軟土地質(zhì)條件下預(yù)應(yīng)力管樁與鉆孔灌注樁的技術(shù)對(duì)比分析

敬懷銀

摘要：隨著我國(guó)工程建設(shè)的飛速發(fā)展，樁基礎(chǔ)的應(yīng)用越來越廣泛、型式越來越多樣，在樁基施工方案選擇上也越來越多。文章結(jié)合成都地鐵2號(hào)線林家大堰站天橋樁基施工實(shí)例，通過對(duì)預(yù)應(yīng)力管樁與鉆孔灌注樁施工工藝、施工質(zhì)量控制、施工成本及施工過程對(duì)周邊影響等的分析，重點(diǎn)闡明預(yù)應(yīng)力管樁在軟土地基施工中的優(yōu)勢(shì)，旨在為今后類似工程施工方案的選擇提供參考。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力管樁;鉆孔灌注樁;技術(shù)對(duì)比分析

我國(guó)地域遼闊、地質(zhì)復(fù)雜，加之工程本身的特性、結(jié)構(gòu)及承載力要求不同，施工環(huán)境及施工條件差異等，致使施工過程中所采用樁基型式各不相同。由于各類基礎(chǔ)樁基的施工工藝、施工成本及適用條件等各不相同，因此，在地基基礎(chǔ)施工時(shí)，選用何種型式的樁做為基礎(chǔ)就顯得十分重要了。文章結(jié)合工程實(shí)例，通過對(duì)預(yù)應(yīng)力管樁和鉆孔灌注樁在軟土地基施工中各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的對(duì)比分析，總結(jié)出預(yù)應(yīng)力管樁比鉆孔灌注樁在施工中的優(yōu)勢(shì)。

1 工程概況及地質(zhì)概況

林家大堰站為成都地鐵2號(hào)線東延伸線第一座高架車站，位于龍泉驛區(qū)大面鎮(zhèn)洪河村與蒲草村交界處。人行天橋結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)，橋面寬8.8m，在車站主體南北側(cè)均設(shè)有人行天橋連接車站主體站廳層，南側(cè)基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，共計(jì)10根，北側(cè)基礎(chǔ)經(jīng)設(shè)計(jì)變更采用預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，共計(jì)10根，設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高為517.260。南側(cè)鉆孔灌注樁設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)17m，樁徑0.6m;北側(cè)預(yù)應(yīng)力管樁選用先張法高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PHC），管樁型號(hào)為AB型，樁徑0.5m，壁厚125mm，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)20m。

該地段為低洼地段，位于灌溉塘內(nèi)，地下水位標(biāo)高512.00左右，受地表水及地下水長(zhǎng)期浸泡，致使下部土體呈軟塑狀，屬軟弱地層。土層自上而下依次為種植土（0.5m）、粘土1（1.3～10.2m）、粘土2（1.0～5.8m）、粘土3（1.7～5.7m）、含卵石粘土（0.5～4.5m）、全風(fēng)化砂巖（1.7～11.4m）、強(qiáng)風(fēng)化砂巖（至孔底）、全風(fēng)化含礫泥巖（局部分布0～1.1m）。

2 預(yù)應(yīng)力管樁與鉆孔灌注樁優(yōu)劣對(duì)比

2.1 概念說明

2.1.1 預(yù)應(yīng)力管樁

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁根據(jù)張拉順序可分為后張法預(yù)應(yīng)力管樁和先張法預(yù)應(yīng)力管樁。先張法預(yù)應(yīng)力管樁是采用先張法預(yù)應(yīng)力工藝和離心成型法制成的一種空心筒體細(xì)長(zhǎng)混凝土預(yù)制構(gòu)件，主要由圓筒形樁身、端頭板和鋼套箍等組成。

2.1.2 鉆孔灌注樁

鉆孔灌注樁指利用鉆孔機(jī)械鉆出樁孔，并在孔中灌注混凝土（或先在孔中吊放鋼筋籠）而成的樁。根據(jù)鉆孔機(jī)械的鉆頭是否在土的含水層中施工，又分為泥漿護(hù)壁成孔和干作業(yè)成孔兩種方法。

