1.開題報(bào)告
神馬氯堿廠30萬t/年P(guān)VC乙炔外管廊樁基礎(chǔ)工程位于平頂山市高陽路東段神馬氯堿發(fā)展有限公司東側(cè)，由中平能化建工集團(tuán)六處負(fù)責(zé)施工.該項(xiàng)目管廊中心線呈“幾”型，東西長726.00m，南北長435.40m，采用高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁材料，共施工試驗(yàn)樁6根，工程樁256根，以達(dá)到業(yè)主盡量縮短工期，盡快投入生產(chǎn)的根本目的。
該施工場地條件較特殊，由于電力工業(yè)的迅速發(fā)展，帶來了粉煤灰排放量的急劇增加，燃煤熱電廠所排放的粉煤灰總量逐年增加累積就成了該工程現(xiàn)場的粉煤灰地層，粉煤灰地層呈灰色、灰白色，堆積密度0.531～1.261g/cm3，與其它軟土地層相比，它密度較小且本身略有或沒有水硬膠凝性能，表面失水干燥時(shí)易板結(jié)變硬，含水率變大則呈糊狀，下雨時(shí)粉煤灰飽水且易流動(dòng)，稍振動(dòng)極易液化，所以該施工現(xiàn)場存在地質(zhì)松軟，承載力較小，施工機(jī)械與材料運(yùn)輸、加工不便，耗費(fèi)工期，施工進(jìn)度受天氣影響較大等問題，為滿足建設(shè)單位盡量縮短工期，早日投入生產(chǎn)的根本目的，采用高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁引孔錘擊技術(shù)是最佳選擇。
預(yù)應(yīng)力混凝土管樁是在粉煤灰等松軟地質(zhì)條件下，先由長螺旋鉆機(jī)引孔，再由打樁機(jī)將管樁打入地下達(dá)到設(shè)計(jì)要求持力層深度的基礎(chǔ)工程技術(shù).該項(xiàng)技術(shù)在平煤神馬氯堿廠乙炔外管廊樁基工程中進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用除滿足設(shè)計(jì)要求外，還具有施工進(jìn)度快、干作業(yè)、造價(jià)省等眾多特點(diǎn)。故在地質(zhì)條件允許及抗震烈度小于Ⅶ度的地區(qū)都優(yōu)先選擇采用該項(xiàng)技術(shù)。
2.施工原理
在該工程中，預(yù)應(yīng)力管樁技術(shù)是在預(yù)定樁位上先由長螺旋鉆機(jī)引孔，再由樁機(jī)將管樁材料吊裝、放入樁孔，上、下樁段焊接，最后由柴油錘打樁至要求標(biāo)高，施工過程由貫入度和設(shè)計(jì)要求樁頂標(biāo)高進(jìn)行雙控，樁身進(jìn)入持力層要求深度后，樁端阻力和樁側(cè)摩擦力提供豎向承載力和水平抗剪力，從而達(dá)到整個(gè)工程的使用要求。
管樁需穿越該層素填土，及依次向下的中砂層、粉質(zhì)粘土層、直至第五層粗砂層為持力層，采用長螺旋鉆機(jī)引孔與柴油錘打樁技術(shù)在該地質(zhì)條件下完成管樁施工，并通過在管樁連接處吊入鋼筋籠，澆筑混凝土的工藝加強(qiáng)樁基整體抗剪能力，將工程整體質(zhì)量又提高了一個(gè)層次。同時(shí)為后續(xù)鋼桁架工程提供銜接前提。
采用該施工技術(shù)加快了施工進(jìn)度，節(jié)約大量資金，確保安全可靠，為建設(shè)單位創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益并達(dá)到在若干年后去掉粉煤灰層后作為乙炔外管廊鋼桁架支柱仍能承受豎向700kN，水平25kN荷載的合格條件。
3.主要技術(shù)指標(biāo)
?。?）焊接部分在保證強(qiáng)度同時(shí)做好防腐處理；
?。?）解決因土應(yīng)力重疊，持力層土體固結(jié)過快導(dǎo)致難以達(dá)到樁頂要求標(biāo)高問題；
（3）采用接樁處放置鋼筋籠澆灌混凝土方法進(jìn)行加固，防止焊縫發(fā)生應(yīng)力變形，同時(shí)為后續(xù)鋼桁架做好銜接準(zhǔn)備；
