王家勇

（武漢市給排水工程設(shè)計(jì)院有限公司，湖北 武漢 430024）

0 引言

從建筑行業(yè)的發(fā)展來看，預(yù)應(yīng)力管樁建筑樁基工藝的應(yīng)用范圍是非常廣泛的，其具備一定的影響力?？紤]到其兼有強(qiáng)度大、質(zhì)量好、穿透性強(qiáng)、容易檢測(cè)等方面的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)今，在很多建筑項(xiàng)目中能夠得到全面推廣。從現(xiàn)實(shí)角度來看，預(yù)應(yīng)力管樁則是通過一些相對(duì)獨(dú)特的技術(shù)而創(chuàng)建的一類預(yù)制樁，一般是通過一個(gè)細(xì)長(zhǎng)空心的高強(qiáng)度混凝土制作而成的，一些生產(chǎn)企業(yè)運(yùn)用先張法預(yù)應(yīng)力技術(shù)，通過離心制作、蒸汽養(yǎng)護(hù)等設(shè)計(jì)而成，其規(guī)格類型豐富，并且品質(zhì)良好，且具有較高的單樁承載力，所以在成本控制、施工效率等方面的優(yōu)勢(shì)非常明顯，總之由于其存在非常強(qiáng)的應(yīng)用性能，所以在施工現(xiàn)場(chǎng)能夠廣泛運(yùn)用，并且也愈來愈受到建筑業(yè)主們的歡迎與支持，對(duì)此在實(shí)際操作期間，已經(jīng)完全取代了灌注樁。不過考慮到一些復(fù)雜巖土地基等存在的一些特殊性，如果對(duì)靜壓預(yù)應(yīng)力管樁的應(yīng)用要求了解不全面，對(duì)具體的操作技巧了解不深入，則會(huì)出現(xiàn)隨意應(yīng)用與建設(shè)等問題，比如露樁、短樁、擠土效應(yīng)與振動(dòng)、沉樁期間出現(xiàn)淺層障礙無法持續(xù)沉樁等，必然會(huì)引發(fā)出一些問題及安全隱患，甚至?xí)?duì)施工建設(shè)進(jìn)程造成阻礙與限制。本文站在設(shè)計(jì)及應(yīng)用層面，思考復(fù)雜巖土地基中引入靜壓預(yù)應(yīng)力管樁存在的問題，然后結(jié)合實(shí)踐應(yīng)用要求，總結(jié)出具體的應(yīng)用策略與方法。

1 擠土效應(yīng)與振動(dòng)影響

1.1 原因探討

在靜壓法施工建設(shè)的過程中，一般可以將向其稱作為擠土效應(yīng)。擠土效應(yīng)是因?yàn)槌翗哆^程中能夠讓周圍的土體結(jié)構(gòu)受到振動(dòng)，必然會(huì)對(duì)土的受力狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整與轉(zhuǎn)變，由此會(huì)形成擠土效應(yīng)?？紤]到樁機(jī)在施工建設(shè)期間焊接操作周期長(zhǎng)一些，樁接頭的頻率多，同時(shí)焊接品質(zhì)不佳，施工建設(shè)工藝與方法不到位，每天造樁數(shù)量集中、壓樁速率較高、布樁過于密集，一般會(huì)導(dǎo)致擠土效應(yīng)愈加明顯[1]。

一些學(xué)者站在理論層面進(jìn)行分析，擠土效應(yīng)一般又稱作為“浮樁”，管樁在施工建設(shè)期間一般會(huì)出現(xiàn)地基應(yīng)力，而且在壓樁期間樁體通常會(huì)對(duì)土體造成一定的擠壓，導(dǎo)致地基中出現(xiàn)非常大的超孔隙水壓力。在管樁分別相對(duì)密集的區(qū)域，壓樁期間樁體通常會(huì)對(duì)土體的擠壓效應(yīng)非常明顯，由此會(huì)導(dǎo)致超孔隙水壓力變大。如果場(chǎng)地分布存在非常厚的透水性比較弱的黏土、淤泥等，那么超孔隙水壓力的消散周期比較長(zhǎng)，必然會(huì)導(dǎo)致樁周土體出現(xiàn)垂直隆起、橫向位移等變化；由此來看，這一狀態(tài)必然會(huì)對(duì)樁周土體造成擾動(dòng)與重塑，使其結(jié)構(gòu)性能出現(xiàn)破壞，引起土體的工程性質(zhì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)變。如果樁側(cè)摩阻力減小，必然會(huì)導(dǎo)致周圍樁上浮、錯(cuò)位、斷裂等，對(duì)基礎(chǔ)安全與穩(wěn)定性等造成破壞。另外，靜壓預(yù)應(yīng)力管樁引起的浮樁問題，也和地質(zhì)環(huán)境、樁型不科學(xué)、布樁太過密集、施工速度滯緩等存在一定的相關(guān)性。

