(guī)律與要求，以標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、工廠化制造、裝配化施工、信息化管理為目標(biāo)，著力研發(fā)新的結(jié)構(gòu)形式與構(gòu)造，以及制造工藝、施工方法等綠色建造技術(shù)，充分認(rèn)識到組合結(jié)構(gòu)施工更符合循環(huán)利用要求的結(jié)構(gòu)形式，更符合樁基施工采用工業(yè)化建造模式的內(nèi)涵要求。

一、技術(shù)要點

在樁基工程實踐中，單一樁型往往有一定的局限性。衍生出了相互復(fù)合的樁型，相互補(bǔ)充并作為同一整體，提高樁基承載能力。植入式預(yù)制樁從設(shè)計、安全性驗證、存放、運(yùn)輸、植入式臨時措施、測量控制、信息化管理七個方面與旋挖引孔的超前加固施工相結(jié)合，消除了常見的塌孔、縮頸等樁身質(zhì)量通病，同時，提高效率、降低工程施工成本、節(jié)約資源并具有較好的結(jié)構(gòu)組合能力，確保樁體質(zhì)量穩(wěn)定，達(dá)到設(shè)計承載能力。

（一）設(shè)計與安全性驗證

預(yù)制樁符合標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的設(shè)計思路，樁基構(gòu)建采用同一模數(shù)協(xié)調(diào)尺寸，具有規(guī)格少、組合多、通用性強(qiáng)、重復(fù)率高的特點。同時，預(yù)制樁基運(yùn)輸、安裝過程中的重要受力部位和受力狀態(tài)，如吊點或吊孔、支點設(shè)置、預(yù)制樁反轉(zhuǎn)時的受力狀態(tài)等，需要根據(jù)施工過程的受力要求設(shè)計樁基構(gòu)造，滿足預(yù)制樁各工況下的結(jié)構(gòu)安全性。

（二）存放與運(yùn)輸

預(yù)制樁的存放、運(yùn)輸階段，混凝土的起吊強(qiáng)度與孔道漿體的預(yù)期強(qiáng)度，以及吊點和支點位置均應(yīng)符合設(shè)計要求。制定合理的預(yù)制樁運(yùn)輸?shù)慕M織方案和運(yùn)輸?shù)谋Ｗo(hù)方案，包括運(yùn)輸時間、運(yùn)輸方向、運(yùn)輸線路、構(gòu)件吊點設(shè)置、構(gòu)件翻身處理、構(gòu)件固定、成品保護(hù)等，符合周邊環(huán)境要求并滿足樁基自身的結(jié)構(gòu)特征。

（三）植入式臨時措施與測量控制

預(yù)制樁植入式施工前，應(yīng)采取臨時措施，滿足與樁基設(shè)計、樁基生產(chǎn)、樁基運(yùn)輸?shù)雀鳝h(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)配合與組織管理要求，設(shè)置預(yù)埋件、預(yù)留孔及局部加固構(gòu)件等臨時措施，確保預(yù)制樁植入式的銜接施工與后續(xù)施工環(huán)節(jié)的可靠連接。同時，明確測量是預(yù)制施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，測量控制系統(tǒng)的合理設(shè)置和施工精度會直接影響樁基預(yù)制線形控制和樁基植入安裝精度。

（四）結(jié)構(gòu)組合提升承載力

利用深層攪拌樁機(jī)施工方法將壓入的水泥漿液與周圍土體強(qiáng)制拌和，使之形成水泥加固土體，達(dá)到超前加固效果；同一施工時間段內(nèi)同步預(yù)制樁基，并在預(yù)先成孔的水泥土發(fā)生初凝之前，用靜壓樁機(jī)將預(yù)制樁植入水泥土中，在此過程中始終保持預(yù)制樁截面與超前加固體的中心保持吻合，直至樁頂設(shè)計標(biāo)高，超前加固與植入式預(yù)制兩項綠色施工的組合，使超前加固水泥土、植入式預(yù)制樁與樁身周圍土體連接形成豎向承載整體。

（五）信息化管理

預(yù)制樁植入施工在工程的設(shè)計、預(yù)制、施工期間采用信息化技術(shù)，通過對BIM、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等信息化技術(shù)的集成應(yīng)用，實現(xiàn)工程實際、預(yù)制生產(chǎn)、構(gòu)建運(yùn)輸、施工建造等環(huán)節(jié)的協(xié)同工作，達(dá)到綠色施工的高效與節(jié)約。

