隨著我國(guó)房地產(chǎn)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，靜壓預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁(PHC)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種樁基礎(chǔ)。由于其樁身強(qiáng)度高、耐打性好、成樁質(zhì)量可靠、施工周期短、文明環(huán)保、綜合造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，在高層建筑工程的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中應(yīng)用前景十分看好。為了保障工程的施工質(zhì)量，避免施工過(guò)程中出現(xiàn)不必要的問(wèn)題，就要在施工過(guò)程注重各個(gè)方面的施工質(zhì)量，制定科學(xué)合理的施工方案，嚴(yán)格進(jìn)行每一步驟的施工，從而順利完成施工工程。
1工程概況
某建筑工程為框剪結(jié)構(gòu)，地下1層，地上15層，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)采用靜壓PHCΦ500－125AB管樁，另?yè)?jù)試壓樁記錄確定當(dāng)主樓承臺(tái)壓樁困難時(shí)應(yīng)結(jié)合引孔，引孔孔徑小于樁徑，有效樁長(zhǎng)不小于10m，樁端進(jìn)入持力層深度不小于5.5m，單樁豎向抗壓承載力特征值為1800kN，終壓力值不小于3700kN(最大靜載試驗(yàn)荷載值3600kN)。持力層可選擇⑤卵石、⑥殘積砂質(zhì)粘性土、⑦全風(fēng)化花崗巖或⑧土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，復(fù)壓三次，累計(jì)沉降量小于1cm。
2場(chǎng)地地質(zhì)條件
據(jù)本工程《巖土工程詳細(xì)勘察報(bào)告》可知，擬建場(chǎng)地主要土層由上至下分布依次為①1.0～4.3m雜填土；②1.00～4.20m粉質(zhì)粘土；③1.1～4.10m淤泥質(zhì)土；④1.20～5.90m中砂；⑤4.2～16.1m卵石，其中粒徑大于20mm的顆粒質(zhì)量占近55%，一般粒徑為2～6cm，局部個(gè)別可達(dá)8～20cm，形狀呈亞圓為主，級(jí)配較好，填充以礫粗砂為主，場(chǎng)地內(nèi)鉆孔均有揭露；⑥1.3～5.6m殘積砂質(zhì)粘性土；⑦2.3～7.1m全風(fēng)化花崗巖；⑧1.60～13.80m土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖；⑨4.2～7.8m碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖；⑩中風(fēng)化花崗巖，場(chǎng)地內(nèi)僅2#樓主樓有揭露。
3施工難點(diǎn)
(1)本工程地質(zhì)情況復(fù)雜，地下水位較高，地下室開挖深度約4～5m，樁基施工既要滿足單樁承載力要求，又要滿足樁端進(jìn)入持力層深度及有效樁長(zhǎng)要求，屬于多控指標(biāo)的端承樁和摩擦樁復(fù)合受力樁體。而②粉質(zhì)粘土層及③淤泥質(zhì)土層較厚，⑤卵石層埋深較淺且厚度變化較大，如果按一般的壓樁工藝只能進(jìn)入卵石層1m左右，僅滿足單樁承載力要求，無(wú)法保證樁端進(jìn)入持力層深度及有效樁長(zhǎng)。如何同時(shí)滿足設(shè)計(jì)單樁承載力及樁端進(jìn)入持力層深度、有效樁長(zhǎng)是確保本工程樁基施工質(zhì)量的關(guān)鍵。
