朱文平（婁底市城鄉(xiāng)建設(shè)投資開(kāi)發(fā)集團(tuán)有限公司，湖南 婁底 417000）

當(dāng)前在建筑領(lǐng)域中，由于建設(shè)水平的不斷提升，建筑的建設(shè)規(guī)模、難度等方面都明顯提升，同時(shí)建筑高度也在不斷提升[1]。但在這樣的發(fā)展背景下，部分高層建筑施工當(dāng)中出現(xiàn)了諸多問(wèn)題及不足，嚴(yán)重影響著施工項(xiàng)目的質(zhì)量，使得最終的施工效果無(wú)法達(dá)到預(yù)期要求[2]。在這一過(guò)程中，一種全新的預(yù)應(yīng)力管樁地基處理技術(shù)產(chǎn)生，利用該項(xiàng)技術(shù)可以促進(jìn)建筑施工質(zhì)量的提升，基于此，本文開(kāi)展其在高層建筑施工中的應(yīng)用研究。

1 高層建筑施工中管樁地基處理現(xiàn)存問(wèn)題分析

針對(duì)當(dāng)前現(xiàn)有高層建筑施工特點(diǎn)，以及在具體施工中存在的問(wèn)題進(jìn)行探究，首先針對(duì)沉樁時(shí)極易出現(xiàn)頂樁位移情況的問(wèn)題進(jìn)行分析。在施工中，由于地基處理中需要使用大量的管樁結(jié)構(gòu)，并且施工區(qū)域的土層無(wú)法保證具備足夠的承載力，且存在兩個(gè)管樁之間的距離過(guò)小等問(wèn)題，造成沉降樁施工時(shí)出現(xiàn)樁頂位移的問(wèn)題[3]。同時(shí)，加之施工中樁位的放線不準(zhǔn)確、施工中樁位標(biāo)志缺失等都會(huì)進(jìn)一步增加頂樁位移量。除此之外，由于未按照施工規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)完成施工任務(wù)，造成沉樁質(zhì)量不達(dá)標(biāo)問(wèn)題產(chǎn)生[4]。由于對(duì)施工前準(zhǔn)備工作的重視程度不夠，沒(méi)有先進(jìn)的勘查手段和技術(shù)運(yùn)用，使得從現(xiàn)場(chǎng)獲取到的勘查數(shù)據(jù)較少，且勘查結(jié)果與實(shí)際差距較大，無(wú)法更加全面掌握施工現(xiàn)場(chǎng)的相關(guān)信息，進(jìn)而造成對(duì)施工持力層的相關(guān)信息掌握不充分，從而導(dǎo)致樁尖標(biāo)高錯(cuò)誤等問(wèn)題產(chǎn)生。這一問(wèn)題的存在，在極大程度上影響著預(yù)應(yīng)力管樁地基處理時(shí)沉樁不達(dá)標(biāo)問(wèn)題的產(chǎn)生。

2 高層建筑施工中預(yù)應(yīng)力管樁地基處理技術(shù)

2.1 預(yù)應(yīng)力管樁承載力及貫入度計(jì)算

將預(yù)應(yīng)力管樁地基處理技術(shù)應(yīng)用到高層建筑施工項(xiàng)目當(dāng)中，首先需要明確各個(gè)預(yù)應(yīng)力管樁的承載力以及貫入度。分別從豎向和水平兩個(gè)方向確定其承載力，針對(duì)豎向承載力可直接采用靜力學(xué)計(jì)算方法確定。根據(jù)高層建筑施工項(xiàng)目所在區(qū)域內(nèi)預(yù)應(yīng)力管樁樁側(cè)阻力、樁端阻力等破壞機(jī)理，結(jié)合靜力學(xué)原理分析，應(yīng)用土層的強(qiáng)度參數(shù)確定各個(gè)位置上的阻力[5]。在此基礎(chǔ)上，按照樁身強(qiáng)度對(duì)預(yù)應(yīng)力管樁在豎直方向上的承載力進(jìn)行計(jì)算，其公式為：

式中R-為管樁自身在施工中產(chǎn)生的豎直方向承載力；

f-為澆筑管樁樁體的混凝土材料強(qiáng)度限值；

σ-樁身在施工中產(chǎn)生的預(yù)壓應(yīng)力；

A-樁身橫截面的面積。

根據(jù)上述公式，計(jì)算得出預(yù)應(yīng)力管樁在豎直方向上的承載力。其次，再對(duì)預(yù)應(yīng)力管樁在水平方向上的承載力進(jìn)行計(jì)算。若具備以單樁水平靜載試驗(yàn)的相關(guān)資料，則可直接通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式法計(jì)算得出其水平方向上的承載力數(shù)值，若缺失這一資料，則可通過(guò)對(duì)樁身配筋小于0.65%的管樁按照如下公式求解出其水平方向上的承載力：