1.2 防控策略

（1）必須適量地調(diào)整布樁的密度，如果密度比較大的話，則需要選擇預(yù)鉆孔沉樁法進(jìn)行操作，其孔徑通常比樁徑明顯小約50～80mm，深度一般是樁長(zhǎng)的30%～50%。在施工操作期間，必須隨鉆隨打，不過一定要避免出現(xiàn)封閉樁問題。

（2）必須嚴(yán)格調(diào)整沉樁的速度，通常需要限定在1m/min以內(nèi)；結(jié)合樁入土的深度變化來看，則需要設(shè)計(jì)最理想、科學(xué)的流水路線，一般是遵循“先長(zhǎng)再短、先高再低”等原則。如果樁的密度比較密集的話，同時(shí)與建筑物的距離比較遠(yuǎn)，那么其場(chǎng)地相對(duì)空闊一些，必須在中間朝著周圍不斷輻射；若樁的密度比較大，同時(shí)一端與建筑物相貼近的話，必須在周圍建筑物的一端進(jìn)行施工建設(shè)，然后慢慢地朝著遠(yuǎn)處進(jìn)行推進(jìn)；結(jié)合這一操作秩序進(jìn)行考慮，則需要盡可能地預(yù)防因?yàn)榛又車姆雷o(hù)結(jié)構(gòu)造成土體不能擴(kuò)散，導(dǎo)致管樁被之后施工建設(shè)的管樁擠壓等問題出現(xiàn)，也能夠規(guī)避基坑在壓樁期間使土體擴(kuò)散而擠壓周圍的防護(hù)結(jié)構(gòu)，促使其止水效果不斷減弱[2]。

（3）增設(shè)袋裝的砂井與塑料排水渠，由此能夠盡可能地降低超孔隙水壓，達(dá)到避免擠土問題；增設(shè)隔離板或者地下連續(xù)墻，盡可能地避免擠土效應(yīng)。另外，也可以通過增加泄壓孔的方式來大大提升超孔隙水壓力的消散效率。對(duì)于泄壓孔而言，其通常需要配置塑料排水板、垂直砂井等。

（4）當(dāng)沉樁操作期間，必須加強(qiáng)靠近建筑物、地下管道等監(jiān)測(cè)等，針對(duì)周圍一些相對(duì)重要且關(guān)鍵的管道、建筑物等，則需要將其調(diào)整成其他樁型。

（5）需要調(diào)整施工期間的停歇時(shí)長(zhǎng)，縮減時(shí)間休息期，一般來說摩阻力變大的話，則會(huì)對(duì)樁機(jī)的具體施工造成一定的影響，從而引起沉樁難度加大。也需要盡可能地避免在砂質(zhì)粉土、砂土等硬土層中實(shí)施焊接固定，確定最標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的樁長(zhǎng)。在建筑操作期間，必須注意相同承臺(tái)中的群樁，接頭無法再相同截面中，必須互相錯(cuò)開，預(yù)防出現(xiàn)土壓力、水壓力等，避免其對(duì)樁身造成剪切破壞等[3]。

（6）加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，靈活調(diào)整壓樁秩序與進(jìn)度。從對(duì)地基側(cè)向位移、地面與樁的隆起、孔隙水壓力與周圍建筑物變化等觀察來看，則需要靈活性地調(diào)整壓樁秩序，確保其進(jìn)度等符合標(biāo)準(zhǔn)要求[6]。

2 沉樁期間出現(xiàn)淺層障礙不能持續(xù)沉樁

2.1 原因分析

考慮到在勘察地質(zhì)檢測(cè)的過程中，并未特別關(guān)注淺層障礙物、區(qū)域土層分布深度與特性等，引起沉樁問題則會(huì)出現(xiàn)淺層的老地基、大孤石等，如果出現(xiàn)深層的硬塑黏土、密實(shí)砂層、沙碩石層等問題，一般會(huì)導(dǎo)致不能繼續(xù)施工建設(shè)。

2.2 防治策略

首先，在實(shí)施打樁操作之前，必須全方位地了解之前的建筑類型及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，同時(shí)還需要實(shí)施深樁操作處理；針對(duì)淺層的障礙物問題，一般需要通過挖掘機(jī)進(jìn)行清理，如果對(duì)后續(xù)的施工建設(shè)造成一定阻力的話，則需要通過鉆機(jī)把障礙物進(jìn)行擊穿，避免挪動(dòng)樁架等強(qiáng)迫回板等動(dòng)作出現(xiàn)。

其次，設(shè)置的樁機(jī)能量大小一般要符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，同時(shí)還需要與樁徑、樁長(zhǎng)、地質(zhì)環(huán)境等相吻合，方可滿足施工要求，確保能夠穩(wěn)健施工建設(shè)[4]。

