湯亮，李聰聰，袁龍彬，唐明成，楊高勇，徐紅橋

（中國建筑第二工程局有限公司，廣東珠海 519000）

1 工程概況

珠海機(jī)場綜合交通樞紐項目一期工程，以地下建筑為主，僅局部設(shè)有兩層地上建筑，地上建筑面積約1.96×104m2。本工程場地內(nèi)穩(wěn)定水面埋深介于0.83～2.20 m，初見水位埋深介于0.95～2.40 m。本工程地下室底板位于地面以下10 m。由于本工程地下水位高，地下建筑埋深大，且地上建筑體量遠(yuǎn)小于地下建筑，在考慮建筑基礎(chǔ)形式時，需重點(diǎn)考慮抗浮措施，防止建筑因地下水的浮力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。

2 樁基選型

方案一：靜壓預(yù)應(yīng)力管樁

結(jié)合本項目結(jié)構(gòu)及荷載的特點(diǎn)，若采用預(yù)應(yīng)力管樁，樁徑為500 mm、樁長30 m，管樁間距2 100 mm。

預(yù)應(yīng)力管樁屬于擠土樁，沉樁時樁周土體易被壓密或擠開，使土體產(chǎn)生水平位移或隆起，可能造成臨近已壓入的樁產(chǎn)生上浮、樁位偏移。通過對類似密度的管樁項目進(jìn)行調(diào)研得知，抬土高度甚至能達(dá)到1 m。本工程場地北側(cè)臨近地鐵區(qū)域，受地鐵影響敏感區(qū)域長度680 m，寬度34 m，面積為23 210 m2，顯然預(yù)應(yīng)力管樁不適合本項目[1]。

方案二：鉆孔灌注樁

本工程地處填海區(qū)，地下水含鹽量高，JGJ 94—2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，處于腐蝕介質(zhì)中的樁基，應(yīng)控制樁基不出現(xiàn)裂縫。采用鉆孔灌注樁，為滿足抗拔樁的抗裂要求，灌注樁需增加鋼筋數(shù)量，而且為確保鋼筋全部布下及滿足構(gòu)造最小鋼筋間距，從而加大樁身截面尺寸，不利于節(jié)材[2]。

若本項目采用鉆孔灌注樁，根據(jù)本項目結(jié)構(gòu)及荷載的情況，灌注樁樁徑應(yīng)為1 200～1 800 mm，樁長35 m（從承臺底標(biāo)高算），如樁徑1 800 mm 樁身通長縱向鋼筋采用37 條HRB400 直徑36 mm 的鋼筋，混凝土強(qiáng)度等級為C40，樁端進(jìn)入中風(fēng)化花崗巖3 m。

方案三：緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力灌注樁

緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力灌注樁是將緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋綁扎在樁身豎向普通鋼筋內(nèi)側(cè)，張拉固定端設(shè)置于樁身底部、張拉端設(shè)置于樁頂部。緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)可充分發(fā)揮高強(qiáng)度鋼筋的抗拉性及高強(qiáng)混凝土的抗壓性，在結(jié)構(gòu)構(gòu)件受荷載作用前，先人為地對灌注樁施加一定壓力，由此產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力狀態(tài)用以減小或抵消外荷載所引起的拉應(yīng)力，即借助混凝土較高的抗壓強(qiáng)度來彌補(bǔ)其抗拉強(qiáng)度的不足，達(dá)到推遲受拉區(qū)混凝土開裂的目的。

根據(jù)計算，本項目若采用緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力灌注樁方案，樁徑分別為1 100～1 600 mm、樁長30 m（承臺底標(biāo)高算），樁端進(jìn)入中風(fēng)化花崗巖2.5 m，預(yù)應(yīng)力筋采用21.8 mm 規(guī)格高強(qiáng)耐磨緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線。緩凝粘合劑的標(biāo)準(zhǔn)張拉適用期為300 d，標(biāo)準(zhǔn)固化時間為900 d，緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線須在張拉適用期內(nèi)完成張拉[3]。