2.2 施工工藝對(duì)比

2.2.1 預(yù)應(yīng)力管樁施工

施工難點(diǎn)：林家大堰站北側(cè)天橋基礎(chǔ)位于軟土地層中，樁基施工時(shí)，對(duì)場(chǎng)地平整要求較高，需對(duì)其進(jìn)行換填處理，保證地基承載力能滿足打樁機(jī)施工要求。

施工工期：預(yù)應(yīng)力管樁施工工期短，速度快，樁基檢測(cè)所需時(shí)間對(duì)整體工期影響小。

林家大堰站北側(cè)預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為20m，施工時(shí)，選用兩節(jié)樁體即可滿足要求。根據(jù)林家大堰站北側(cè)天橋預(yù)應(yīng)力管樁施工統(tǒng)計(jì)可得，每打一節(jié)樁所需時(shí)間約為20分鐘，接樁時(shí)間需15分鐘，故一根樁成型所需時(shí)間不足1小時(shí)。

樁基施工完成后7天即可對(duì)其做靜壓試驗(yàn)，檢驗(yàn)其承載力。成樁到樁基靜載檢驗(yàn)只需7天，對(duì)整體工期影響較小。

2.2.2 鉆孔灌注樁施工

施工難點(diǎn)：林家大堰站南側(cè)天橋基礎(chǔ)位于軟土地層中，樁基施工時(shí)，對(duì)場(chǎng)地平整要求高，需對(duì)其進(jìn)行換填處理，以保證地基承載力能滿足鉆機(jī)施工要求及混凝土罐車行車要求，換填厚度大，施工成本高。鉆孔灌注樁成孔過程中，易發(fā)生縮孔及塌孔現(xiàn)象，成孔難度大，成樁質(zhì)量難以控制。

施工工期：鉆孔灌注樁施工工期較長(zhǎng)，速度較慢，樁基檢測(cè)所需時(shí)間對(duì)整體工期影響較大。

根據(jù)林家大堰站南側(cè)天橋樁基施工統(tǒng)計(jì)可得，一根17米長(zhǎng)的樁基采用旋挖鉆孔時(shí)間約為1小時(shí)，鋼筋籠吊放所需時(shí)間約為30分鐘，導(dǎo)管安拆及混凝土灌注時(shí)間約為30分鐘，故一根樁成型時(shí)間約為2小時(shí)。遇縮孔現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)，鉆孔時(shí)間更長(zhǎng);發(fā)生塌孔時(shí)，相鄰樁基短期內(nèi)也無法施工，嚴(yán)重影響工期。

鉆孔灌注樁施工完成后，需在28天后方可進(jìn)行靜載試驗(yàn)，檢驗(yàn)其承載力，對(duì)整體工期影響較大。

綜上所述：采用預(yù)應(yīng)力管樁施工時(shí)，樁體為預(yù)制結(jié)構(gòu)，鉆孔灌注樁樁體為現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力管樁施工成樁速度較鉆孔灌注樁快，施工對(duì)場(chǎng)地要求較低，施工工藝簡(jiǎn)單，因此，在軟土地基基礎(chǔ)施工中，預(yù)應(yīng)力管樁比鉆孔灌注樁施工更有優(yōu)勢(shì)。

2.3 施工質(zhì)量控制對(duì)比

2.3.1 預(yù)應(yīng)力管樁質(zhì)量控制

預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)在施工過程中，需重點(diǎn)控制樁體的進(jìn)場(chǎng)質(zhì)量、接樁的焊接質(zhì)量及成樁質(zhì)量。

預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)場(chǎng)時(shí)，需嚴(yán)格檢查其樁體本身質(zhì)量，檢驗(yàn)其生產(chǎn)合格證及試驗(yàn)檢測(cè)報(bào)告，檢查樁體是否符合設(shè)計(jì)要求，抗錘擊能力是否滿足規(guī)范要求。若檢驗(yàn)不合格，可及時(shí)更換。