二、植入式預(yù)制樁綠色施工

植入式預(yù)制樁作為樁基工廠化建造的橋梁綠色施工典范，各個施工環(huán)節(jié)銜接快捷、工期較短，充分踐行了綠色思想。樁體周圍超前加固與預(yù)制樁身組合結(jié)構(gòu)形成復(fù)合樁，樁身均勻性更容易控制，改變了中心預(yù)制樁成樁環(huán)境，加強(qiáng)周圍土體，解決了預(yù)制樁穿透性較差的問題，提升整體承載能力，推動樁基建設(shè)方式變革，減少污染物排放，提高了勞動生產(chǎn)率。

（一）超前加固預(yù)制樁植入式施工特征

植入法利用了靜壓樁機(jī)壓力大、廢漿少、環(huán)境污染小、無噪音污染等優(yōu)點，貫徹節(jié)能減排、資源集約與循環(huán)利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的施工理念，同時避免了錘擊法對預(yù)制樁樁身的破壞，是環(huán)境友好型綠色樁基新技術(shù)。在植入過程中對樁周水泥土及樁周土體產(chǎn)生擠密作用，結(jié)合形成高強(qiáng)度結(jié)合體，進(jìn)一步提高樁周土體的承載力。通過對預(yù)制樁樁周土體超前加固處理，水泥漿與土體形成水泥加固體，增加樁側(cè)摩阻力和樁端阻力，有效結(jié)合了鉆孔灌注樁和高強(qiáng)度管樁等多種樁型的優(yōu)點，實現(xiàn)了多種工藝結(jié)構(gòu)的相互融合，同時規(guī)避了傳統(tǒng)樁型的弊端，顯著提高單樁承載力。

圖1 一個工藝流程三大亮點

（二）超前加固植入式施工控制

1.超前加固施工控制

成孔后應(yīng)根據(jù)計算和先期試樁工藝，填筑合適深度的填充料，預(yù)制樁外灌注填充料應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求選擇，采用預(yù)灌注細(xì)石混凝土?xí)r，應(yīng)采用導(dǎo)管灌注，控制坍落度的同時應(yīng)添加水泥量0.3%的緩凝劑，延緩填充料初凝時間，以滿足植入樁時間需要；當(dāng)采用水泥砂漿或水泥土作為填充料時應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求通過配合比試驗確定。澆筑前，對不同直徑、深度的樁孔分別計算出填充料澆筑灌入量，施工中要保證灌入量滿足要求，防止填充高度不足和超灌過量，以超灌量600mm至1000mm為宜，達(dá)到超前加固。

2.預(yù)制樁靜壓植入控制

靜壓法沉樁場地應(yīng)考慮地質(zhì)條件、預(yù)制樁型號、入土深度等因素，滿足壓樁機(jī)接地壓力的要求，并采取壓樁機(jī)穩(wěn)定措施。首節(jié)樁植入時，預(yù)制樁適當(dāng)位置設(shè)置水平偏位觀測點，垂直度偏差不得大于0.5%；植樁時壓樁機(jī)應(yīng)保持水平；抱壓力不應(yīng)大于樁身允許側(cè)向壓力的1.1倍；應(yīng)盡量縮短中間停頓時間，植樁應(yīng)避免在接近持力層時接樁，宜連續(xù)一次性將樁沉到設(shè)計標(biāo)高，預(yù)設(shè)終壓標(biāo)準(zhǔn)宜取單樁承載力特征值的1.5至1.8，植入預(yù)制樁后形成復(fù)合管樁，顯著提高承載力。

三、結(jié)語

在運(yùn)輸機(jī)械、運(yùn)輸能力、吊裝工藝及拼裝植入過程均可以實現(xiàn)的情況下，預(yù)制植入與超前加固的結(jié)構(gòu)組合思想可以縮短樁基施工分部工程的建設(shè)工期，相互補(bǔ)充降低質(zhì)量通病，其各項質(zhì)量指標(biāo)、安全風(fēng)險控制、施工效率均優(yōu)于傳統(tǒng)現(xiàn)澆施工工藝，在此基礎(chǔ)上，還可以保護(hù)場地周邊環(huán)境安全，并對施工人員的人身健康等方面有積極作用，符合追求高質(zhì)量、高效率、高效益的建設(shè)目標(biāo)，具有較好的示范效應(yīng)和推廣應(yīng)用價值。