高強(qiáng)耐磨緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋是由鋼絞線、外涂緩粘結(jié)膠粘劑和外包PE 組成。外包PE 表面必須有橫肋與縱肋，21.8 mm規(guī)格緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋橫肋肋高不得低于2.1 mm，肋槽深不得低于1.9 mm。肋中緩凝粘合劑充盈。高強(qiáng)耐磨緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線縱肋為4 條，兩條主縱肋，兩條副縱肋。主縱肋沿長度方向連續(xù)、均勻。副縱肋沿長度方向在凹部間斷。21.8 mm 緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋重量為2.95 kg/m，采用直徑為21.8 mm 高強(qiáng)低松馳鋼絞線，極限抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fptk=1 860 MPa，彈性模量Ep＝195 GPa。具體緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力灌注樁參數(shù)見表1。

表1 緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力灌注樁樁表

選用預(yù)應(yīng)力管樁樁徑500 mm，樁長30 m，經(jīng)測算工程造價約2 400 元/m2，由于本項目北側(cè)臨近地鐵施工區(qū)域，為避免影響后續(xù)地鐵施工，預(yù)應(yīng)力管樁不予采用。

鉆孔灌注樁樁徑最大為1 800 mm，緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力灌注樁樁徑最大為1 600 mm。以鉆孔灌注樁樁徑1 800 mm 對比緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力灌注樁樁徑1 600 mm 為例，樁徑1 800 mm 的鉆孔灌注樁，樁身通長縱向鋼筋鋼材用量295.63 kg/m，樁長預(yù)估35 m，工程造價2 140 元/m2。緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力灌注樁樁徑1 600 mm、樁身通長縱向鋼筋鋼材用量138.37 kg/m，樁長30 m，工程造價1 554 元/m2。

綜上所述，緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力灌注樁最適合本項目。

3 緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力灌注樁施工工藝流程

測量放線→護(hù)筒埋設(shè)→樁機(jī)旋挖成孔→泥漿護(hù)壁→鋼筋籠及預(yù)應(yīng)力筋制作→鋼筋籠吊放→預(yù)應(yīng)力筋安裝→清孔→水下混凝土澆筑→土方開挖及樁頭破除→預(yù)埋預(yù)應(yīng)力張拉端→預(yù)應(yīng)力張拉→封錨。

4 緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力灌注樁施工要點(diǎn)

4.1 預(yù)應(yīng)力筋下料

由于本項目緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力灌注樁鋼筋籠采用分段制作及安裝，為減少預(yù)應(yīng)力筋連接器的安裝時間，預(yù)應(yīng)力筋采用通長布置無須接頭。鋼絞線下料長度根據(jù)設(shè)計樁長、張拉操作長度、固定端位置綜合確定，下料長度=預(yù)應(yīng)力筋在構(gòu)件內(nèi)的投影長度+張拉時操作長度。

4.2 安裝預(yù)應(yīng)力筋固定端組件

預(yù)應(yīng)力筋下料后，于鋼絞線端部安裝固定端組件，錨固段端部涂刷防腐油脂，張拉端和固定端錨具與承壓板須可靠抵靠，并須保持張拉作用線與承壓板面垂直。固定端需分散布置，一半數(shù)量設(shè)置在設(shè)計樁底以上1.0 m 處，另一半數(shù)量布置在設(shè)計樁底以上1.5 m 處，上下層固定端相互錯開。以上材料制作完成后，標(biāo)記長度、使用位置等，并按規(guī)格堆放備用。

4.3 預(yù)應(yīng)力筋安裝

樁身預(yù)應(yīng)力筋縱向布置如圖1 所示。

圖1 樁身預(yù)應(yīng)力筋縱向布置示意圖

4.3.1 樁底部預(yù)應(yīng)力筋安裝

鋼筋籠吊裝前，對全部緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行檢查，若緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的護(hù)套有破損，則及時以黃油涂覆并用膠帶裹覆。

鋼筋籠吊放入孔時，采用鋼管橫跨在樁基口上。首先，將預(yù)應(yīng)力筋由鋼筋籠端部以上4 m 位置沿外側(cè)穿入鋼筋籠內(nèi)側(cè)；然后，下放至樁底部以上1 m、1.5 m 位置（預(yù)應(yīng)力筋端部需分散布置，一半數(shù)量設(shè)置在設(shè)計樁底以上1.0 m 處，另一半數(shù)量布置在設(shè)計樁底以上1.5 m 處，上下層固定端相互錯開）；待預(yù)應(yīng)力筋下放至樁底部位置時，綁扎于鋼筋籠豎向縱筋處，綁扎間距≤1 m。隨后，采用吊車將鋼筋籠提升一定高度后綁扎固定端。同時張拉端和固定端錨具與承壓板須可靠抵靠，并須保持張拉作用線與承壓板面垂直。