式中R＇-代表預(yù)應(yīng)力管樁樁身在水平方向上的額定承載力；

α-代表水平方向上產(chǎn)生的變形系數(shù)；

EI-代表管樁樁身的抗彎剛度；

V-代表預(yù)應(yīng)力管樁頂部水平位移系數(shù)；

X-代表樁頂可允許的水平方向位移量。

根據(jù)上述論述內(nèi)容，分別從豎直方向和水平方向完成對(duì)預(yù)應(yīng)力管樁承載力的計(jì)算，再對(duì)其貫入度進(jìn)行計(jì)算[6]。在打樁的過(guò)程中，可直接將試樁試驗(yàn)結(jié)果中的相關(guān)數(shù)據(jù)代入到格氏公式當(dāng)中完成對(duì)貫入度的計(jì)算。計(jì)算過(guò)程中所需的參數(shù)包括預(yù)應(yīng)力管樁及樁墊材料系數(shù)、地基安全系數(shù)、落錘高度等。

2.2 高層建筑施工中的接樁與收錘條件制定

在確定各個(gè)施工參數(shù)后，以此為依據(jù)，制定高層建筑施工中的接樁與收錘條件。接樁時(shí)，可采用焊接方式完成，要求每一個(gè)預(yù)應(yīng)力管樁上的接頭數(shù)量不得超過(guò)3個(gè)。同時(shí)，要求樁頭與地面之間的距離應(yīng)當(dāng)在0.5m～1.0m范圍內(nèi)，在樁頭位置上應(yīng)當(dāng)設(shè)定導(dǎo)向箍便于更快確定接頭位置[7]。上下接樁時(shí)，應(yīng)當(dāng)保證其順直，并且為了確保高層建筑的施工質(zhì)量，要求其中心偏差不得超過(guò)1.5mm。在完成接樁后，按照如下流程制定完成收錘條件：

首先，根據(jù)設(shè)計(jì)要求以及試樁試驗(yàn)結(jié)果確定收錘的依據(jù)。將樁底的高程作為主要控制參數(shù)，再參考上述內(nèi)容確定貫入度。若預(yù)應(yīng)力管樁頂端位置具有良好的持力效果，則可通過(guò)最后10次相同貫入度錘擊預(yù)應(yīng)力管樁以及最后1m距離的錘擊確定是否收錘。在明確高層建筑施工中的接樁以及收錘條件后，將其作為依據(jù)，完成對(duì)預(yù)應(yīng)力管樁地基靜壓式施工。除此之外，在實(shí)際施工中，還可能會(huì)出現(xiàn)浮樁現(xiàn)象，當(dāng)浮樁問(wèn)題產(chǎn)生時(shí)，則會(huì)造成預(yù)應(yīng)力管樁地基處理結(jié)果無(wú)法達(dá)到理想目標(biāo)的問(wèn)題。因此，在具體施工中，還需要合理控制浮樁現(xiàn)象。在施工中由于地基土層會(huì)受到擠壓，因此承載力相對(duì)較弱的軟土層會(huì)出現(xiàn)超孔隙水壓力問(wèn)題，進(jìn)而造成擠土問(wèn)題，影響預(yù)應(yīng)力管樁整體承載力。針對(duì)這一問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)通過(guò)合理安排打樁順序，以此減少打樁擠土對(duì)打樁的影響。同時(shí)，還需要選擇恰當(dāng)?shù)拇驑端俣?，并?shí)現(xiàn)對(duì)入土樁量的控制[8]。在每次施工中，盡可能避免打樁速度過(guò)快的問(wèn)題產(chǎn)生，以此降低日入土樁量，從而確保土體剪切機(jī)固結(jié)時(shí)間能夠符合規(guī)定要求。盡可能在土體應(yīng)力完全消散時(shí)開(kāi)展下一次打樁施工，以此減輕擠土效應(yīng)。

2.3 預(yù)應(yīng)力管樁地基靜壓式施工

在上述論述基礎(chǔ)上，引入靜壓式方法完成對(duì)預(yù)應(yīng)力管樁的施工，這種施工工藝與其他工藝相比不存在施工噪聲，并且不會(huì)震動(dòng)，也不會(huì)對(duì)高層建筑整體施工造成影響。在施工中，采用全液壓裝置向預(yù)應(yīng)力管樁施加一個(gè)壓力，以此能夠有效避免在施工中樁頭被打碎的問(wèn)題產(chǎn)生，從而提高施工質(zhì)量和施工效率。在具體施工中，應(yīng)當(dāng)按照?qǐng)D1所示的流程完成靜壓式施工。

