預(yù)應(yīng)力管樁在西村電排站地基處理中的應(yīng)用

梅藝賓

(臺山市塘田水庫管理所，廣東 臺山 529200)

0 前 言

預(yù)應(yīng)力管樁作為全新的樁基施工技術(shù)，被深入且廣泛地應(yīng)用于地基處理施工中，同其他施工工藝對比起來，這一技術(shù)具有特殊的優(yōu)勢，能有效地提高工程項(xiàng)目的施工速度與效率，從而打造出高質(zhì)量、綠色、環(huán)保、高承載能力的水工建筑工程施工項(xiàng)目，提高工程施工質(zhì)量，達(dá)到預(yù)期的工程施工目標(biāo)。

1 預(yù)應(yīng)力管樁工藝特點(diǎn)與適用范圍

預(yù)應(yīng)力管樁一般包括2大類型：①鋼筋混凝土實(shí)心方樁；②先張法預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土空心管樁。通常選擇以下沉樁方式：錘擊沉樁、震動沉樁、靜力壓樁等，其中鋼筋混凝土預(yù)制樁往往可以更能承擔(dān)荷載，而且牢固、經(jīng)久耐用，也不會遭受地下水體的腐蝕，最主要的是施工相對高效，此技術(shù)和工藝已經(jīng)在工程建設(shè)中深入運(yùn)用。沉樁難免對地基土產(chǎn)生排擠效應(yīng)，同時，沉樁過程中將出現(xiàn)劇烈的震動與高強(qiáng)噪音，進(jìn)而對四周環(huán)境帶來一定的干擾，而且沉樁深度和沉樁設(shè)備、樁體材料等密切相關(guān)[1]。

預(yù)應(yīng)力管樁一般是選擇先張法預(yù)應(yīng)力工藝，離心成型法同步加工形成的空心體細(xì)長混凝土預(yù)制構(gòu)件，具體包括：圓筒樁樁身、端頭板、鋼套箍等構(gòu)成，其中端頭板屬于管樁頂部的環(huán)狀鐵板，通常厚度為2cm,端板外部邊緣設(shè)置坡形，方便對接操作的焊接。預(yù)應(yīng)力管樁的底樁端的樁尖形態(tài)一般包括：十字花型、圓錐型、開口型等。一般來說，樁體的承載能力主要包括以下因素：樁側(cè)土性、樁徑、開口管樁的壁厚與施工順序等。

預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁一般用在工業(yè)建筑、住宅建筑等的低承臺樁地基，也可以用在公路、橋梁、港口等基礎(chǔ)設(shè)施施工中。預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁管樁則適合于低承臺樁地基施工中。

2 工程概況

西村電排站的主要任務(wù)是排澇，排澇標(biāo)準(zhǔn)按澇區(qū)10a一遇24h暴雨所產(chǎn)生的的流量2d排干設(shè)計(jì)。西村電排站初選水泵型號為4臺1200ZLB-100軸流泵，設(shè)計(jì)排水流量為4×3.76=15.04m3/s，裝機(jī)功率為4×330kW=1320kW，自排閘凈寬10M可排澇區(qū)77.59m3/s。泵站等級為三級，為中型泵站，主要建筑物為三級，次要建筑物為四級，臨時建筑物為五級，泵房建筑物設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為30a一遇，校核防洪標(biāo)準(zhǔn)為100a一遇。為了確保西村電排站地基施工質(zhì)量，決定選擇預(yù)應(yīng)力管樁工藝。

3 工程地質(zhì)條件

站址區(qū)共布置11個鉆孔，孔號為BSZK13-BSZK23。根據(jù)勘探結(jié)果，站址區(qū)地基巖土層自上而下、由新到老的順序依次為：

3.1 填筑土

3.2 粉質(zhì)黏土

埋深0.0～11.3m，層厚2.3～7.0m，平均層厚3.86m。灰黃、灰白色、潮濕，可塑-硬塑狀態(tài)為主，主要由黏粒、粉粒及砂粒組成，干強(qiáng)度高，韌性中等，屬弱透水性。

3.3 淤泥質(zhì)土

埋深5.0～9.5m，層厚1.7～4.5m，平均層厚2.82m。灰黑、黑色、飽和，流塑，主要由黏粒、粉粒組成，含有機(jī)質(zhì)和腐殖質(zhì)，局部段相變?yōu)橛倌?，干?qiáng)度高，韌性中等，屬弱透水性。

3.4 粉細(xì)砂

埋深8.0～14.0m，層厚1.5～3.5m，平均層厚2.48m?；野住\黃色、呈稍密狀態(tài)，飽和，主要由黏粉粒及砂粒組成，為石英質(zhì)粉砂、細(xì)砂，粉黏粒含量約15%，級配不良。屬中等透水性。

