隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，建筑工程施工中不斷出現(xiàn)新技術(shù)和新工藝，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁就是近幾年發(fā)展起來的樁基礎(chǔ)新技術(shù)。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁是采用先張法預(yù)應(yīng)力工藝和離心成型方法制成的一種空心圓柱型預(yù)制預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁，具有施工速度快、樁身質(zhì)量有保證、單樁承載力高等優(yōu)點(diǎn)，其施工方法一般采用靜壓法和錘擊法。但錘擊法施工噪音高、振動大及油污飛濺的缺點(diǎn)，使之不能適應(yīng)降噪防污的環(huán)保要求，因而靜壓預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的應(yīng)用較為普遍。本文結(jié)合工程實(shí)例，就靜壓預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的施工技術(shù)進(jìn)行淺析。
1工程概況
某建筑工程地下2層、地上30層，擬建建筑物西側(cè)為已建的具有預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)的新建多層建筑，其余三側(cè)均為空曠場地。高層樁基礎(chǔ)采用PHC600A（130）預(yù)應(yīng)力管樁，施工方法采用高噸位靜壓機(jī)施工。
2地質(zhì)條件
本工程劃分為13個(gè)層組，共17個(gè)工程地質(zhì)層，其中④層分3個(gè)亞層，⑥層、⑨層各分2個(gè)亞層。
本工程以⑨號或⑨a號土層為樁端持力層。在本標(biāo)段中⑥-2土層平均厚度為18m，標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N值為18，屬具有較大厚度的砂質(zhì)粉土，是施工中最難穿越的土層，因此穿越該土層是施工成敗的關(guān)鍵。
3施工情況
3.1樁機(jī)的選用
本工程承載力要求設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值為3000kN，最大極限承載力要求2.15倍的設(shè)計(jì)值，最大壓樁力不得小于設(shè)計(jì)的單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值，樁入土深度54～59m，有效樁長45～48m，選用樁型為PHC600A（130），估算群樁擠密最大壓樁力：
樁機(jī)重量與配重之和的90%為最大壓樁力，理論上樁機(jī)選擇應(yīng)在10000kN及其以上。雖然現(xiàn)在技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到最大噸位達(dá)12000kN的樁機(jī)，但考慮當(dāng)?shù)厥┕C(jī)械、施工經(jīng)驗(yàn)及場地條件等限制，本工程采用部分預(yù)鉆孔8000kN的樁機(jī)施工。
3.2施工場地
選擇大噸位樁機(jī)應(yīng)首先考慮的是地耐力。當(dāng)施工場地表土層承載力特征值小于等于100kpa，或勘察報(bào)告中提出靜壓樁施工出現(xiàn)陷機(jī)可能性的評估結(jié)論而其他條件適用靜壓樁時(shí)，應(yīng)對場地進(jìn)行加固處理。本工程地表土層承載力特征值為85kpa，在施工前及施工過程中優(yōu)先處理場地，即填筑建筑垃圾，使得地面平整、壓樁機(jī)基本處于不陷機(jī)狀態(tài)為最佳，另外排水必須通暢；對于不適合壓樁機(jī)正常運(yùn)行的松軟場地，本工程也做了換土處理，使場地的承壓能力能滿足壓樁機(jī)正常運(yùn)行的要求。本工程在場地處理方面的費(fèi)用占到樁基工程總造價(jià)的3%。
3.3樁身承受力
本工程使用的是抱壓式液壓壓樁機(jī)，PHC600A（130）樁身混凝土強(qiáng)度等級為C80，對應(yīng)的混凝土軸心抗壓fc為35.9，則樁身允許抱壓壓樁力：
另外，依據(jù)樁身結(jié)構(gòu)豎向抗壓承載力設(shè)計(jì)值計(jì)算：
由于抱壓式液壓壓樁機(jī)送樁最大壓樁力不宜超過樁身允許抱壓壓樁力，送樁最大壓樁力不宜超過7609kN，不應(yīng)大于9638kN。實(shí)際本工程最大壓樁力達(dá)到7200kN，管樁壓爆率為0。
3.4引孔壓樁法
減小擠壓力的措施主要是采用引孔壓樁法，將擠土樁變?yōu)榈蛿D土樁。具體做法是預(yù)先用鉆機(jī)在樁位處鉆孔，然后將預(yù)制樁放入孔內(nèi)，再用壓樁機(jī)施壓。引孔處理主要考慮的是成孔方式、孔徑與孔深。成孔有以下6種方式：套管鉆機(jī)、轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī)、潛水鉆機(jī)、沖擊式鉆機(jī)、回轉(zhuǎn)斗鉆機(jī)和螺旋鉆機(jī)。