3 露樁與短樁

3.1 原因分析

在對(duì)復(fù)雜巖土地基進(jìn)行施工建設(shè)期間，如果靜壓預(yù)應(yīng)力管樁的持力層變化比較大，且樁身的土層分布失衡，再加上一些兼有地下室的項(xiàng)目同時(shí)具有送樁等操作要求。如果整體組織規(guī)劃與設(shè)計(jì)等不夠具體、完善等，再加上場(chǎng)地地層的標(biāo)高不合理、配樁不夠精準(zhǔn)等情況下，在實(shí)施項(xiàng)目操作期間，一般會(huì)出現(xiàn)露樁、短樁等問題，這必然會(huì)出現(xiàn)資源損耗或浪費(fèi)等問題，甚至還會(huì)對(duì)整個(gè)施工質(zhì)量造成一定的破壞與阻擾。

3.2 防治策略

（1）確定持力層變化趨勢(shì)，并客觀性地分析持力層性質(zhì)，在特殊情況下必須要認(rèn)真進(jìn)行施工勘察，精準(zhǔn)確定各種類型土層的等高線與持力層深度等。

（2）針對(duì)各類典型性、特殊性的地層來說，必須要對(duì)其實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)試樁測(cè)試，且結(jié)合試樁情況來進(jìn)一步確定成樁的規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)與配樁工藝，由此能夠盡可能地預(yù)防露樁、短樁等問題出現(xiàn)。

4 靜壓預(yù)應(yīng)力管樁的設(shè)計(jì)與施工

由于現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制樁的質(zhì)量較好，且承載力也非常大，與灌注樁進(jìn)行對(duì)比，優(yōu)勢(shì)突出，不過其成本卻非常高。另外，因?yàn)楣嘧兜氖┕べ|(zhì)量比不上預(yù)制樁，而成本卻明顯減少。結(jié)合制作工藝等差異性來看，其能夠間接地促進(jìn)鋼筋樁的飛躍發(fā)展。由此來看，預(yù)制樁不但能夠在強(qiáng)調(diào)方面達(dá)到施工作業(yè)的基本要求，而且還能夠驗(yàn)算樁在起吊運(yùn)輸、吊立、捶打等過程中的應(yīng)變力等。最重要的是根據(jù)一些實(shí)驗(yàn)研究能夠發(fā)現(xiàn)，常規(guī)鋼筋樁的配置一般與起吊、吊立的強(qiáng)度變化有著密切的相關(guān)性。將樁芯剝離出來，必然不會(huì)對(duì)樁的承載力帶來影響，而且還能夠節(jié)省混凝土的數(shù)量，進(jìn)一步降低起吊重量。若沉樁技術(shù)進(jìn)行改革與創(chuàng)新，則需要把錘擊沉樁調(diào)整成靜壓沉樁，這不但能夠大大減少錘擊沉樁的動(dòng)力，還能夠減少噪聲，對(duì)優(yōu)化作業(yè)環(huán)境、改善城市環(huán)境等帶來一定的積極作用。所以選擇靜壓預(yù)應(yīng)力管樁已成為靜壓沉樁工藝改革的一個(gè)主流方向與發(fā)展態(tài)勢(shì)。

4.1 單樁承載力的計(jì)算

對(duì)于施工設(shè)計(jì)者來說，通常需要結(jié)合“建筑樁基工藝規(guī)范”確定的地質(zhì)物理指標(biāo)與承載力之間的關(guān)系來計(jì)算單樁承載力。一般來說，按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定來看，單樁承載力明顯小于單樁靜載測(cè)試確定的數(shù)據(jù)，結(jié)合其最終的數(shù)據(jù)來看，大部分已經(jīng)竣工的建筑工程的沉降量都是有限的，基本上符合建筑行業(yè)的規(guī)范化應(yīng)用需求，對(duì)此管樁的單樁承載力一般無法結(jié)合固定的公式進(jìn)行統(tǒng)一計(jì)算，不然的話會(huì)引起項(xiàng)目投入成本增加，甚至?xí)?dǎo)致消耗變大[5]。另外，在選擇預(yù)應(yīng)力管樁的情況下，通常具有一定的便捷性，由于在管樁工廠化加工與設(shè)計(jì)過程中，樁長(zhǎng)一般需要結(jié)合埋深的要求進(jìn)行靈活調(diào)整，設(shè)計(jì)人員在確定樁徑、長(zhǎng)度等過程中，需要需要將其由工廠拉到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試，無須像預(yù)制樁一樣需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)1個(gè)月乃至到工期，一般來說，在打樁1周后即可給予試打。所以，根據(jù)本項(xiàng)目規(guī)劃與設(shè)計(jì)來看，則需要選擇試打樁和工程樁相融合等策略。

