建筑工程預應力管樁地基施工技術

鄭躍輝

（1.廈門協(xié)建工程咨詢監(jiān)理有限公司，福建 廈門 361000；2.福建晨宇工程項目管理有限公司，福建 漳州 363999)

0 引言

近年來，社會發(fā)展日益加快，建筑領域發(fā)展規(guī)模壯大，工程量不斷增加，施工質量逐漸提高，高層建筑林立，對地基的穩(wěn)定性要求也越來越高[1]。當前的地基施工技術在行業(yè)快速發(fā)展的背景下，存在部分施工質量較差，施工周期較長，不能有效滿足施工要求的問題[2]。為此，本文設計出一種新的建筑工程預應力管樁地基施工技術。由于地基穩(wěn)定性與管樁有關，預應力管樁可能出現(xiàn)樁頂移位、樁身斷裂、傾斜等問題。因此，本文著重設計預應力管樁的樁頂、樁身，使其具有快速的起吊速度、高抗壓能力、高彎曲回彈能力、防斷裂能力、穩(wěn)定能力以及極小環(huán)境污染能力。切實提高建筑工程預應力管樁地基施工質量，縮短地基施工周期，提高施工效率，為建筑工程的更好更快發(fā)展創(chuàng)造條件。

1 建筑工程預應力管樁地基施工設計

1.1 建筑工程預應力管樁地基施工準備

樁身豎向承載力是指在外荷載環(huán)境下，不產生過大形變的前提下，整個樁身能承受的最大載荷。施工前考慮樁身豎向承載力對控制管樁地基的斷裂程度具有決定性作用。研究建筑工程管樁地基的斷裂程度，決定著管樁承載力的大小。管樁地基樁身斷裂狀態(tài)為I 類時，表示此地基的承載力較強；II 類時，承載力稍差；III 類時，承載力較差；IV 類時，承載力最差[3]。在承載力最差的情況下，地基施工過程中會出現(xiàn)樁傾的現(xiàn)象，影響施工進度。此外，如果送樁器、樁帽和樁頂不能在同一水平線上，整個地基就會出現(xiàn)傾斜的現(xiàn)象。如果管樁表面的雜質不清理干凈，樁焊時也會產生裂紋，焊縫不連續(xù)、不完整，地基接頭處也會出現(xiàn)彎曲，或兩樁頂部不直的現(xiàn)象[4]。

本文通過低應變檢測方法，判斷管樁地基的類別時，樁身結構基本不受影響，可以滿足設計要求，但樁身的承載力問題沒有得到良好地解決。在基樁因偏斜發(fā)生側向位移的情況下，本文通過簡化管樁地基的承受荷載計算，消除偏心矩，偏心矩的大小為垂直方向載荷的乘積。此時，樁身豎向承載力可按環(huán)形截面的偏心受壓構件計算公式計算。公式如下：

1.2 判定建筑工程管樁地基斷裂狀況

地基施工技術一般采用基樁的低應變檢測，更準確地確定基樁的傾斜問題[5]。由于低應變檢測只能定性判斷，如果判斷樁內裂紋為I 級或II級，則無法定量分析樁身裂紋寬度，因此無法分析地基施工中出現(xiàn)的問題。為了讓管樁地基結構更上一層樓，本文在管樁設計上，利用樁孔成像技術，識別樁身裂縫，為樁身結構的影響分析提供實際依據(jù)。本文設計的樁孔成像技術是在樁身預制立孔、立柱或鉆孔、立柱上使用防水攝像頭和支撐設備，在下地基的過程跟拍并記錄，現(xiàn)場觀察和隨后的逐幀觀察可以識別樁中缺陷的位置、形狀以及大小，可確定管樁地基的施工完整性，并分析缺陷的位置[6]。

本文利用GS-1 型管樁地基孔內攝像儀，其防水能力強，在光照充足的條件下，成像效果較為清晰，可以適應長時間的拍攝時間。樁孔成像技術可以檢測出樁身完整性，具體分類為I、II、III、IV。I 類為未發(fā)現(xiàn)明顯斷裂缺陷，可以繼續(xù)施工；II 類為樁身輕度斷裂缺陷，斷裂較小，需要輕微改動，即可繼續(xù)施工；III 類為缺陷明顯，斷裂程度較大，不能施工；IV 類為嚴重斷裂缺陷，在樁體中有大面積的錯位現(xiàn)象。樁孔成像技術的判定結果如表1 所示。