接樁的焊接在施工過程中可以嚴(yán)格把控，施工時(shí)監(jiān)控到位，焊工技術(shù)強(qiáng)，焊接施工時(shí)，樁體對(duì)位準(zhǔn)確、焊接表面潔凈、焊縫連續(xù)飽滿不夾渣、焊縫長(zhǎng)度及厚度滿足要求即可。

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的成樁質(zhì)量控制難度較大，軟土地層在錘擊成樁施工時(shí)，樁體容易傾斜錯(cuò)位，需保證施工場(chǎng)地的平整度，確保樁機(jī)在施工時(shí)本身不傾斜，樁體對(duì)接軸線準(zhǔn)確。樁基施工時(shí)，嚴(yán)格以最終貫入度和最終標(biāo)高來控制樁長(zhǎng)，保證樁底到達(dá)設(shè)計(jì)要求的持力層。

預(yù)應(yīng)力管樁在施工時(shí)，其承載力可以由成樁機(jī)械儀表盤上的數(shù)據(jù)顯示出來，成樁后承載力容易控制。

2.3.2 鉆孔灌注樁施工質(zhì)量控制

鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工過程中，需嚴(yán)格控制其成孔質(zhì)量、鋼筋籠質(zhì)量、混凝土澆筑質(zhì)量等。

鉆孔灌注樁成孔質(zhì)量控制包括嚴(yán)格控制成孔深度、沉渣厚度、成孔孔徑、垂直度等。在軟土地層中采用鉆孔灌注樁施工時(shí)，隨著鉆孔的進(jìn)行，極易產(chǎn)生縮孔現(xiàn)象，成孔難度大，經(jīng)常需采用大直徑鉆頭成小直徑樁，施工樁徑難以保障;鉆孔灌注樁極易產(chǎn)生塌孔現(xiàn)象，故在施工時(shí)所采用泥漿比重一般較大，成孔后沉渣一般較厚，成孔深度難以保障;施工時(shí)，因地基承載力不足容易導(dǎo)致鉆機(jī)在施工過程中發(fā)生傾斜，致使孔體傾斜，不易保證樁體垂直度。

鉆孔灌注樁樁基鋼筋籠質(zhì)量包括制作質(zhì)量及安裝質(zhì)量。鋼筋籠制作質(zhì)量控制包括鋼筋原材質(zhì)量、鋼筋連接質(zhì)量及鋼筋數(shù)量、尺寸等的控制。鋼筋籠安裝質(zhì)量包括鋼筋籠入孔標(biāo)高及位置控制。軟土地層鉆孔灌注樁縮孔現(xiàn)象易導(dǎo)致鋼筋籠安裝位置不準(zhǔn)確甚至難以安裝等，混凝土灌注過程中，灌注速度過慢極易導(dǎo)致鋼筋籠上浮。

鉆孔灌注樁混凝土的灌注質(zhì)量是成樁質(zhì)量控制的重中之重，混凝土灌注過程中極易產(chǎn)生堵管、漏漿及導(dǎo)管埋深不足等現(xiàn)象，致使樁體夾渣夾泥、斷樁等，嚴(yán)重影響樁體的成樁質(zhì)量。

鉆孔灌注樁屬隱蔽工程，施工質(zhì)量難以控制，成樁后的承載力需在28天后檢測(cè)得知，另外樁體夾渣、夾泥及混凝土不連續(xù)等現(xiàn)象導(dǎo)致樁體在檢測(cè)過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、樁體質(zhì)量檢驗(yàn)出錯(cuò)等情況。

綜上所述：預(yù)應(yīng)力管樁較鉆孔灌注樁施工質(zhì)量控制相對(duì)容易，成樁質(zhì)量易得到保證。

2.4 施工成本對(duì)比

文章結(jié)合林家大堰站天橋樁基施工成本，經(jīng)對(duì)比分析，預(yù)應(yīng)力管樁比鉆孔灌注樁在軟土地基施工中更經(jīng)濟(jì)。

