PHC管樁在龍沐灣軟性土基礎(chǔ)工程中的應(yīng)用

辛本村

（中鐵十四局房地產(chǎn)公司，山東 濟(jì)南 250000）

0 引言

錘擊沉入PHC樁施工速度快、施工質(zhì)量可靠，在全國范圍內(nèi)大部分地區(qū)得到了較為廣泛的工程應(yīng)用[1-6]。本文結(jié)合中國鐵建·龍沐灣一號項(xiàng)目的工程實(shí)際情況，簡要地介紹了錘擊PHC沉樁技術(shù)在沿海類工程軟性土中的應(yīng)用，通過對項(xiàng)目勘查報(bào)告的分析、沉樁承載力的計(jì)算和以往的施工經(jīng)驗(yàn)，從而完成工程地基處理方案的確定，最終達(dá)到樁基設(shè)計(jì)技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、提高施工質(zhì)量、加快施工進(jìn)度的目的。

1 工程概況

1.1 建筑概況

“中國鐵建·龍沐灣一號”項(xiàng)目位于海南省樂東縣尖鋒鎮(zhèn)嶺頭村龍沐灣C區(qū)，項(xiàng)目一期主要包括C-2-5地塊、D-1-2地塊、D-1-4地塊，占地面積80835m2，總建筑面積14.35萬m2。項(xiàng)目將整個(gè)區(qū)域用地劃分為三大功能區(qū)，即低層住宅區(qū)、高層住宅區(qū)和商業(yè)服務(wù)區(qū)，本項(xiàng)目是濱海旅游、度假、休閑娛樂的大型國際旅游度假區(qū)，陽光明媚、空氣純凈、海水碧藍(lán)、沙灘潔白于一體，是絕佳的養(yǎng)生度假勝地。項(xiàng)目整體鳥瞰圖如圖1所示，因項(xiàng)目瀕臨海邊，地基土質(zhì)多為軟性土，建筑結(jié)構(gòu)形式主要為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，最終項(xiàng)目決定采用預(yù)制PHC管樁基礎(chǔ)，樁基設(shè)計(jì)等級為乙級。

圖1 中國鐵建·龍沐灣項(xiàng)目整體鳥瞰圖

1.2 地質(zhì)概況

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，場地周邊15km范圍內(nèi)主要發(fā)育1條斷裂構(gòu)造，項(xiàng)目所處地區(qū)區(qū)域構(gòu)造情況如圖2所示。

圖2 區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)圖

根據(jù)項(xiàng)目地質(zhì)勘察報(bào)告得知，項(xiàng)目所在區(qū)域土質(zhì)主要分為以下四層∶（1）人工填土層：該層在場地內(nèi)普遍分布，主要由砂混少量黏性土組成，呈松散狀態(tài)，未完成自重固結(jié)，其均勻性、穩(wěn)定性較差。（2）中砂層：該層在場地內(nèi)普遍分布，石英質(zhì)，級配良好，黏粒含量約10%～20%，稍濕～濕，松散～稍密狀，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)平均值11.3擊，力學(xué)強(qiáng)度中等，變形性中等。（3）粉質(zhì)黏土層：該層在場地內(nèi)普遍分布，其孔隙比平均值為0.701，液性指數(shù)平均值為0.11，壓縮系數(shù)平均值為0.18MPa-1，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)平均值19.9擊，硬塑狀態(tài)，局部堅(jiān)硬狀半成巖，干強(qiáng)度及韌性高，搖振無反應(yīng)，屬于中等壓縮性土。（4）粉砂層：該層在場地內(nèi)大部分地段分布，石英質(zhì)，級配良好，含少量粉黏粒，飽和，稍密狀，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)平均值12.8擊。各地層參數(shù)情況見表1。

表1 各地層參數(shù)情況

勘察期間為枯水期，場地內(nèi)各鉆孔均遇見地下水，主要為賦存于中砂②、礫砂③、粉砂③、粉砂④、粉砂⑤層中的孔隙潛水，地下水主要由大氣降水和地表溪水補(bǔ)給，水位隨季節(jié)變化，該場地區(qū)域及周邊地形變化較大，地下水排泄以徑流為主，蒸發(fā)為次，且徑流較快。