引孔機(jī)采用獨(dú)立的施工機(jī)械，現(xiàn)正研制在靜壓機(jī)上配備引孔機(jī)。本地區(qū)傳統(tǒng)的引孔方式采用液壓履帶式長螺旋鉆孔機(jī)，該機(jī)械現(xiàn)最長可以引孔達(dá)到32m，該方法成孔速度快，場地干凈。本工程最難以穿越的是⑥-2土層，根據(jù)地質(zhì)報(bào)告結(jié)果顯示，該場地土層分布均勻，⑥-2土層厚度達(dá)到18m，穿透該土層需要從地面以下引孔40m。如采用螺旋鉆機(jī)，⑥-2土層仍舊還有8m左右的厚度難以穿越。因此，本工程采用了潛水鉆機(jī)的方式。該設(shè)備簡單且體積小，成孔速度快，移動方便，非常適合場地狹窄、預(yù)鉆孔深度深的項(xiàng)目。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，預(yù)鉆孔的孔徑控制在樁徑的2/3，深度為原樁長的2/3幅度范圍內(nèi)比較適宜。根據(jù)小孔擴(kuò)張理論分析預(yù)鉆孔孔徑比與折減系數(shù)比為錯(cuò)誤！未找到引用源。關(guān)系，如表1所示。
表1預(yù)鉆孔孔徑比與折減系數(shù)比
注：ri為預(yù)鉆孔半徑，r0為預(yù)制樁半徑，m為折減系數(shù)。
本工程最初采用260mm孔徑預(yù)鉆孔，根據(jù)表2利用內(nèi)插法計(jì)算折減系數(shù)為0.929，按照擠密樁最大壓樁力8697kN折減計(jì)算，需要最大壓樁力為8080kN，本工程8000kN樁機(jī)最大壓樁力為7200kN，實(shí)際該樁未能穿透⑥-2土層，屬欠送超長樁，需要補(bǔ)樁處理。后期更改為500mm孔徑預(yù)鉆孔，折減后壓樁力為5244kN，施工過程中最大壓樁力與折減后壓力值相差不超過20%。
3.5用電量平衡
整個(gè)區(qū)域共配備一臺500kW的變壓器，施工現(xiàn)場其余6個(gè)地塊共配備10臺塔吊，正在主體施工階段。本工程由于工期要求比較緊，采用2臺800t靜壓機(jī)及3臺引孔機(jī)施工。由于本工程距離變壓器房約為300m，布線至施工現(xiàn)場，電損較大，導(dǎo)致壓樁力較大時(shí)電壓不夠。為解決該問題，本工程采用升壓機(jī)為樁機(jī)提供高電壓電源。為避開白天的用電高峰期，白天施工以引孔為主，晚上以樁機(jī)施工為主。
3.6打樁線路及沉樁速度
距離高層樁基西側(cè)15m有一新建多層建筑物，考慮打樁會對建筑物影響，樁機(jī)施工優(yōu)先從距離該建筑物最近處打一排封閉樁施工。施工順序由近及遠(yuǎn)，根據(jù)試樁結(jié)果及考慮造價(jià)問題，最初沒有采取引孔方法處理。在施工接近18%左右，開始出現(xiàn)沉樁困難，現(xiàn)場采用引孔處理。開始引孔30個(gè)，按照沉樁速度每天6根及場地需要回填等因素，造成部分樁需要3d左右時(shí)間沉樁，已造成塌孔現(xiàn)象出現(xiàn)，實(shí)際出現(xiàn)了欠送樁。根據(jù)此情況，調(diào)整施工計(jì)劃，按照每天引孔5～6根，12h內(nèi)必須打完，對已完成引孔而未及時(shí)沉樁的要求2次復(fù)引，工程完工后未造成欠送樁。
4靜壓效果分析
從表2中可以看出，單樁極限承載力比施工階段的終壓荷載提高了44%～79%。國外試驗(yàn)也表明，擠土樁的承載力會由于“強(qiáng)化
效應(yīng)”而提高40%～80%，靜壓樁終壓力與單樁極限承載力是密不可分的，承載力是在終壓力的基礎(chǔ)上，經(jīng)過觸變恢復(fù)和固結(jié)再發(fā)展，在樁周土未達(dá)到充分固結(jié)恢復(fù)之前的承載力，是“擬極限承載力”。從這個(gè)意義上可以說，終壓力是零時(shí)刻的極限承載力，而不同時(shí)刻的擬極限承載力都將歸于真實(shí)的極限承載力。
5經(jīng)濟(jì)效益比較
從表3中可以看出，采用靜壓預(yù)應(yīng)力管樁比鉆孔灌樁降低造價(jià)14%。同時(shí)可以看出同一地質(zhì)條件下，為獲得每噸承載力，鉆孔灌樁需要76.5元，而預(yù)應(yīng)力管樁僅需要53.1元，經(jīng)濟(jì)效益可觀。
表3靜壓預(yù)應(yīng)力管樁與鉆孔灌注樁經(jīng)濟(jì)效益對比
6結(jié)語
總之，靜壓預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的優(yōu)勢雖然十分明顯，但如未按正確的施工技術(shù)操作和加強(qiáng)質(zhì)量控制，很容易出現(xiàn)質(zhì)量問題，使得單樁承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求問題。因此，應(yīng)處理好樁機(jī)的選擇、管樁強(qiáng)度與質(zhì)量、場地處理、引孔壓樁法的選擇與利用及打樁順序等方面的工作，以提高成樁質(zhì)量，發(fā)揮更好的經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)：
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