(2)本工程地下室基礎(chǔ)占地面積約27350m2，多為三～五樁承臺(tái)，間距較大(軸距為8.4m)，但2#樓主樓管樁分布比較密，共有185根，電梯井核心筒更為密集。如何避免壓樁過(guò)程中管樁上浮導(dǎo)致重新復(fù)壓，從而保證單樁承載力和施工工期尤為重要。
4選擇依據(jù)
4.1擠土PHC管樁缺點(diǎn)
按成樁方法分類，靜壓PHC管樁屬于擠土樁，預(yù)鉆孔靜壓PHC管樁屬于部分?jǐn)D土樁。成樁過(guò)程的擠土效應(yīng)在飽和粘性土中是負(fù)面的，常導(dǎo)致斷樁(接頭處)、裂樁、樁體上浮、降低承載力、增大沉降，要補(bǔ)樁、加樁，增加成本；還會(huì)造成周邊建筑、市政設(shè)施受損。此外不能穿透硬夾層，往往使得樁長(zhǎng)過(guò)短，持力層不理想，導(dǎo)致沉降過(guò)大。
4.2引孔壓樁法優(yōu)點(diǎn)
(1)引孔壓樁法針對(duì)地質(zhì)情況復(fù)雜，有粘土、砂層、卵石層相互交替，硬夾層較多，樁端持力層較淺，壓樁機(jī)無(wú)法穿透的情況，引孔機(jī)能夠先行穿入，給后續(xù)壓樁施工做好準(zhǔn)備，滿足設(shè)計(jì)有效樁長(zhǎng)的要求后，只需控制樁端持力層巖樣和終壓力值3700KN并保證至少?gòu)?fù)壓三次累計(jì)沉降量小于1cm即可。
(2)先引孔后壓樁，可減小一般壓樁工藝在施工過(guò)程中的擠土效應(yīng)。因?yàn)橐讬C(jī)事先已按樁位把樁孔大部分巖土取出，形成一個(gè)相對(duì)孔洞，對(duì)樁周土體摩擦擠壓力大大減小，從而避免管樁上浮和重新復(fù)壓。
4.3長(zhǎng)螺旋鉆干作業(yè)法特點(diǎn)
(1)長(zhǎng)螺旋干作業(yè)鉆孔是一種無(wú)泥漿循環(huán)的機(jī)械式干作業(yè)連續(xù)成孔施工方法，鉆頭切削下來(lái)的鉆渣通過(guò)螺旋鉆桿葉片不斷從孔底輸送到地表。
(2)對(duì)地層適應(yīng)性強(qiáng)，適用于填土、粘性土、粉土、砂性土、圓礫層、卵石層、強(qiáng)中風(fēng)化巖石等。
(3)孔底無(wú)虛土，孔壁、孔底不受泥漿污染，樁與樁壁無(wú)泥皮界面，無(wú)噪聲、無(wú)振動(dòng)，文明環(huán)保。
(4)施工速度快，明顯縮短業(yè)主投資周期，見效快。
(5)成孔過(guò)程即將孔內(nèi)土自上向下按順序取出的過(guò)程，操作人員、監(jiān)理工程師、業(yè)主能親眼直觀地看到孔位處的地層實(shí)況。能較好把握復(fù)雜地層地質(zhì)情況，克服因勘察布孔少引起的地層反映不全面的問(wèn)題。
(6)施工易于控制，成樁質(zhì)量可靠。當(dāng)遇砂層、圓礫層、卵石層較厚、壓縮系數(shù)低的粘土，預(yù)制樁難以穿過(guò)(常需打超前取土孔致使孔壁應(yīng)力釋放而不滿足預(yù)計(jì)承載力要求)，因壓樁引起土體隆起而影響周圍建筑安全，長(zhǎng)螺旋干作業(yè)鉆孔樁卻能順利穿透一次成樁且可有效避免樁易偏斜、樁身或接頭易折斷、樁頭易破損的通病。
4.4引孔施工機(jī)械設(shè)備選型
CFG系列鉆孔機(jī)適用于CFG工法、預(yù)制樁、灌注樁、軟基加固等多種基礎(chǔ)施工。根據(jù)本工程實(shí)際情況，選用一臺(tái)DBCFG－B26型步履式長(zhǎng)螺旋鉆孔機(jī)Φ480孔徑。
4.4.1主要技術(shù)參數(shù)
表1鉆孔機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
4.4.2CFG系列鉆機(jī)特點(diǎn)