在勘察階段所測得的地下水靜止水位埋深在2.20m～8.00m之間，其標(biāo)高在1.75m～8.96m之間。在經(jīng)歷暴雨或大潮后，部分地段水位能淹沒地面，據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料記載，其水位年變化幅度約2.00m。本次勘察深度范圍內(nèi)，除④層粉砂、⑤層粉質(zhì)黏土為弱透水層，其它各層為強(qiáng)透水層。經(jīng)過鉆孔取樣，綜合分析：按Ⅱ類環(huán)境考慮，在強(qiáng)透水性地層中，地下水對混凝土結(jié)構(gòu)有強(qiáng)腐蝕性；在弱透水性地層中，地下水對混凝土結(jié)構(gòu)有中腐蝕性；在長期浸水下，地下水對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋有微腐蝕性；在干濕交替下，地下水對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋有弱腐蝕性。當(dāng)擬建建筑物采用不同的基礎(chǔ)型式、不同的基礎(chǔ)持力層或樁長差異較大時(shí)，應(yīng)注意防止不均勻沉降對上部結(jié)構(gòu)的不利影響，可考慮采用設(shè)置沉降縫、后澆帶和加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和整體性等措施予以防止。

2 樁基方案選擇及施工流程

2.1 單樁承載力計(jì)算

場地內(nèi)各地層的天然地基和樁基工程的特性指標(biāo)根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2011)、《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）等有關(guān)規(guī)范及地區(qū)經(jīng)驗(yàn)確定。

本小區(qū)高層建筑采用樁基礎(chǔ)時(shí)，樁的豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值按照式（1）計(jì)算：

式中：Q uk——單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值；

Q sk、Q pk——分別為總極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值和總極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值；

q sik——樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值；

q pk——極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值；

A p——樁端面積；

u——樁身周長；

D——樁徑；

l i——樁周第i層土的厚度。

2.2 樁基礎(chǔ)選型

分別對14號（高層）、85號（低層住宅）、142號（地下室）樁位進(jìn)行鉆孔灌注樁和預(yù)制樁的單樁豎向極限承載力計(jì)算（注意：高層建筑從現(xiàn)地面標(biāo)高下5m入粉質(zhì)黏土④層5m，有效樁長按24m計(jì)算；純地下室部分從現(xiàn)地面標(biāo)高下5m入粉質(zhì)黏土④層5m，有效樁長按15m計(jì)算）。計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 樁基礎(chǔ)選型計(jì)算結(jié)果

由表2可知，預(yù)制樁相比鉆孔灌注樁的樁徑小，預(yù)制樁單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值更高。而且根據(jù)場地巖土條件，當(dāng)選用預(yù)制樁，粉質(zhì)黏土④、⑤層中局部含半成巖狀堅(jiān)硬黏土，且礫砂③層局部呈中密狀態(tài)，對預(yù)制樁沉樁有一定影響，可采取預(yù)鉆引孔、制作錐形樁頭等措施；若選用鉆孔灌注樁，因場地土層劃分較多，樁孔孔壁易坍塌，容易造成漏漿，影響樁身質(zhì)量。

綜上所述，本項(xiàng)目采用樁徑更小、單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值更高且適合當(dāng)?shù)貛r土條件的預(yù)制PHC管樁。

2.3 預(yù)制樁設(shè)計(jì)方案

為滿足項(xiàng)目主體荷載，結(jié)合“降本提效”的綜合理念，最終確定樁基設(shè)計(jì)等級為乙級，樁徑D為500mm，管樁型號為PHC-AB500-125，端樁持力層為粉質(zhì)黏土④，有效樁長H參考值約為24m，接樁采用焊接法，單樁豎向承載力特征值為2500kN。

2.4 打樁順序

結(jié)合龍沐灣項(xiàng)目（一期）工程施工圖紙及場地要求，本樁基工程樁只需安排1臺柴油錘樁機(jī)進(jìn)行施工，打樁順序根據(jù)勘察及施工設(shè)計(jì)標(biāo)高，先深后淺；宜先大后小，先長后短。由于樁的密集程度不同，現(xiàn)場確定施工方案自中間向兩個(gè)心向?qū)ΨQ進(jìn)行或向四周施工和由一側(cè)向單一方向施工，見圖3所示。

