預(yù)制樁基礎(chǔ)兩種施工工藝在不同工程地質(zhì)條件下的選擇

王帥（遼寧省建筑設(shè)計(jì)研究院巖土工程公司，沈陽110005）

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預(yù)制樁基礎(chǔ)兩種施工工藝在不同工程地質(zhì)條件下的選擇

王帥
（遼寧省建筑設(shè)計(jì)研究院巖土工程公司，沈陽110005）

摘要：預(yù)制樁是巖土工程施工項(xiàng)目常見的樁型之一，而工程地質(zhì)條件是預(yù)制樁施工工藝選用的決定性因素之一。本研究以熱源廠建設(shè)工程項(xiàng)目為例，介紹預(yù)制管樁在同一場地內(nèi)，兩種不同施工工藝在不同工程地質(zhì)條件下的選擇，概括它們的工藝特點(diǎn)，分析不同地質(zhì)條件下采用不同施工工藝的原因，得出預(yù)制樁工藝選用時(shí)需要考慮的因素。

關(guān)鍵詞：工程地質(zhì)條件；預(yù)制樁基礎(chǔ)；施工工藝

遼寧省船舶工業(yè)基地石化產(chǎn)業(yè)園是遼寧省“五點(diǎn)一線”重點(diǎn)工程，一期工程包括園區(qū)一座熱源廠（以下稱本工程）。廠內(nèi)綜合辦公樓和鍋爐車間的原設(shè)計(jì)采用靜力液壓PHC預(yù)制管樁，但在實(shí)際施工過程中發(fā)現(xiàn)，部分區(qū)域存在難以達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高、壓入困難、夾樁器打滑等情況，嚴(yán)重影響工程進(jìn)度。經(jīng)補(bǔ)充勘察發(fā)現(xiàn)，場地內(nèi)少數(shù)區(qū)域粉質(zhì)黏土地層中存在礫石夾層，這一地質(zhì)條件不適合進(jìn)行靜力壓樁施工。經(jīng)過設(shè)計(jì)變更，將部分工程樁由靜力液壓的施工工藝改為柴油錘擊打貫入的施工工藝，顯著提高了工作效率。

1　場地工程地質(zhì)條件

本工程場地較大，地質(zhì)條件主要以淤泥質(zhì)土、黏性土、粉質(zhì)黏土為主，多處于軟塑——流塑狀態(tài)，含水量呈飽和狀態(tài)，具有中——高壓縮性。設(shè)計(jì)樁端持力層為黏土夾粗礫砂層，有效樁長不低于22.0m，單樁豎向承載力特征值1 200kN。發(fā)現(xiàn)有礫石夾層區(qū)域位于場地西側(cè)及西南側(cè)，水平方向上分布不均。夾層呈中密狀態(tài)，位于粉質(zhì)黏土層中下部，層頂埋深16.0～17.0m，層厚0.9～1.4m。

2　樁型及兩種施工工藝的特點(diǎn)

該熱源廠樁基礎(chǔ)施工涉及一種樁型，即預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁PHC。涉及兩種施工工藝，一種是靜力壓樁工藝，一種是錘擊打樁工藝。與其他樁型相比，預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁有自身的特點(diǎn)和優(yōu)勢，而兩種施工工藝又有各自的特點(diǎn)和優(yōu)勢。

2.1預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁的樁型特點(diǎn)

2.1.1成樁速度快

預(yù)制管樁施工工藝簡單，其施工過程中除接頭和樁尖焊接之外，其余工序全部由機(jī)械完成。相比灌注樁而言減少很多工序，具有無須制作鋼筋籠及下籠，無須泥漿護(hù)壁，不產(chǎn)生鉆渣，無須灌樁等優(yōu)勢，并且樁身是在工廠預(yù)制好后運(yùn)至現(xiàn)場的，無須外購商混或建立攪拌站，對場地條件要求低，施工管理及調(diào)度也比較方便。

2.1.2單樁抗壓承載力高，質(zhì)量可靠

預(yù)制管樁屬于擠土型樁，成樁過程中產(chǎn)生強(qiáng)烈的擠土效應(yīng)，其側(cè)摩阻力得以充分發(fā)揮，因此單樁承載力通常都很高。樁身由工廠預(yù)制，質(zhì)量容易保證。成樁后不存在縮頸、夾泥等質(zhì)量問題。一般情況下只要地質(zhì)條件合適且不出現(xiàn)劇烈變化，施工過程中嚴(yán)格遵守相關(guān)操作規(guī)程，預(yù)制管樁是較少出現(xiàn)質(zhì)量事故的。

2.1.3不受季節(jié)影響

北方的冬季常常有-10℃～-20℃的低溫天氣，其他樁型在這種低溫環(huán)境下基本無法施工，即便采用保溫養(yǎng)護(hù)、加防凍劑等措施，也難以保證施工順利進(jìn)行，更難保證成樁質(zhì)量。而預(yù)制樁在冬季則不受低溫限制，這是預(yù)制樁獨(dú)有的優(yōu)勢。

2.2靜力壓樁施工工藝特點(diǎn)