(1)鉆機(jī)采用長(zhǎng)螺旋成孔，可通過(guò)鉆桿中心管將混凝土(或泥漿)注入孔底。既能鉆孔成樁由一機(jī)一次完成，也可用于干法成孔(本實(shí)例中采用)，注漿置換等多種工法。
(2)動(dòng)力頭采用電機(jī)雙驅(qū)動(dòng)、大中心通孔的減速機(jī)，承載、過(guò)載能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)緊湊，噪音低，壽命長(zhǎng)。
(3)鉆機(jī)為液壓步履式結(jié)構(gòu)，可自行起落臂架，行走、回轉(zhuǎn)、對(duì)位準(zhǔn)確、可靠，施工效率高，勞動(dòng)強(qiáng)度低。
(4)鉆機(jī)拖運(yùn)與裝運(yùn)相結(jié)合，整體性強(qiáng)，場(chǎng)地轉(zhuǎn)移方便，使用費(fèi)用低。
(5)整機(jī)的電氣、液壓、操縱、監(jiān)視儀表均集中在司機(jī)室內(nèi)，司鉆人員操作方便、簡(jiǎn)單。
5施工工藝
5.1工藝流程詳見(圖1)
圖1先引孔后壓樁施工工藝流程圖
5.2引孔、成孔施工工藝
引孔前，在樁位標(biāo)識(shí)外6～10m處引兩個(gè)相互垂直的固定點(diǎn)設(shè)兩經(jīng)緯儀監(jiān)測(cè)其是否偏位及垂直度。引孔機(jī)就位，施鉆引孔至自然地面以下17m。
(1)鉆機(jī)就位：鉆孔機(jī)就位時(shí)，應(yīng)使鉆桿垂直對(duì)準(zhǔn)樁位中心，保持平穩(wěn)，不發(fā)生傾斜、位移。司機(jī)室內(nèi)應(yīng)掛鉛垂并在鉆架上刻上明顯的進(jìn)尺位置對(duì)照線，由專人進(jìn)行樁位對(duì)中及垂直度檢查，合格后方可施鉆。
(2)鉆進(jìn)成孔：調(diào)直鉆架挺桿，對(duì)好樁位(用對(duì)位圈)，開動(dòng)機(jī)器鉆進(jìn)、出土，達(dá)到控制深度后停鉆、提鉆。鉆孔開始時(shí)先慢后快，同時(shí)檢查鉆孔的偏差并及時(shí)糾正。成孔過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或難鉆時(shí)，應(yīng)放緩進(jìn)尺，以防樁孔偏斜、位移及鉆桿、鉆具損壞。鉆進(jìn)時(shí)，記錄每米電流變化及突變位置，以復(fù)核地質(zhì)情況。
5.3引孔壓樁法質(zhì)量控制要點(diǎn)
(1)引孔的垂直度偏差不宜大于0.5%。
(2)引孔過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)樁頂標(biāo)高和《巖土工程詳細(xì)勘察報(bào)告》，準(zhǔn)確控制好引孔深度，同時(shí)不得超鉆而破壞或穿透樁端持力層巖樣，造成樁端承載力無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求。
(3)引孔過(guò)程中，若遇淺層大孤石，應(yīng)立即停止引孔，待安排鉤機(jī)挖掘后，方可繼續(xù)引孔。
(4)壓樁施工前，配樁應(yīng)同時(shí)考慮引孔深度和《巖土工程詳細(xì)勘察報(bào)告》反映的樁端持力層深度，在滿足設(shè)計(jì)要求前提下，經(jīng)濟(jì)合理的配置樁長(zhǎng)。
(5)在保證樁有效長(zhǎng)度大于10m的同時(shí)，必須滿足樁端進(jìn)入卵石持力層大于5.5m和樁的終壓力值大于3700KN。尤其應(yīng)重視三次復(fù)壓累計(jì)沉降量應(yīng)小于10mm。
(6)壓樁過(guò)程中，應(yīng)使用水準(zhǔn)儀觀測(cè)已施工的管樁是否上浮。若有浮樁應(yīng)重新放線定位復(fù)壓。
5.4塌孔預(yù)防措施及處理方案
5.4.1預(yù)防措施
