文／羋韶輝、張魏巍、謝鑫 安徽省交通航務(wù)工程有限公司 安徽合肥 230000

1.前沿

1.1 編制背景

軟弱地基是一種不良地基，由于土體強(qiáng)度低、壓縮性高和透水性差，地基承載力不能滿足設(shè)計(jì)要求，因而容易出現(xiàn)不均勻沉降，對(duì)結(jié)構(gòu)物造成破壞。水處理場(chǎng)站構(gòu)筑物防滲要求高、安裝設(shè)備多、池內(nèi)水量多，池體單位面積重量大，對(duì)地基承載力要求高且有抗浮要求，但由于污水處理場(chǎng)站大多建設(shè)在郊區(qū)或者野外靠近河道的位置，而河道周邊往往地勢(shì)較低，上層土質(zhì)多為較厚的軟弱土層，因此需要采取措施對(duì)地基基礎(chǔ)進(jìn)行加固處理。

1.2 形成過程

通過對(duì)比預(yù)應(yīng)力管樁、灌注樁、大直徑復(fù)合抗拔錨桿等處理措施分析發(fā)現(xiàn)，灌注樁和抗拔錨桿樁存在工期長(zhǎng)、造價(jià)高、污染環(huán)境等缺點(diǎn)，不符合國(guó)家提倡的綠色低碳環(huán)保的施工要求；如果直接采用土方換填處理，揚(yáng)塵大，污染嚴(yán)重，且滿足不了抗浮要求；采用預(yù)應(yīng)力管樁可以完美的解決以上問題，管樁采用工廠集中預(yù)制，對(duì)環(huán)境污染小，質(zhì)量可靠且不影響工期，現(xiàn)場(chǎng)施工速度快，綜合施工成本相對(duì)較低。在地基處理中采用預(yù)應(yīng)力管樁靜壓植樁工藝，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期效果。本工法是在軟基處理施工過程中經(jīng)總結(jié)提煉而形成的。

1.3 關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)涵

通過全站儀對(duì)管樁進(jìn)行精確定位，使用二氧化碳保護(hù)焊分層焊接方式把上下節(jié)管樁連成一個(gè)整體，壓樁過程中利用經(jīng)緯儀進(jìn)行雙向校正垂直度，根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)高和壓力值進(jìn)行雙向控制，最終經(jīng)過樁間土相互擠密作用，降低樁周地基土體的液化性、提高地基土體的強(qiáng)度，通過管樁樁端承載力和樁周與土體間的摩擦力作用及其穿透的土層共同形成新的復(fù)合地基，實(shí)現(xiàn)對(duì)場(chǎng)站軟弱地基加固處理及穩(wěn)固結(jié)構(gòu)物的目標(biāo)。

2.工法特點(diǎn)

（1）采用預(yù)應(yīng)力管樁施工，樁身強(qiáng)度高，同時(shí)兼具抗壓和抗拔性能，加固效果好、質(zhì)量可靠；

（2）通過電力驅(qū)動(dòng)靜壓法植樁工藝，實(shí)現(xiàn)了施工過程中噪聲小、無污染、低碳環(huán)保的特點(diǎn)；

（3）采用本工法施工，工藝簡(jiǎn)單、機(jī)械化作業(yè)、智能化控制、工作強(qiáng)度低、施工速度快。

3.適用范圍

適用于軟弱土及回填土地層的地基基礎(chǔ)加固處理。

4.工藝原理

利用壓樁過程中的土體擠密作用，達(dá)到降低樁周地基土體的液化性、提高地基土體的強(qiáng)度的目的，提高了土體的地基承載力及基礎(chǔ)地基加固的效果；通過管樁樁端承載力、樁周土體摩擦力及其穿透的土層共同形成新的復(fù)合地基，實(shí)現(xiàn)了對(duì)場(chǎng)站軟弱地基加固處理及穩(wěn)固結(jié)構(gòu)物的效果。

5.施工工藝流程及操作要點(diǎn)

5.1 主要施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→測(cè)量定位→樁機(jī)就位→吊樁→校驗(yàn)樁位→壓樁→接樁→壓樁至設(shè)計(jì)標(biāo)高→樁基檢測(cè)。

5.2 操作要點(diǎn)