圖1 預(yù)應(yīng)力管樁地基靜壓式施工流程

在靜壓時(shí)應(yīng)當(dāng)注意，管樁壓入土中厚度應(yīng)在1m～1.2m范圍內(nèi)，在停留一段時(shí)間后，調(diào)整管樁垂直度，并控制壓樁油缸繼續(xù)工作，在達(dá)到要求壓樁效果后，油缸回程，并按照上述內(nèi)容重復(fù)操作數(shù)遍，以此實(shí)現(xiàn)連續(xù)壓樁施工，直至最終預(yù)應(yīng)力管樁達(dá)到預(yù)定的深度土層停止壓樁。同時(shí)，在壓樁過(guò)程中對(duì)壓樁速度、壓樁深度以及壓力表上顯示的數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行記錄，并根據(jù)數(shù)值的變化對(duì)斷樁質(zhì)量和承載力進(jìn)行判斷。若施工中出現(xiàn)壓力表讀數(shù)突然改變，則需要停機(jī)，并對(duì)數(shù)值變化情況產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，對(duì)其是否在施工中遇到障礙物，或是否存在斷樁現(xiàn)象進(jìn)行判斷，若出現(xiàn)上述情況則需要采用相應(yīng)的措施進(jìn)行維護(hù)。

3 實(shí)例應(yīng)用

按照上述內(nèi)容，在實(shí)現(xiàn)對(duì)高層建筑施工方案的理論設(shè)計(jì)后，為了驗(yàn)證地基處理應(yīng)用可行性，將其應(yīng)用到某高層建筑施工項(xiàng)目當(dāng)中。已知該高層建筑的總建筑面積為15600m2，其中包含了一層地下結(jié)構(gòu)和12層地上結(jié)構(gòu)，該場(chǎng)地的抗震設(shè)防烈度為6度。該高層建筑施工場(chǎng)地地層為第四系全新統(tǒng)河湖相沖積層，表1為該高層建筑施工區(qū)域的土層分布及相關(guān)參數(shù)對(duì)應(yīng)表。

表1高層建筑施工項(xiàng)目土層分布及相關(guān)參數(shù)對(duì)應(yīng)表

在明確該施工項(xiàng)目的土層特點(diǎn)以及相關(guān)概況條件后，對(duì)其是否適合應(yīng)用預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行判斷。已知該工程項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)地層最終障礙物、老基礎(chǔ)以及孤石等較少，并且沒(méi)有堅(jiān)硬夾層存在，且部分土層能夠作為持力層，符合預(yù)應(yīng)力管樁應(yīng)用的要求，因此可以采用預(yù)應(yīng)力管樁施工方案。基于該高層建筑施工項(xiàng)目的土層特點(diǎn)，及上述分析，針對(duì)該項(xiàng)目中的地基處理方案初步確定為：在天然地基基礎(chǔ)上，應(yīng)用本文提出的預(yù)應(yīng)力管樁地基處理技術(shù)對(duì)其進(jìn)行處理，同時(shí)選用小口徑鉆孔灌注樁完成后續(xù)相應(yīng)施工工作。利用上述相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合該高層建筑施工項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要求，確定各個(gè)土層的沉降允許范圍，其沉降允許值可通過(guò)如下公式計(jì)算得出：

式中mmax-表示不同土層的沉降最大值；

W-表示管樁的承載力極限值；

k-表示土層厚度。

將上述公式計(jì)算得出的結(jié)果作為依據(jù)，針對(duì)按照上述施工技術(shù)完成施工后各個(gè)土層的沉降情況進(jìn)行記錄，并與不同土層最大允許沉降值進(jìn)行對(duì)比，得到如圖2所示的結(jié)果。

圖2 高層建筑施工項(xiàng)目各土層沉降變化圖

圖2中虛線表示為各個(gè)土層的最大允許沉降值，實(shí)線為按照本文處理技術(shù)施工后各個(gè)土層的實(shí)際沉降數(shù)值。從圖2中兩條曲線可以看出，應(yīng)用本文提出的處理技術(shù)后，在高層建筑施工時(shí)，能夠?qū)⑵涓鱾€(gè)土層的沉降值控制在允許范圍內(nèi)，并且與最大允許沉降偏差較大，可極大程度提高預(yù)應(yīng)力管樁施工的穩(wěn)定性，促進(jìn)工程整體安全性提升，同時(shí)也能夠保證施工質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

綜合上述研究，結(jié)合當(dāng)前高層建筑施工的特點(diǎn)，應(yīng)用預(yù)應(yīng)力管樁地基處理技術(shù)提出一種全新的施工方案，并結(jié)合實(shí)例應(yīng)用的方式驗(yàn)證了該方法的可行性。在具體施工中，除了按照本文論述內(nèi)容嚴(yán)格完成各項(xiàng)對(duì)地基的處理工作外，還需要對(duì)該技術(shù)以及新相關(guān)應(yīng)用要點(diǎn)全面整理，從而提出針對(duì)這一施工方案更具針對(duì)性的控制策略，確保方案實(shí)施有效，并使地基處理技術(shù)的應(yīng)用效用發(fā)揮到最大，為高層建筑施工的安全性打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。