(1)引孔前應(yīng)充分降水，以利土體排水固結(jié)，減少孔隙水壓力，增大有效應(yīng)力。
(2)鉆進(jìn)速度應(yīng)平穩(wěn)，控制在中速檔以減少對(duì)土體擾動(dòng)。過(guò)慢，鉆頭對(duì)土體擾動(dòng)加大；過(guò)快，土體上下受擾相互作用，易失穩(wěn)。
(3)引孔作業(yè)和壓樁作業(yè)應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，以免積水塌孔，間隔時(shí)間不宜大于3h。
(4)引孔回鉆退出同時(shí)應(yīng)及時(shí)清理鉆渣至場(chǎng)外，并用600×600mm木板蓋住孔口，以減少堆土荷載。
5.4.2處理方案
(1)若因土體過(guò)飽和出現(xiàn)個(gè)別塌孔應(yīng)先挖除壞土，在孔內(nèi)夯填灰土(比例3：7，每500mm厚夯實(shí)一次)，待灰土吸干水并擠密樁周土層后復(fù)鉆成孔。
(2)若因砂層過(guò)厚出現(xiàn)大面積塌孔，考慮到造價(jià)、工期等因素，應(yīng)及時(shí)聯(lián)系勘察、設(shè)計(jì)等單位研究確定處理方案。如改變樁型為鉆(沖)孔灌注樁，采用濕作業(yè)法造漿成孔，保持孔內(nèi)水頭高度，或改為樁筏基礎(chǔ)等。
6施工效果
(1)本工程2#樓主樓共進(jìn)行2根單樁豎向抗壓承載力試驗(yàn)，從試驗(yàn)樁Q－s及s－Lgt曲線圖詳見(圖2)看出在各級(jí)荷載作用下沉降量不大且無(wú)明顯增大現(xiàn)象，按《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》JGJ106－2003條款4.4.2，各試驗(yàn)樁在最大荷載作用下均未達(dá)到極限荷載狀態(tài)，故試驗(yàn)樁的單樁豎向抗壓極限承載力取最大試驗(yàn)荷載值3600kN，滿足設(shè)計(jì)要求。
圖2試驗(yàn)樁Q－s及s－Lgt曲線圖
(2)采用預(yù)鉆孔靜壓PHC管樁即先引孔后壓樁法，有效解決了在復(fù)雜地質(zhì)條件下，靜壓PHC管樁施工有效樁長(zhǎng)和單樁承載力不夠的難題，從而滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，保證樁基施工質(zhì)量。此外，比其他樁型如灌注樁，更節(jié)約造價(jià)。
(3)先引孔后壓樁，可有效減少擠土效應(yīng)，避免斷樁及因管樁偏移和上浮而需重新復(fù)壓的現(xiàn)象。
(4)引孔作業(yè)和壓樁作業(yè)連續(xù)進(jìn)行，大大縮短壓樁時(shí)間，節(jié)約工期。本工程未出現(xiàn)明顯塌孔現(xiàn)象。
結(jié)尾
綜上所述，在靜壓預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁施工過(guò)程中，為了確保其施工的質(zhì)量，應(yīng)充分考慮施工過(guò)程中的各種影響因素，盡可能估計(jì)到可能發(fā)生的問(wèn)題。實(shí)踐證明，在其應(yīng)用過(guò)程中，只要嚴(yán)格落實(shí)現(xiàn)有各項(xiàng)技術(shù)規(guī)范、措施和有關(guān)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)在施工過(guò)程中不斷改進(jìn)提高其技術(shù)應(yīng)用水平，就可以很好地控制靜壓高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁施工質(zhì)量和施工安全。
參考文獻(xiàn)
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