5.2.1 測(cè)量定位

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行計(jì)算樁位坐標(biāo)，通過全站儀進(jìn)行精確定位放線。（2）根據(jù)復(fù)核好的控制點(diǎn)，在現(xiàn)場(chǎng)四面2～5m 處用木方，放出縱橫軸線。對(duì)于已經(jīng)復(fù)核的軸線點(diǎn)及控制點(diǎn)要用水泥釘進(jìn)行標(biāo)識(shí)，并在其四周用磚堆砌以嚴(yán)加保護(hù)，防止發(fā)生偏位和變形。（3）放出的樁位插入30～40cmφ8 鋼筋或竹簽作為樁位標(biāo)記并在其上面涂上醒目的紅油漆或紅色膠帶。在施工過程中，為防止錯(cuò)沉和漏沉，對(duì)于將要施工的樁位用白灰畫出樁外皮輪廓線的圓周，便于對(duì)位、插樁。（4）放出的樁位需經(jīng)復(fù)核驗(yàn)收合格后方可施工，樁位的投放允許誤差為10mm。

5.2.2 樁機(jī)就位

（1）設(shè)備進(jìn)場(chǎng)組裝調(diào)試，確保設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)安全、正常，按照沉樁順序，移動(dòng)調(diào)整樁機(jī)對(duì)位、調(diào)平。（2）在軟弱地基沉樁時(shí)，樁機(jī)下部墊鋼板。施工時(shí)，調(diào)整樁架使之處于垂直平穩(wěn)狀態(tài)，確保在施工中不傾斜、移動(dòng)。（3）施工前在擬沉樁的側(cè)面和送樁器的側(cè)面上標(biāo)注尺寸，以便于記錄每行程沉樁壓力值和最終送樁長(zhǎng)度。（4）壓樁機(jī)就位后應(yīng)精確定位，采用線錘對(duì)點(diǎn)時(shí)，錘尖距離放樣點(diǎn)不宜大于10mm。

5.2.3 吊樁及校驗(yàn)樁位

（1）管樁起吊時(shí)，所系鋼絲繩與樁的軸線夾角宜大不宜小，在45°～60°左右。運(yùn)輸過程中應(yīng)免平穩(wěn)輕放，以免受振動(dòng)、沖撞。（2）用樁機(jī)上的吊機(jī)將管樁吊起后，垂直穩(wěn)定將管樁吊入樁機(jī)內(nèi)，使樁端對(duì)入樁機(jī)夾樁箱內(nèi)，將樁輕輕喂入夾樁箱內(nèi)，以防樁身斷裂。（3）待管樁放入樁機(jī)夾樁箱內(nèi)扶正就位后，管樁緩慢下放，與放在樁位中心的鋼樁尖對(duì)準(zhǔn)焊接。（4）在現(xiàn)場(chǎng)焊接鋼樁尖，焊接采用二氧化碳保護(hù)焊。第一節(jié)管樁底部端板與其對(duì)中焊接在一起，焊好后樁尖采用瀝青柏油進(jìn)行防腐。（5）調(diào)整樁尖插入樁位后，先用較小壓力壓入。沉樁接樁的垂直度宜采用經(jīng)緯儀雙向校正。（6）第一節(jié)管樁起吊就位插入地面下0.5～1.0m 時(shí)的垂直度偏差不得大于0.3%；當(dāng)樁身垂直度偏差超過0.8%時(shí)，應(yīng)找出原因并作糾正處理。必要時(shí)，拔出重插。沉樁后，嚴(yán)禁用移動(dòng)樁架的方法進(jìn)行糾偏。

5.2.4 壓樁

（1）要校對(duì)樁位準(zhǔn)確，確保樁位無偏差。（2）在壓樁過程中，應(yīng)確保樁身垂直，偏差不超過0.3%，并隨時(shí)檢查糾偏。（3）沉樁應(yīng)確保送樁器與樁身在同一軸線上。（4）接樁、壓樁應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，盡量減少中間停歇時(shí)間。（5）靜壓法施工沉樁速度不宜大于2m/min。（6）壓樁過程中如遇到特殊情況，應(yīng)立即停機(jī)，找出原因，釆取改進(jìn)措施后方可再施壓。