3.5 黏土

埋深5.5～13.5m，層厚2.0～6.5m?；尹S、黃色，潮濕，可塑狀態(tài)，主要由粉粒及砂粒組成，干強(qiáng)度高，韌性中等，屬弱透水性。

4 施工方案

4.1 試樁安排

預(yù)制管樁參照設(shè)計(jì)的樁徑等，在柴油打樁機(jī)的輔助下施工，開始施工前應(yīng)讓工程項(xiàng)目部門集中對樁機(jī)、相關(guān)設(shè)備等的全面檢測、檢修，并要求樁機(jī)安全、穩(wěn)定運(yùn)行，而且要保持完美性能。參照打樁施工的進(jìn)程、配樁等來高效地組織預(yù)制管樁的進(jìn)場，管樁供應(yīng)不僅要控制樁機(jī)停工現(xiàn)象，也要抑制管樁于現(xiàn)場的堆積的問題，盡量控制管樁倒運(yùn)。管樁正式大范圍施工前，要開展兩根樁以上的試驗(yàn)，要采用試樁的方式開展各項(xiàng)檢查，例如：地質(zhì)資料、關(guān)聯(lián)設(shè)備、工藝以及施工流程等能否達(dá)標(biāo)，而且要將一些關(guān)鍵的參數(shù)弄清楚，例如：錘重、落距值等。

4.2 預(yù)制樁的調(diào)運(yùn)、堆放及驗(yàn)收

預(yù)制樁一般自生產(chǎn)廠家裝卸，此時要借助吊車，而且要和現(xiàn)場指揮密切配合，精準(zhǔn)地計(jì)算得出調(diào)運(yùn)狀態(tài)的支點(diǎn)，確保精準(zhǔn)起吊，維護(hù)樁體結(jié)構(gòu)無形變，而且要參照打樁的實(shí)際條件來正確選擇樁體堆放點(diǎn)，也要方便施工。堆放的區(qū)域必須干凈、整潔，參照地面的牢固度、堅(jiān)實(shí)度等可選擇枕木當(dāng)支點(diǎn)，形成兩點(diǎn)到三點(diǎn)的支墊。管樁的最高堆放層為三層，而且要參照用樁計(jì)劃，將先用的樁體在上方，要控制翻運(yùn)樁堆，卸載的樁體必須接受外觀檢驗(yàn)，控制斷樁與裂縫現(xiàn)象，任何存在瑕疵的樁體都不能被使用，各類型管樁都要有合格證。

4.3 施工流程

要想控制打樁施工中附近樁體所遭受的干擾，參照相關(guān)的技術(shù)規(guī)程以及作業(yè)規(guī)范，要掌握好施工順序，最先從施工核心部位的樁體入手，再過渡到四周的樁體，先施工中間樁，再對稱地施工邊樁，而且要參照樁體的入土深度來決定施工順序，從長樁到短樁。

5 錘擊沉樁施工工藝及要點(diǎn)

5.1 測放樁位

嚴(yán)格施工測控點(diǎn)的檢查、審核、驗(yàn)證，要自各個控制點(diǎn)來逐漸引出軸線部位，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙、軸線等來明確不同樁體的樁位，而且要把添加的某一規(guī)格的鋼筋當(dāng)作樁位標(biāo)記，并要在鋼筋上設(shè)置標(biāo)識與紅色膠帶，以此來保證正確打樁。

5.2 樁機(jī)就位

打樁機(jī)負(fù)責(zé)人必須根據(jù)現(xiàn)場所標(biāo)識的樁位來確保樁機(jī)能精準(zhǔn)地到位，而且要以此為基礎(chǔ)加以復(fù)核，同時，也要在樁體的四邊裝入距離分別為1m的引樁。再借助鋼送樁器來瞄準(zhǔn)樁位下方壓入2m，保證根部沒有老基礎(chǔ)，并借助引樁來再次定位樁位，在此基礎(chǔ)上來吊樁施工。

5.3 吊樁落位

1)把管樁自堆放點(diǎn)借助吊車以水平的方式傳輸至樁架附近，并借助樁機(jī)上方特定設(shè)置的起樁重鉤來吊裝就位，管樁起吊中要掌控好速度，要預(yù)防快速吊裝所導(dǎo)致的管樁和樁機(jī)之間的撞擊。管樁平移、吊運(yùn)過程中應(yīng)選擇兩點(diǎn)綁扎法，綁扎起吊點(diǎn)要和樁端保持0.2倍的管樁長度。

2)樁機(jī)達(dá)到樁位以后，要借助鋼絲繩來吊起下樁段，而且要讓樁尖和樁位精準(zhǔn)對應(yīng)，再調(diào)平樁機(jī)，而要從兩個方向來調(diào)節(jié)樁身的垂直度偏差，一般要<0.5%H，樁尖的對位偏差也要<20mm。