靜力壓樁機(jī)分為頂壓式和抱壓式兩種，本工程采用的是抱壓式壓樁機(jī)。樁機(jī)以自重作為反力，通過夾樁器握夾樁身及液壓千斤頂?shù)捻攭?，將管樁壓至設(shè)計(jì)標(biāo)高，同時(shí)樁機(jī)上有自動記錄儀，自動記錄壓樁入土深度及壓力，可以自動打印壓樁阻力曲線，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)作業(yè)中出現(xiàn)的問題。全機(jī)行走、起吊、壓樁、送樁均以電作為動力，對場地電力系統(tǒng)要求較高，系統(tǒng)可靠性略低。2.3錘擊貫樁施工工藝特點(diǎn)

圖柴油錘式打樁機(jī)作業(yè)現(xiàn)場Fig.Diesel-hammer pile driver working site

因管樁靠縱向鋼筋對高強(qiáng)混凝土施加預(yù)應(yīng)力，因此可以充分發(fā)揮柴油錘施打時(shí)的沖擊動能，既可以充分發(fā)揮高強(qiáng)混凝土的抗壓性能，又避免了因應(yīng)力波產(chǎn)生拉應(yīng)力造成的不利影響。全機(jī)對場地電力系統(tǒng)要求較低，結(jié)構(gòu)相對簡單可靠。相比靜力壓樁機(jī)，柴油錘式打樁機(jī)功率密度大，適應(yīng)地層能力更強(qiáng)。但柴油錘樁機(jī)架子比較高，對場地平整硬化有一定要求。圖是本項(xiàng)目施工現(xiàn)場的作業(yè)場景。

3　地質(zhì)變化對施工工藝選擇的影響

補(bǔ)充勘察之后經(jīng)過論證分析，我們確定導(dǎo)致靜力壓樁施工困難的原因即在于局部礫石夾層的存在。這夾層厚度不是很大，靜力壓樁工藝難以穿透該層，但錘擊打樁工藝配合尖頭十字樁尖即可貫穿該夾層。在這樣的地質(zhì)條件下，錘擊打樁工藝比靜力壓樁工藝具有優(yōu)勢。第一，靜力壓樁工藝的機(jī)理是將樁機(jī)向下壓力通過樁身傳遞到樁端，使樁端土產(chǎn)生緩慢的壓縮變形并形成剪切破壞，整個(gè)壓入過程中樁周土對樁的摩阻力方向始終向上，對樁做功為負(fù)，極大地抵消了壓樁機(jī)對樁所做的正功。第二，由于這一夾層分布不均勻，如果對每一樁點(diǎn)都采用預(yù)鉆等助沉方法，將額外增加工作量，不但成本提升，工期方面也難以滿足業(yè)主方要求。而采用錘擊打樁工藝施工，只需要場地內(nèi)樁機(jī)互換位置即可，既不提升成本，也保證了工期不受影響。當(dāng)然對施工方案也要有針對性的調(diào)整：第一，采用尖頭十字樁尖，有利于對樁端土造成沖入式剪切破壞，以便更順利的貫穿夾層。第二，采用重錘低落距的方式擊打。對預(yù)制管樁來說，其橫截面積較小，而混凝土抗剪能力相對較弱。重錘低擊可防止貫入過快造成的樁身偏斜，也就有效防止了樁在夾層處出現(xiàn)斷裂而造成的質(zhì)量事故。第三，試打時(shí)從中心開始，選擇部分樁點(diǎn)進(jìn)行試打，逐步掌握樁端進(jìn)入礫石夾層時(shí)的相關(guān)技術(shù)參數(shù)。之后施工就會比較順利，最終在既定成本下實(shí)現(xiàn)樁基施工任務(wù)的按期完成。

4　結(jié)語

后期檢測結(jié)果表明，檢樁承載力均滿足設(shè)計(jì)要求，所有樁的樁底反射明顯，樁身完整，均為I類樁。由此可見，雖然是同一預(yù)制樁型，但施工工藝的選擇必須考慮地質(zhì)條件的差異，除此之外，還需要綜合考慮施工預(yù)算、組織管理、合同工期、周邊環(huán)境等多重因素，才能更好地完成施工任務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

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［3］李守巨，王永毅.巖土工程師實(shí)務(wù)手冊［K］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

Selection of Two Construction Technologies of Precast Pile Foundation in Different Geological Conditions

WANGShuai
(Liaoning Architectural Design and Research Institute, Geotechnical Engineering Company, Shenyang, 110005, China)

Abstract:Precast pile is a common pile type in geotechnical engineeringconstruction, and engineeringgeological condition is one ofthe decisive factors in the choice ofprecast pile construction technology.Takingconstruction project ofheat source plant for example, this paper introduced the selection oftwodifferent construction technologies in different engineering geological conditions, summarized their technological characteristics, analyzed the reasons of using different construction techniques under different geological conditions, and proposed the factors ofselectingprecast pile technology.

Key words:Engineeringgeological conditions; Precast pile foundation; Construction technology

收稿日期：2015-12-14

中圖分類號：TU74

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1674-8646（2016）02-0034-02