5.2.5 接樁

（1）當(dāng)下節(jié)樁樁頂距地面1m 左右時(shí)，停止沉樁，吊起上節(jié)樁，使其正對(duì)下節(jié)樁，通過移動(dòng)或調(diào)整樁機(jī)，調(diào)整好上節(jié)樁的垂直度后進(jìn)行焊接，每根樁的接頭數(shù)量不宜超過3 個(gè)。（2）管樁對(duì)接前，接頭處要清理干凈，并設(shè)置導(dǎo)向箍以方便接樁正確就位。接樁時(shí)上下兩節(jié)樁應(yīng)保持順直，錯(cuò)位不大于2mm，節(jié)點(diǎn)彎曲矢高不得大于0.1%樁長(zhǎng)。（3）焊接時(shí)優(yōu)先采用二氧化碳保護(hù)焊，焊接材料選用1.2mm 氣體保護(hù)焊絲。接樁時(shí)上下中心線在同一垂線上。（4）施焊時(shí)宜先在坡口周圍對(duì)稱點(diǎn)焊4～6 點(diǎn)進(jìn)行臨時(shí)固定，然后再對(duì)稱焊接。待上下樁節(jié)固定后拆除導(dǎo)向箍，再分層施焊。（5）焊接完成之后，自然冷卻時(shí)間不小于8min，嚴(yán)禁澆水冷卻或不冷卻就開始沉樁。（6）在焊接接頭處采用瀝青柏油進(jìn)行防腐，經(jīng)檢查確認(rèn)后才能繼續(xù)施沉，并且做好焊接隱蔽驗(yàn)收記錄。

5.2.6 終壓控制

（1）終壓標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求、樁端進(jìn)入持力層情況、終樁壓力、樁頂標(biāo)高等情況確定。（2）當(dāng)壓力已達(dá)到終壓力或樁端到達(dá)持力層時(shí)應(yīng)采取穩(wěn)壓措施；當(dāng)壓樁力小于3000kN 時(shí)，穩(wěn)壓時(shí)間不宜超過10s。（3）穩(wěn)壓次數(shù)不宜超過3 次，對(duì)于小于8m 的短樁或穩(wěn)壓貫入度大的樁，不宜超過5 次。（4）沉樁完成后，檢查樁頭是否完好，測(cè)量員測(cè)量沉樁后的樁頂標(biāo)高，記錄在施工記錄上。

5.2.7 樁基檢測(cè)

（1）在大面積施工前開展成樁工藝試驗(yàn)，不少于3根，打設(shè)7d 后采用靜載荷試驗(yàn)確定單樁承載力極限值和單樁抗拔承載力極限值。（2）驗(yàn)收檢測(cè)時(shí)，宜先進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)，后進(jìn)行承載力檢測(cè)。樁身完整性檢測(cè)應(yīng)在基坑開挖至基底標(biāo)高后進(jìn)行。（3）建筑樁基設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，檢測(cè)數(shù)量不應(yīng)少于總樁數(shù)的20%，且不應(yīng)少于10 根；每個(gè)柱下承臺(tái)檢測(cè)樁數(shù)不應(yīng)少于1 根。為了全面了解整個(gè)工程基樁的樁身完整性情況時(shí)，宜增加檢測(cè)數(shù)量。（4）采用單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)進(jìn)行承載力驗(yàn)收檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)數(shù)量不應(yīng)少于同一條件下樁基分項(xiàng)工程總樁數(shù)的1%，且不應(yīng)少于3 根；當(dāng)總樁數(shù)小于50 根時(shí)，檢測(cè)數(shù)量不應(yīng)少于2 根。

6.材料與設(shè)備

6.1 主要材料計(jì)劃（見表1）

表1 主要材料計(jì)劃表

6.2 主要機(jī)械設(shè)備（見表2）

表2 主要機(jī)械設(shè)備表

7.質(zhì)量控制

7.1 質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

（1）《建筑樁基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》JGJ106-2014；

（2）《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JCJ94-2008；

（3）《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》GB13476-2009；

（4）《預(yù)應(yīng)力混凝土管樁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ/T406-2017；

（5）《工程測(cè)量規(guī)范》GB50026-2020；

（6）《預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》10G409 圖集；

（7）《非合金鋼及細(xì)晶粒鋼焊條》GB/T5117-2012。

7.2 質(zhì)量保證措施

（1）建立健全質(zhì)量管理體系，確定質(zhì)量目標(biāo)，明確職責(zé)分工。

（2）對(duì)進(jìn)場(chǎng)的預(yù)制管樁進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格方可用于本工程施工；

（3）施工過程中對(duì)樁基定位軸線作補(bǔ)充檢查，每d1次，為減少樁位偏差，沉一排復(fù)測(cè)一排，并做好原始記錄；

（4）采取科學(xué)、合理的沉樁順序：先中間后兩邊或四周進(jìn)行、先長(zhǎng)后短、先深后淺的原則；

（5）每根必須連續(xù)施工，中途不得長(zhǎng)時(shí)間停留，同時(shí)焊接時(shí)間盡量縮短，以防止樁體與土體之間形成固結(jié)，在壓樁及接樁過程中嚴(yán)禁拖樁；