5.4 沉樁

在正式進(jìn)行沉樁操作前，應(yīng)優(yōu)選厚度大概為15cm的直紋木墊，讓它發(fā)揮錘墊的功能，其次，也可把麻袋、木夾板等作為樁墊，并對應(yīng)壓縮處理，壓縮完的厚度要在12cm，錘擊操作中也要常規(guī)性地質(zhì)檢，而且要動態(tài)更換，沉樁操作中，也要交叉檢查樁身的垂直度，要嚴(yán)格控制樁身傾斜造成的管樁受損問題，要嚴(yán)禁選擇頂拉樁頭的方式來糾正偏倚。打樁操作中，要確保樁錘、樁頭、樁身處于相同軸線，樁身傾斜率大于0.8%時，則要積極地識別成因，而且要給予糾正。初次打樁時則要關(guān)上油門，如果貫入度在100mm/擊以下，則要開大油門來打樁，可以選擇重錘輕擊的方式，沉樁過程中錘落距則要在1m半以下。

5.5 截樁和接樁

5.5.1 截樁

參照設(shè)計(jì)的管樁長度、標(biāo)準(zhǔn)長度等，如果發(fā)現(xiàn)管樁長度超出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，則要嘗試截樁，要選擇專門的鋸樁器來截樁，而且要借助鋼筋箍來緊密包住樁身端，沿著鋼箍上緣鑿槽打穿以后，再借助錘子打下，采用氣割法來切斷鋼筋。

5.5.2 接樁

1)接樁之前要徹底清理樁端，保持其干凈、整潔，也可以借助鋼絲刷來輔助清理。

2)上下節(jié)樁要準(zhǔn)確對齊，上下兩個樁的偏差要控制在2mm，而且要確保上節(jié)樁體處于垂直狀態(tài)。

3)焊接必須讓兩個人同步對稱地施焊，而且要保證焊接縫連續(xù)、充實(shí)，控制施工缺陷，特別是要控制焊瘤、焊渣等的出現(xiàn)，燒焊也要達(dá)到兩層甚至更多，焊接過后則要冷卻7min左右，不得采用冷水來冷卻。

6 預(yù)應(yīng)力管樁應(yīng)用于地基處理的質(zhì)量控制

6.1 垂直度控制

1) 起吊首樁精準(zhǔn)對位，讓樁身自行調(diào)節(jié)垂直度，樁機(jī)塔架則要利用樁身支撐的油缸對應(yīng)調(diào)節(jié)垂直度，當(dāng)各項(xiàng)參數(shù)都達(dá)標(biāo)后，再對應(yīng)調(diào)節(jié)樁體垂直度[5]。

2)樁體垂直度的調(diào)節(jié)則要從正面、側(cè)面分別讓兩個吊錘成900方向來觀測，確保樁體入土以后的垂直度偏差在0.5%，實(shí)際打樁操作中，需要在正面、側(cè)面分別派兩人來觀測，當(dāng)看到傾斜問題時，則要及時調(diào)節(jié)，保證成樁以后的垂直度偏差小于0.5%H。

3)第一節(jié)樁植入地下50cm時，就需要開啟第二節(jié)樁的安裝，這一過程關(guān)鍵是要確保樁體對平，同時，也要科學(xué)地調(diào)整垂直度，樁端頭需要利用鐵片來填平，并施焊。

6.2 收錘標(biāo)準(zhǔn)

應(yīng)根據(jù)施工場地的環(huán)境、地質(zhì)條件、單樁承載力類似的數(shù)據(jù)，以及樁體的規(guī)格、長度、錘子的大小、落距等來全面衡量提供科學(xué)的數(shù)據(jù)，當(dāng)入土的深度符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時，則可以收錘，后續(xù)則要開啟后方樁體的施工。

錘體植入深度一般需要參照試打樁來決定，貫入度標(biāo)準(zhǔn)必須把握好，不可太小，也不能太大，因?yàn)檫^小可能導(dǎo)致樁體強(qiáng)度的下降，直到樁體自身受損，而且也可能對機(jī)械自身帶來極大地?fù)p害。

6.3 質(zhì)量檢驗(yàn)

1)施工原始記錄：詳盡、完善、如實(shí)記錄并及時匯總分析，發(fā)現(xiàn)不符要求的立即糾正。

2)完成打樁后，檢驗(yàn)樁的承載力及樁長，抽檢率為樁數(shù)的5%。

3)預(yù)應(yīng)力管樁施工允許偏差、檢驗(yàn)數(shù)量及檢驗(yàn)方法見表1。

表1 預(yù)應(yīng)力管樁施工允許偏差、檢驗(yàn)數(shù)量及方法

7 結(jié) 語

預(yù)應(yīng)力管樁應(yīng)用于電排站地基施工中能提高工程施工質(zhì)量，其中單樁承載力顯著增強(qiáng)，而且設(shè)計(jì)的選擇范圍也更大，管樁可以用于多層建筑、高層建筑，即便是相同建筑基礎(chǔ)內(nèi)，也可以選擇直徑不同的管樁，能妥善解決布樁的問題，從而確保根樁承載力的發(fā)揮。整體來看，預(yù)應(yīng)力管樁施工高效、高質(zhì)量，基于以上優(yōu)勢，預(yù)應(yīng)力管樁能妥善地使用多種土體，多種施工環(huán)境，從而在建筑、道路、港口等工程中得到了充分地運(yùn)用。