圖3 打樁順序示意圖

2.5 錘擊PHC管樁的施工流程及工藝

本項(xiàng)目主要采用的預(yù)應(yīng)力管樁施工方法是錘擊法，具體施工流程如圖4所示。

圖4 錘擊法預(yù)應(yīng)力管樁施工流程

準(zhǔn)備工作：從管樁廠運(yùn)來的預(yù)制樁必須有專門的吊車，結(jié)合圖紙及現(xiàn)場條件計(jì)算出吊運(yùn)管樁的支點(diǎn)位置后，準(zhǔn)確起吊。過程中應(yīng)確保樁體結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生變形，同時(shí)要根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際打樁情況以及有利于施工的原則選擇管樁的堆放地點(diǎn)，該場地要求平整，并且根據(jù)地面堅(jiān)實(shí)度，可選用枕木作為支點(diǎn)，進(jìn)行兩點(diǎn)或三點(diǎn)支墊；對于卸下來的管樁，現(xiàn)場施工員及監(jiān)理員應(yīng)嚴(yán)格按照圖紙及規(guī)范要求檢查樁身的外觀質(zhì)量與尺寸，防止有嚴(yán)重裂縫、斷樁等不合格管樁用于現(xiàn)場施工，同時(shí)檢驗(yàn)管樁與其數(shù)量相對應(yīng)的產(chǎn)品出廠合格證。施工前應(yīng)對打樁設(shè)備各部分的性能作認(rèn)真檢查與評估，以保證運(yùn)作正常。按要求檢查完所有管樁樁體質(zhì)量外，還應(yīng)對管樁的生產(chǎn)日期及蒸養(yǎng)方式進(jìn)行檢查，同時(shí)應(yīng)結(jié)合施工圖繪制出整個(gè)工程的樁位編號圖，并由專職測量人員分批或全部將場地上的樁位測定標(biāo)出，其偏差不應(yīng)大于30mm。打樁前應(yīng)在樁體上劃出以米為單位的長度標(biāo)記，并按照從下至上的順序標(biāo)明樁的長度，以便在打樁時(shí)觀察樁的入土深度，記錄相應(yīng)的壓力值。

吊樁：鋼絲繩吊樁主車司機(jī)必須等起重機(jī)鋼絲繩松馳、吊鉤脫離時(shí)才能錘樁，以避免造成鋼絲繩拉斷的事故。

打樁：每個(gè)承臺在打第一個(gè)樁位時(shí)，應(yīng)根據(jù)該承臺的第一個(gè)樁位的實(shí)際打樁情況與樁長，再對鄰近樁位進(jìn)行較為準(zhǔn)確的配樁，以達(dá)到最優(yōu)配樁，降低成本；施工中應(yīng)嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)制定的停機(jī)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打樁，以確保工程樁的質(zhì)量；對于由多節(jié)組成的管樁，必須連續(xù)施工，中間間歇時(shí)間不能過長，否則會使樁阻力增大；當(dāng)遇到樁身突然傾斜移位、錘樁貫入度突變、樁身破裂等情況，要立即暫停打樁，在確定解決方案后，方可繼續(xù)施工。

焊接樁：接樁前可采用鋼絲刷將樁端的泥土雜物清理干凈，上下節(jié)樁應(yīng)對齊，且兩樁偏差少于2mm，并保證上節(jié)樁的垂直度。焊接過程要由兩人同時(shí)對稱施焊，焊縫應(yīng)飽滿、連續(xù)，不得有咬邊、夾渣、焊瘤等施工缺陷。燒焊至少要有兩層及以上，并用小錘敲掉焊渣。燒焊結(jié)束后，應(yīng)冷卻5min～8min（二氧化碳保護(hù)焊除外），嚴(yán)禁用水冷卻或焊好即打。

全過程記錄：主車司機(jī)負(fù)責(zé)做好施工記錄，記錄內(nèi)容包括：樁位編號圖，樁的長度、節(jié)數(shù)、最后三陣每陣時(shí)貫入度、最后1m錘擊數(shù)、總錘擊數(shù)等。