表1 樁孔成像技術判定結果

如表1 所示，本文設計的判定方法與實際結果誤差在0.01 之內，如果部分基樁在低應變變化下，被判定為I 類或II 類樁，可以通過孔內相機進行實測，了解樁內裂縫的位置、形狀和大小。并根據(jù)實際測量的裂縫，修改管樁地基的完整性類別，更準確地確定地基狀態(tài)。

1.3 進行預應力管樁垂直度控制

首先，施工地面在施工之前應仔細檢查，保持其平整、壓實狀態(tài)，滿足打樁機的地面耐久性要求，防止打樁機不均勻沉降，造成壓樁過程中發(fā)生傾斜的現(xiàn)象。其次，保證樁壓垂直，并嚴格控制管樁的位置和垂直度。地基安裝后，應先檢查樁臺的水平度和樁架的垂直度。在管樁各個角度均對齊后，利用經緯儀，調整管樁樁身的各個角度，確保其在規(guī)范標準之內[7]。本文為了在壓樁過程中實時監(jiān)測樁體的垂直度，方便觀察到樁身坡度增加減少的情況，使用了兩個正交的經緯儀，并實時調整經緯儀的傾斜度。如果垂直度控制不好，管樁樁身容易發(fā)生傾斜甚至折斷的現(xiàn)象，嚴重影響管樁地基的承載力，同時延長工程的周期，造成很大的經濟損失。根據(jù)前面分析對預應力管樁垂直度控制，本文設計的管樁地基施工過程如圖1 所示。

圖1 管樁地基施工過程

如圖1 所示，預應力較強的管樁一般為高強混凝土管樁。在設計成長樁時，會因為管樁長度不夠，出現(xiàn)多節(jié)樁身相接形成的問題，導致地基穩(wěn)定性不夠，施工質量下降。本文采用鋼板對樁身相接區(qū)域進行焊接，每個樁頂距離地表0.5～1.0m。在接頭處，使用鋼刷提前清理，保證接頭干凈平滑，可以更好地連接各個管樁，并利用抱箍，調節(jié)上、中、下節(jié)管樁，使其邊緣更加平整，嚴絲合縫、垂直度精準。當接縫處不嚴密時，利用薄銅片進行焊接，保證接縫處的緊密程度。本文在各個管樁焊接時，設計了3 道焊接，保證焊接的穩(wěn)定,，進一步提高預應力管樁地基的施工質量。

2 實例分析

2.1 工程概況

目前在施工的長泰縣第三實驗小學（3#教學綜合樓、4#教學綜合樓、附屬樓二）地勘揭露施工區(qū)域土層中存在厚度約8.2m 的卵石層，局部可見中砂層。本工程進入持力層不小于1.0m?，F(xiàn)場采用φ450 的長螺旋設備進行基樁施工前引孔，引孔深度為穿過卵石層2m 左右。施工中除了3#樓西北角電梯基坑外因引孔至16m 位置進尺困難（地勘數(shù)據(jù)顯示該區(qū)域存在孤石），其余的異常樁引孔施工未見異常。在打樁時壓樁力達到設計要求時，樁底未穿透卵石或局部穿透卵石層進行殘積土層，未能滿足設計持力層要求。3#樓遇孤石后，經上報后根據(jù)設計要求，向北側和西側外擴700mm 進行引孔，現(xiàn)場施工5 個孔位，均在16m 位置進尺困難。其中，一項地基施工異常數(shù)據(jù)如表2 所示。

表2 施工異常數(shù)據(jù)

如表2 所示，施工序號01、02 的樓號相同，樁號不同，根據(jù)異常數(shù)據(jù)顯示，兩次工程穿過了卵石層，未進入持力層，屬于地質異常的表現(xiàn)。

2.2 施工效果

由于當前預應力管樁地基施工技術不能突破地質異常的局限，導致地基進入不了持力層，進而影響施工質量和工期，在其他條件均一致的情況下，利用文中第一章節(jié)的施工過程再次施工，得到的施工效果數(shù)據(jù)如表3 所示。

表3 施工效果

如表3 所示，再次修復施工后，可以突破地質異常的局限，進入持力層，保證施工質量，縮短施工周期，極具推廣價值。

3 結束語

預應力管樁地基施工技術具有施工簡單、應用范圍廣的特質，在建筑工程領域發(fā)揮著巨大的作用。近年來，建筑事業(yè)的蓬勃發(fā)展，預應力管樁地基施工技術也在相應更新。本文根據(jù)常規(guī)施工技術的優(yōu)缺點，對新技術進行革新，不斷加強地基施工技術的實際經驗，充分發(fā)揮該技術的價值，通過實例分析，得出本文設計的技術更佳的結論，為建筑領域的發(fā)展提供研究方向。