為滿足施工機(jī)械及車輛行走需求，保證其承載力，對(duì)軟土地基上部處理所耗成本通過換填工程量反映。

依據(jù)施工方案，林家大堰站北側(cè)天橋預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)施工時(shí)，施工場(chǎng)地軟土地基采用建渣換填，換填深度為0.4m，換填面積130.56m2，場(chǎng)地處理共使用建渣52.22m3。南側(cè)天橋鉆孔灌注樁施工時(shí)，施工現(xiàn)場(chǎng)軟土地基采用建渣換填，換填深度0.5m，換填面積130.56m2，混凝土罐車行走線路采用建渣換填，換填深度1.5m，換填寬度2.5m，共需換填長(zhǎng)度為28m，換填面積為70m2，場(chǎng)地處理共使用建渣170.28m3。通過施工證明，上述方案均滿足施工要求，由此可見，預(yù)應(yīng)力管樁施工場(chǎng)地明顯比鉆孔灌注樁要求低。

該工程北側(cè)預(yù)應(yīng)力管樁共計(jì)10×20=200m，南側(cè)鉆孔灌注樁共計(jì)10×17=170m，施工成本對(duì)比見表1。

綜上所述：林家大堰站南北側(cè)天橋結(jié)構(gòu)形式及所受荷載相同，所處地質(zhì)條件一致，預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)與鉆孔灌注樁基礎(chǔ)承載力相同。

在軟土地基施工中，預(yù)應(yīng)力管樁較鉆孔灌注樁施工對(duì)場(chǎng)地處理要求較低，施工成本低;在同等承載力條件下，預(yù)應(yīng)力管樁所耗成本明顯低于鉆孔灌注樁。

2.5 對(duì)周邊影響對(duì)比

預(yù)應(yīng)力管樁與鉆孔灌注樁在施工過程中對(duì)周邊的影響包括噪音污染、大氣污染及對(duì)既有建筑物的影響等。

預(yù)應(yīng)力管樁施工時(shí)如果采用內(nèi)燃機(jī)提供動(dòng)力，錘擊成樁，則整個(gè)成樁過程均產(chǎn)生較大噪音，若采用靜壓成樁施工，則整個(gè)成樁過程不產(chǎn)生噪音。鉆孔灌注樁主要在機(jī)械成孔過程中產(chǎn)生噪音，因此，使用錘擊施工預(yù)應(yīng)力管樁比鉆孔灌注樁施工噪音污染大，采用靜壓成樁施工，預(yù)應(yīng)力管樁比鉆孔灌注樁施工噪音小。

預(yù)應(yīng)力管樁在軟土地層中施工時(shí)，樁體對(duì)周邊土體產(chǎn)生明顯擠壓，周邊土體由樁中心向四周位移，易四周土體隆起，對(duì)周邊較敏感管線及建筑物影響較大，鉆孔灌注樁在軟土地層中施工時(shí)，周邊土體由四周向樁中心移動(dòng)，易造成四周土體塌陷，對(duì)周邊較敏感管線及建筑物影響同樣較大。

預(yù)應(yīng)力管樁在施工過程中不需要產(chǎn)生泥漿，鉆孔灌注樁在施工過程中需制備泥漿，產(chǎn)生大量泥漿垃圾，不易處理，容易造成周邊環(huán)境及地表水污染。采用內(nèi)燃機(jī)錘擊成樁施工預(yù)應(yīng)力管樁時(shí)，會(huì)產(chǎn)生煙霧，造成大氣污染。

在軟土地層中使用靜壓成樁施工，預(yù)應(yīng)力管樁比鉆孔灌注樁施工對(duì)周邊環(huán)境影響較小。

3 結(jié)語

隨著施工技術(shù)越來越成熟，可供選擇的樁基礎(chǔ)類型越來越多樣，文章結(jié)合工程實(shí)例，通過對(duì)比分析預(yù)應(yīng)力管樁與鉆孔灌注樁施工工藝、施工成本及質(zhì)量控制等，總結(jié)出預(yù)應(yīng)力管樁較鉆孔灌注樁在軟土地基施工中具有工期短、工藝簡(jiǎn)單、成本低、質(zhì)量容易控制、效率高、機(jī)械設(shè)備使用少、利潤(rùn)率高，且對(duì)施工環(huán)境影響小等顯著優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

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