2.6 施工過程中的難點(diǎn)及解決方案

（1）施工過程中若遇到因樁頭強(qiáng)度低、樁頂凹凸不平、保護(hù)層過厚、錘與樁不垂直、落錘過高、錘擊過久、遇堅(jiān)硬土層或夾層等問題，造成打壞樁頭情況，應(yīng)按照實(shí)際情況進(jìn)行分析，精細(xì)化施工工藝，確保施工質(zhì)量。（2）施工過程中若遇到樁身不垂直、樁尖不對稱等問題，造成樁身位移或扭轉(zhuǎn)的情況，可用棍撬、慢錘低擊的方案進(jìn)行糾正；對于偏差在允許范圍內(nèi)的，可不處理。（3）施工中若出現(xiàn)一側(cè)遇石塊等障礙物，土層有陡的傾斜角、樁帽與樁身不在同一直線上的情況，造成樁身傾斜或位移的問題，若偏差過大，應(yīng)拔出移位再壓。若入土不深（＜1m）偏差不大時(shí)，可利用木架頂下，再慢錘打入；障礙物不深時(shí)，可在挖出回填土后再打。（4）施工中若遇軟土層、土洞，造成接頭破裂或樁尖劈裂，樁身彎曲或有嚴(yán)重的橫向裂縫等情況；或因落錘過高，接樁不垂直，造成樁體急劇下沉?xí)r，應(yīng)將樁拔起檢查改成重打，或在靠近原樁位區(qū)域作補(bǔ)樁處理。（5）施工中若遇到堅(jiān)硬土夾層、埋設(shè)物或打樁間隙時(shí)間過長，造成摩阻力增大，遇障礙或碎石層等情況，造成樁不易沉入或達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)高；應(yīng)用鉆孔機(jī)鉆透后再打入；根據(jù)地質(zhì)資料正確定樁位。（6）PHC預(yù)制管樁雖然混凝土強(qiáng)度高、剛性大，但是脆性大，容易造成爆樁、斷樁等問題，為避免此問題，應(yīng)充分了解勘查報(bào)告、項(xiàng)目周邊類似施工情況，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，選擇合理的施工設(shè)備和方案。

3 PHC樁基檢測結(jié)果

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和規(guī)范要求，施工完成后需對樁基進(jìn)行質(zhì)量檢測。首先采用聲波透射法進(jìn)行樁身完整性檢測，見圖5。每個(gè)柱下的抽查樁數(shù)均大于1根，檢測樁數(shù)為總數(shù)量的25%，然后進(jìn)行單樁豎向抗壓靜載實(shí)驗(yàn)進(jìn)行承載力驗(yàn)收檢測，見圖6。檢測數(shù)量是同一條件下樁基分項(xiàng)工程總樁數(shù)的3%。通過檢測，樁基外觀無蜂窩、露筋、裂縫、色感均勻、樁頂處無孔隙，直徑和壁厚的實(shí)際尺寸與設(shè)計(jì)尺寸誤差均小于5mm，承載力等其他各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)圖紙和規(guī)范的要求，方算檢測結(jié)果合格。

圖5 聲波透射法示意圖

圖6 抗壓靜載試驗(yàn)法示意圖

4 結(jié)束語

針對中國鐵建·龍沐灣一號項(xiàng)目沿海一線住宅工程軟性土的地質(zhì)情況，根據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告并結(jié)合當(dāng)?shù)氐氖┕そ?jīng)驗(yàn)，最終確定了錘擊PHC預(yù)應(yīng)力管樁引孔施工方案，在施工過程中通過結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，簡捷、迅速地解決了突發(fā)情況，達(dá)到了理想的設(shè)計(jì)效果，同時(shí)較大地節(jié)約了施工成本和施工工期。采用錘擊PHC預(yù)應(yīng)力管樁，使中國鐵建·龍沐灣一號項(xiàng)目最終按照工期計(jì)劃節(jié)點(diǎn)超前完成了樁基施工，不僅節(jié)約了成本，還取得了良好口碑評價(jià)和經(jīng)濟(jì)效益。