?。?）調(diào)整樁長與打樁深度以適應(yīng)粉煤灰地層上下高度落差；
?。?）保證樁身作為支柱在去掉粉煤灰層后有足夠的穩(wěn)定性。
4.工藝流程及操作要點(diǎn)
4.1工藝流程
測量定位→樁位復(fù)核→長螺旋鉆機(jī)就位對中調(diào)平→鉆進(jìn)成孔排土→樁機(jī)就位→對孔→樁機(jī)調(diào)平→吊樁→樁落位→調(diào)整垂直度→錘擊沉樁→吊樁對位→焊接→錘擊沉樁至設(shè)計(jì)標(biāo)高→吊入鋼筋籠→澆筑商品混凝土。
4.2操作要點(diǎn)
4.2.1測量放線
在GPS專業(yè)測量組定位基礎(chǔ)上再由專業(yè)測量技術(shù)員使用全站儀測定具體樁位控制點(diǎn)，重點(diǎn)在作業(yè)路線拐角位置，控制點(diǎn)澆筑混凝土保護(hù).最后由現(xiàn)場施工技術(shù)員使用經(jīng)緯儀和50m鋼尺對各個(gè)樁位進(jìn)行定位，該細(xì)部測量工作隨工程進(jìn)度同步進(jìn)行，以防樁位點(diǎn)受破壞.注意在打樁施工區(qū)域附近設(shè)置控制樁與水準(zhǔn)點(diǎn)不少于2個(gè)，其位置以不受打樁影響為原則（距離操作地點(diǎn)40m以外），軸線控制樁設(shè)置在距樁位5-10m處，以控制樁基軸線和標(biāo)高，且至少每一方向的作業(yè)段設(shè)置4-5個(gè)軸線控制樁，以便后續(xù)施工單位方便復(fù)核。
4.2.2長螺旋鉆機(jī)鉆孔引孔施工
管樁完工后水平位移偏差和垂直度偏差很大程度上取決于長螺旋鉆孔質(zhì)量，因此，必須嚴(yán)格控制樁位偏差和垂直度偏差。鉆進(jìn)過程中采取間隙式鉆進(jìn)法，即鉆進(jìn)——空鉆鉆進(jìn)，以利被切割的土層能及時(shí)排出地面，鉆頭鉆至規(guī)定的深度后，空鉆1min再提鉆，保證成孔規(guī)則完整。
4.2.3導(dǎo)桿式柴油錘打樁機(jī)施工
樁機(jī)就位后，在吊樁落位過程中必須遵守安全操作規(guī)程，采用人工與機(jī)械相配合保證樁段落位準(zhǔn)確，并且保證人身安全。
并再次雙向控制垂直度，在樁機(jī)附近兩側(cè)設(shè)置鋼支架吊線錘，觀測樁段兩個(gè)不同方向的邊緣，調(diào)整樁機(jī)，嚴(yán)格控制樁段的垂直度誤差。嚴(yán)禁邊打樁邊調(diào)整樁機(jī)，或者下樁入土深度≥1.0m后調(diào)整樁機(jī)。必須將樁段吊離孔外，待處理后，再調(diào)機(jī)施工。
4.2.4接樁
該工程φ600直徑PHC樁段均采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊連接方式。保證連續(xù)飽滿，電焊工必須經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)、持證上崗操作，自然冷卻后涂刷防銹漆。
4.2.5打樁
采用“重錘低擊”方案，堅(jiān)持以貫入度和樁長控制“雙控”原則，控制樁端進(jìn)入持力層的深度，確保樁端進(jìn)入持力層層面的設(shè)計(jì)要求，如深度未達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，可在允許范圍內(nèi)（即極限貫入度值為最后十擊為3cm）適當(dāng)增大錘擊數(shù)，使之達(dá)到深度要求。
4.3重點(diǎn)問題解決方案
4.3.1土體固結(jié)解決方案
相鄰樁位距離較近時(shí)，由于土應(yīng)力過于集中重疊，土體固結(jié)過快，出現(xiàn)樁身進(jìn)入土體較困難，最后樁頂標(biāo)高高于設(shè)計(jì)要求標(biāo)高現(xiàn)象，該問題主要出現(xiàn)在樁位間距2m的位置處，當(dāng)達(dá)到貫入度要求后，再繼續(xù)強(qiáng)打會(huì)使樁身損壞，所以在施工完畢后采用人工截樁方法使之達(dá)到設(shè)計(jì)要求。截割樁頭采用電動(dòng)鋸樁器，嚴(yán)禁采用大錘橫向敲擊或強(qiáng)行扳拉截樁。（受力分析如圖1所示）