（6）根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)高和高程控制點(diǎn)，計(jì)算樁的入土深度，在送樁桿上用紅油漆畫上標(biāo)線進(jìn)行標(biāo)識(shí)，當(dāng)送樁接近設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，通過水準(zhǔn)儀的觀測(cè)來控制樁頂?shù)臉?biāo)高；

（7）插樁時(shí)，以定樁位的鋼筋為中心點(diǎn)，通過垂直兩個(gè)方向用全站儀校正樁身垂直度在允許偏差之內(nèi)，尤其是第一節(jié)樁要嚴(yán)格保證其垂直度，確保其垂直導(dǎo)向作用，樁入土3m 后嚴(yán)禁用樁機(jī)調(diào)整其垂直度。

8.安全措施

（1）施工前進(jìn)行安全技術(shù)交底，加強(qiáng)安全教育，提高安全意識(shí)，落實(shí)班前會(huì)制度。

（2）所有進(jìn)入作業(yè)區(qū)人員均須按勞保規(guī)定著裝和使用安全防護(hù)用品；

（3）吊車作業(yè)時(shí)，嚴(yán)禁在起重臂下站人，禁止將起吊的物體臨空于人員的上空，堅(jiān)決做到“十不吊”。

（4）當(dāng)鉆機(jī)移位后，下道工序設(shè)備未及時(shí)到位前，應(yīng)采取措施保護(hù)好孔口，防止人員或雜物掉落孔內(nèi)。

（5）管樁施工中，夜間配置警示燈，施工現(xiàn)場(chǎng)入口處布設(shè)施工銘牌，在臨邊區(qū)域設(shè)置警示牌。

（6）對(duì)操作人員實(shí)行培訓(xùn)持證上崗制度，非機(jī)電專業(yè)操作人員不得擅自動(dòng)用機(jī)電設(shè)備。

（7）管樁堆放場(chǎng)地應(yīng)平整、堅(jiān)實(shí)。墊木與吊點(diǎn)的位置相同，并保持在同一平面上。各層墊木上下對(duì)齊，最下層的墊木適當(dāng)加寬；樁盡量堆放在樁機(jī)附近，原則上按照沉樁順序堆放；堆放層數(shù)一般不超過3 層，宜采用2 層，疊堆2 層以上時(shí)各級(jí)支墊在同一直線上，支墊在l/5 處，要用止動(dòng)楔塊。

9.環(huán)保措施

（1）施工期間，對(duì)施工道路及施工區(qū)進(jìn)行灑水降塵；

（2）夜間進(jìn)行焊接作業(yè)，應(yīng)采取遮擋措施，防治影響附近居民；

（3）不在施工區(qū)水域清洗受污染的物資及機(jī)械設(shè)備；

（4）嚴(yán)禁在施工區(qū)焚燒垃圾或點(diǎn)明火，防止火災(zāi)；

（5）合理堆放建筑材料，并采取有效地防護(hù)措施，減少對(duì)植被的破壞；

（6）在施工區(qū)域內(nèi)設(shè)置污物、垃圾堆放點(diǎn)，安排專人負(fù)責(zé)保持施工區(qū)域內(nèi)的環(huán)境衛(wèi)生，垃圾及時(shí)清理。

10.效益分析

10.1 經(jīng)濟(jì)效益

（1）本工程場(chǎng)站池體多為地下或半地下式，在保證同時(shí)滿足抗壓要求和抗浮要求的前提下。通過經(jīng)濟(jì)性核算，如果采用灌注樁基礎(chǔ)施工成本約為214 元/m2。如果采用大直徑復(fù)合抗拔錨桿施工成本約為178 元/m2。而實(shí)際采用預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行地基處理的成本僅約為80 元/m2。本工程樁基數(shù)量為1486 根，有效加固總面積約5012 m2。樁管壓樁施工過程中平均每臺(tái)樁機(jī)每天壓樁約30 根，工期約50d；由于平均樁長(zhǎng)較短，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)及調(diào)查資料可知，灌注樁平均每臺(tái)樁機(jī)每天可以施工約10 根，工期約149d；大直徑復(fù)合錨桿樁平均每臺(tái)樁機(jī)每天可以施工15 根，工期約99d。由于灌注樁和錨桿樁屬于水泥制品，需要28d 達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，而預(yù)制管樁進(jìn)場(chǎng)施工時(shí)，無需再等待28 天強(qiáng)度要求。