4.3.2 樁中間段預(yù)應(yīng)力筋綁扎

待鋼筋籠底部預(yù)應(yīng)力筋固定端綁扎完成后，采用吊車下放鋼筋籠至設(shè)計標(biāo)高處，預(yù)應(yīng)力筋沿鋼筋籠外側(cè)螺旋箍筋布置，間隔1.0 m 綁扎于豎向縱筋處。

4.3.3 樁頂部預(yù)應(yīng)力筋綁扎

樁頂以下4 m 范圍需將預(yù)應(yīng)力筋由鋼筋籠螺旋箍筋外側(cè)穿入至鋼筋籠內(nèi)側(cè)，沿鋼筋籠加勁箍筋內(nèi)側(cè)綁扎至樁頂部。

4.3.4 樁頂部預(yù)留張拉槽

待預(yù)應(yīng)力筋沿樁身鋼筋籠綁扎完成后，樁頂部位置需采用泡沫板預(yù)留張拉槽便于后期張拉時安裝承壓板下部平整。

4.3.5 預(yù)應(yīng)力筋張拉端安裝保護(hù)套管

為防止后期樁頭破除過程中破壞預(yù)應(yīng)力筋，需在樁頂部超灌部位安裝硬質(zhì)量PVC 管，管內(nèi)孔隙部位采用發(fā)泡膠填充，管端部采用膠帶纏繞密封，同時管外壁進(jìn)行泡沫塑料片包裹。

4.4 安裝預(yù)應(yīng)力筋張拉端組件

預(yù)應(yīng)力筋張拉端組件安裝需待樁頭破除后、張拉預(yù)留槽清理后，由下至上依次進(jìn)行螺旋筋、承壓板、夾片錨安裝，具體做法如圖2 所示。

圖2 張拉端組件安裝示意圖

4.5 預(yù)應(yīng)力筋張拉

預(yù)應(yīng)力樁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后（以同條件混凝土試塊的試驗報告為準(zhǔn)），方可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉。預(yù)應(yīng)力筋張拉控制應(yīng)力為σcon=0.7fptk=1 302 MPa。預(yù)應(yīng)力張拉時采取雙控法，即控制張拉力的同時校核預(yù)應(yīng)力筋的張拉伸長值。實(shí)際伸長值與理論伸長值偏差超過±6%時應(yīng)暫停張拉，查明原因并采取措施予以調(diào)整后方可繼續(xù)張拉；預(yù)應(yīng)力筋張拉時應(yīng)逐根填寫預(yù)應(yīng)力筋張拉記錄表；預(yù)應(yīng)力筋的張拉宜對稱進(jìn)行。在環(huán)境溫度低于20 ℃進(jìn)行緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋張拉時，應(yīng)采用持荷超張拉方式，預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力從零張拉至1.05σcon，并應(yīng)在持荷一定時間后進(jìn)行錨固。當(dāng)溫度高于20 ℃時可不持荷超張拉；當(dāng)溫度低于5 ℃需要進(jìn)行張拉時，宜配備緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線專用電加熱機(jī)對緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線進(jìn)行加熱后張拉。

4.6 封錨

張拉后，應(yīng)將錨具外露的預(yù)應(yīng)力筋預(yù)留不少于預(yù)應(yīng)力筋1.5 倍或30 mm 長度后將多余部分采用無齒鋸或機(jī)械切斷機(jī)方法切斷，擦去油脂后用與樁身混凝土同強(qiáng)度的灌漿料或細(xì)石混凝土進(jìn)行封堵。

5 結(jié)語

綜上，由于本項目北側(cè)臨近地鐵施工區(qū)域，為避免影響后續(xù)地鐵施工，故預(yù)應(yīng)力管樁不予采用；同時普通灌注樁樁身截面較大、鋼筋數(shù)量過多、費(fèi)用高不經(jīng)濟(jì)；緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力灌注樁樁身采用抗拉強(qiáng)度高于普通HRB400 鋼筋5 倍的預(yù)應(yīng)力鋼絞線，可節(jié)省鋼材用量50%以上，同時樁身截面小、工程造價費(fèi)用低、與普通灌注樁施工進(jìn)度相符，有利于節(jié)能減排。