4.2 靜壓管樁的施工質(zhì)量檢測(cè)與控制

在實(shí)施靜壓管樁的過程中，其中一個(gè)不容忽視的難題是復(fù)雜巖土地基等引發(fā)的一系列問題。由于其持力層的坡度是不穩(wěn)定的，具有起伏不平等特點(diǎn)，一般需要通過開口型樁尖來大大提升樁的嵌巖性能，若要預(yù)防樁尖的滑動(dòng)，選擇開口樁尖的最大優(yōu)勢(shì)是砂土能夠持續(xù)性地滲透到樁腔中，利用上擠力、腔壁摩擦力等實(shí)現(xiàn)平衡效應(yīng)，由此能夠達(dá)到土塞目的，并且也能夠進(jìn)一步地提升單樁承載力?？紤]到樁長(zhǎng)短各有不一，無法統(tǒng)一調(diào)整施工壓樁力，必須要對(duì)其實(shí)施動(dòng)態(tài)性的調(diào)整，在給予壓樁期間，必須嚴(yán)格、認(rèn)真、精準(zhǔn)地記錄壓樁時(shí)間，同時(shí)對(duì)壓力表進(jìn)行精準(zhǔn)讀數(shù)，并確定壓樁深度，具體來說，必須要對(duì)其實(shí)施持續(xù)壓樁，同時(shí)還需要嚴(yán)格調(diào)整壓樁的操作速度，通常是為1～2m/min[6]。

5 工程實(shí)踐

5.1 工程概況與地質(zhì)特征分析

擬建項(xiàng)目是地下2層、地上22層綜合大廈，建筑面積是32700m2，選擇框架-剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。結(jié)合地質(zhì)勘查要求，場(chǎng)地土層的分布是從上至下進(jìn)行設(shè)計(jì)，其分別是：雜填土、淤泥層、粉質(zhì)黏土、砂層、殘積粉質(zhì)黏土、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖等。對(duì)于雜填土來說，其上層一般是碎磚塊、碎石子、瓦片、混凝土塊等，下層大部分是粉質(zhì)黏土，相對(duì)松散、略濕，其厚度一般是在0.3～1.5m。對(duì)于淤泥層來說，其厚度一般是在1.6～10.5m；對(duì)于粉質(zhì)黏土來說，其主要是一層具有流塑狀粉質(zhì)黏土層，厚度一般是在3.7～5.8m。砂層一般是指中砂顆粒物，其厚度一般是在1.6～3.5m。殘積粉質(zhì)黏土具有軟塑特性，內(nèi)部包括一層高壓縮性土，其厚度一般在0.5～3.6m。對(duì)于強(qiáng)風(fēng)化花崗巖來說，其厚度一般是在6.5～12.5m，其巖面埋深起伏明顯，浮動(dòng)較大。

5.2 工程樁的質(zhì)量檢測(cè)

如果按照樁的靜載試驗(yàn)來看，其根本目的是有兩個(gè)：①為確定單樁的承載力等做鋪墊。②為檢測(cè)工程樁的質(zhì)量、確保能夠順利驗(yàn)收等提供完整且精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)與參考憑據(jù)。結(jié)合我國的一些規(guī)范性條例與行業(yè)規(guī)定來看，試樁數(shù)通常不小于總樁數(shù)的1%，所以能夠確保整個(gè)項(xiàng)目符合設(shè)計(jì)要求。

6 結(jié)語

由于預(yù)應(yīng)力混凝土管樁具備質(zhì)量穩(wěn)定、適應(yīng)性強(qiáng)、成本易控制、施工速度快、環(huán)保節(jié)能等優(yōu)勢(shì)，所以能夠在業(yè)內(nèi)備受好評(píng)與歡迎。不過考慮到管樁基礎(chǔ)項(xiàng)目質(zhì)量控制涉及不同的過程與環(huán)節(jié)，這是一個(gè)系統(tǒng)性的任務(wù)，不但需要進(jìn)行精準(zhǔn)勘測(cè)與設(shè)計(jì)、保障樁身質(zhì)量、科學(xué)確定沉樁形式等，而且還需要精準(zhǔn)選擇合適的施工工藝，施工操作期間必須要選擇最科學(xué)、最合理的打樁方案，確保其順序合理，同時(shí)還需要在進(jìn)行原位引孔、復(fù)壓操作、增設(shè)防擠溝與泄壓孔等過程中必須靈活性地減弱擠土、浮樁、露樁、斷樁等帶來的消極影響。由此來看，在具體施工建設(shè)過程中，相關(guān)技術(shù)人員必須要注重施工現(xiàn)場(chǎng)的規(guī)范化管理與高效監(jiān)控，方可最大限度地提升施工效率。