（2）施工成本及工期節(jié)約分析

①相對(duì)于灌注樁而言：節(jié)約施工成本費(fèi)用為（214-80）＊5012 ≈67.16 萬元，節(jié)約工期149+28-50=127d。

②相對(duì)于錨桿樁而言：節(jié)約施工成本費(fèi)用為（178-80）＊5012 ≈49.12 萬元；節(jié)約工期99+28-50=77d。

（3）通過對(duì)比分析可知，預(yù)應(yīng)力管樁施工與傳統(tǒng)灌注樁、抗拔錨桿樁等施工方法比較，所需的施工成本費(fèi)用最少，施工工期最短，所以選擇預(yù)應(yīng)力管樁加固處理場(chǎng)站軟弱地基施工工法更加經(jīng)濟(jì)合理。

10.2 社會(huì)效益

（1）預(yù)制樁采用空心薄壁結(jié)構(gòu)，用料?。还S化制造，質(zhì)量更易保證，同時(shí)也避免了大量泥漿排放對(duì)環(huán)境的污染，有效保護(hù)了周邊地質(zhì)環(huán)境，符合國(guó)家倡導(dǎo)的綠色低碳環(huán)保要求。

（2）采用靜壓植樁工藝，施工過程中無振動(dòng)和噪聲，對(duì)周邊居民影響小；機(jī)械化施工，智能化控制，釋放大量勞動(dòng)力，施工速度快，工期有保障，符合國(guó)家快速高質(zhì)量發(fā)展的需求。

11.實(shí)用案例

11.1 定遠(yuǎn)縣爐橋鎮(zhèn)污水處理廠及管網(wǎng)工程EPC+O總承包及運(yùn)維項(xiàng)目

11.1.1 工程概況

定遠(yuǎn)縣爐橋鎮(zhèn)污水處理廠及管網(wǎng)工程EPC+O 總承包及運(yùn)維項(xiàng)目位于安徽省滁州市定遠(yuǎn)縣爐橋鎮(zhèn)。項(xiàng)目開工日期為2021年10月28 號(hào)，工期10 個(gè)月。主要包括新建污水處理廠、配套污水收集管網(wǎng)及其他相關(guān)配套設(shè)施。廠區(qū)共有22 個(gè)單體的基礎(chǔ)處理采用本工法施工。樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為乙級(jí)，安全等級(jí)為二級(jí)，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)50年，實(shí)際應(yīng)用樁基數(shù)量1486 根。

11.1.2 應(yīng)用效果

本工法采用預(yù)制樁符合國(guó)家節(jié)能減排、低碳環(huán)保的政策要求，且現(xiàn)場(chǎng)施工操作簡(jiǎn)便，不產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，無泥漿污染，更加環(huán)保，現(xiàn)場(chǎng)文明施工得到很大改善，施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，極大地提高了復(fù)合地基的承載力和降低后期發(fā)生不均勻沉降的問題，節(jié)約工期至少77d，節(jié)約施工成本至少49.12 萬元。獲得了業(yè)主和監(jiān)理單位的一致好評(píng)，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

11.2 滁州市北京城房·時(shí)代莊園項(xiàng)目總承包建設(shè)工程

11.2.1 工程概況

滁州市北京城房·時(shí)代莊園項(xiàng)目總承包建設(shè)工程位于滁州市南譙區(qū)，其中高層住宅共包含10 棟樓，建筑面積106599.9m2，設(shè)有地下室，結(jié)構(gòu)形式為剪力墻結(jié)構(gòu)，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，現(xiàn)狀表層多為耕作層或原始植被，局部堆積較厚的人工填土，地基均采用預(yù)應(yīng)力管樁加固處理，總計(jì)1301 根樁。

11.2.2 應(yīng)用效果

本工程管樁采用工廠化制造，質(zhì)量易保證，生產(chǎn)過程中無泥漿廢水產(chǎn)生，對(duì)環(huán)境污染小，符合國(guó)家節(jié)能減排、低碳環(huán)保的政策方針，現(xiàn)場(chǎng)采用靜壓植樁工藝施工，智能化控制，操作簡(jiǎn)便，施工速度快，施工過程中不產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，對(duì)周邊居民影響小。本工法應(yīng)用效果良好，樁基檢測(cè)合格率100%，基礎(chǔ)地基滿足驗(yàn)收要求，得到了監(jiān)理和業(yè)主的肯定，節(jié)約施工成本約47 萬元，縮短建設(shè)工期72d，收到了良好的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。