4.3.2管樁接縫受力分析及加強(qiáng)方案
該工程采用管樁材料型號(hào)為PHC-B600（130），為較大直徑端承樁管樁材料，現(xiàn)場焊接單樁最大長度2hn，最大長徑比為35，符合蘇G03-2002相關(guān)規(guī)范要求。
由試樁檢驗(yàn)報(bào)告可以看出，在水平剪力作用下焊縫位置要承受較大的彎矩作用，普通焊接樁抗彎能力有限，延性性能也較差，不能滿足設(shè)計(jì)要求，而經(jīng)過樁身連接處加固處理的試樁則能滿足設(shè)計(jì)要求，其具體方案為：
樁段之間采用氣體保護(hù)焊，但為了加強(qiáng)接樁處抗剪強(qiáng)度，特采用吊入鋼筋籠（10m）并澆筑商品混凝土方法，同時(shí)也為后續(xù)鋼桁架工程做銜接條件。吊入鋼筋籠前需對管樁內(nèi)涌土高度進(jìn)行測量，超過設(shè)計(jì)要求高度時(shí)使用“洛陽鏟，挖除，高度不夠時(shí)人工回填至要求高度。（見圖2接樁設(shè)計(jì)示意圖）
在該工程中，管樁填芯后由于填芯混凝土參與工作，其焊縫位置和整個(gè)樁身的開裂彎矩、屈服彎矩及極限彎矩均比非填芯管樁要大。
超出該工程范圍，在地震多發(fā)區(qū)的軟土地層中，土體極易因地震作用液化，而消除地基液化沉陷的有效措施就是采用樁基，參考該工程的管樁施工加強(qiáng)方案可更大范圍的用于工民建筑。
4.3.3地勢高差調(diào)整方案
該管廊工程與乙炔廠連接段需要穿越高差約8m的粉煤灰坑，為滿足現(xiàn)場施工需要，就粉煤灰坑上下部管樁有效長度和入土深度進(jìn)行調(diào)整，坑上部采用全長2hn樁型，坑下部采用全長15m的樁型，坑上下高差通過后期鋼桁架工程調(diào)整。
4.3.4穩(wěn)定性驗(yàn)算
為達(dá)到在若干年后去掉粉煤灰層，管樁基礎(chǔ)作為鋼桁架支柱仍能承受豎向700kN，水平25kN的承載力要求，必須就現(xiàn)場施工的有效樁長和入土深度進(jìn)行抗傾覆力驗(yàn)算，在去掉粉煤灰層后，管樁入土土層依次為中砂層、粉質(zhì)粘土層、粗砂層。經(jīng)詳細(xì)計(jì)算，管樁設(shè)計(jì)水平剪力25kN，取極限值50kN，管樁基礎(chǔ)上部有4m的鋼桁架，取管樁外露長度8m，則傾覆力矩為：
M=50×12=600kN·m
樁基埋深13m，通過郎肯土壓力計(jì)算公式得各土層提供的被動(dòng)土壓力的抗傾覆力矩：
M’=1.56×105kN·m
由此可見抗傾覆力矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傾覆力矩，同時(shí)有上部鋼桁架總體連接固定，整體穩(wěn)定性進(jìn)一步提高。
5.結(jié)論
該技術(shù)在確保工程施工質(zhì)量，加快工程施工進(jìn)度與降低工程成本等方面均取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值及市場發(fā)展前景。相對于同類的靜壓樁技術(shù)，有適應(yīng)多種地形的優(yōu)點(diǎn)，以本工程為例，施工區(qū)域在粉煤灰土坡上，距廠區(qū)道路高差近10m，較軟的土質(zhì)和較陡的坡路限制了重量較大的靜壓樁技術(shù)的使用，但柴油錘打樁技術(shù)又有著噪聲大、空氣污染、震動(dòng)大等缺點(diǎn)，只有類似該工程的特殊地形條件才考慮使用.同時(shí)預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁技術(shù)應(yīng)用的時(shí)間還不長，對其應(yīng)用中某些技術(shù)問題還需要一個(gè)認(rèn)識(shí)、研究、總結(jié)提高的過程。
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