复杂地质条件下高强度预应力管桩静压施工技术

张 正 山

(中铁三局集团建筑安装工程有限公司，山西 太原 030000)

1 概述

随着科学技术的发展，在现阶段建筑工程施工建设过程中有越来越多的施工技术得到有效的改进和发展，并不断的出现新的技术为整体建筑工程的施工建设起到重要影响作用。无论是从材料、建筑技术还是整体设计技术来说都实现很大的突破，在桩基结构建造过程中高强度预应力管桩静压施工技术的出现和发展，以自身噪声小、建设周期短、项目稳定性更高的使用优势得到广泛发展和应用。

2 高强预应力管桩优点

高强度预应力管桩是高性能混凝土和预应力技术两者的结合体，是在这两者的基础之上所发展和衍生而来的。高强度预应力管桩通过采用先张法预应力和离心成型工艺，在经过蒸压养护之后所形成的一种空心圆筒体的等截面构件。在具体使用和施工过程中主要采用锤击或静压的方式将其沉入地下，基本上是作为建筑物基础所在的。高强度预应力管桩本身单桩承载力较高，单位承载力较高，成本相对较低，抗弯性能良好，质量稳定，整体具备非常高的可靠性，在很多工程施工建设中有非常广泛的应用。但在利用高强度预应力管桩进行施工建设，本身施工速度相对较快，施工建设时间相对较短，对于一些工期要求紧张的工程来说高强度预应力管桩具备非常明显的优势，能够在一定程度上保证工程施工质量。但由于传统的柴油锤击方式本身具备非常大的缺陷，不仅仅会产生非常大的噪声，严重影响周围居民的正常生活作息，同时在锤击过程中还会伴有浓烟油雾，给周围的生态环境以及居民的生活环境带来严重影响作用，空气质量下降。在郊区人烟稀少地区开展施工传统柴油锤击方式所起到的影响作用相对较少，但如果在市区开展施工建设则会带来较大影响。高强度预应力管桩静压技术是一种新型的PHC桩静压技术，给周围居住、生产、生态环境所带来的影响作用非常小，现阶段在PHC桩安装过程中所采用的主要是静压技术，施工质量和施工效率具备非常大的优势。

3 目的

研究分析在沿海地区复杂的地质条件下采用静压法施工高强度预应力管桩，出现桩长达到设计要求但压桩力不满足设计要求和桩长未达到设计要求但压桩力满足设计要求的情况时如何确定终压标准的问题。

4 设计概况

某城市地铁车辆段站场软基处理工程设计采用高强度预应力管桩，总设计量为40.5万m，桩型为PHC400-AB-95，设计桩长为28 m～39 m，其单桩竖向承载力特征值不小于1 000 kN，无抗拔要求，终压值为2 000 kN；所有单桩接头不能超过3个。在此基础之上开展高强度预应力管桩静压施工，但在施工过程中会受到多因素影响整体施工难度相对较高。

5 施工工艺及注意事项

整个施工过程主要分为场地平整清理、测量放样、桩机就位调整垂直度、吊桩及运桩、静压沉桩、第一节桩封底、接桩并控制垂直度、再沉桩、送桩、终止沉桩、单桩完成进行验收。在此过程中每一个环节都存在会对施工质量造成影响的点。

在复杂的地质条件之下开展管桩的施工工作难度相对较高，对于本次工程施工建设来说需要从以下几方面总结经验，在后续的施工建设过程中多加注意。

1)管桩的存储：注意在管桩进场前监理、施工方、业主三方质量检验工作；保证进场前成品管桩存放地的坚实、平整性，垫木材料宽度和长度；长度在15 cm以下的管桩垫木存放需多加注意；分类别、型号、长度堆放管桩。

2)管桩的吊装和运输：吊点位置偏差控制在±20 mm范围内；吊装需要保持轻拿轻放；各层管桩每层之间垫木上下位置和材料需要对齐一致。

3)控制在施工过程中通过在桩机旁架设经纬仪的方式控制管桩垂直度，将其控制在1%内。

4)避免在沉桩过程中出现偏心打压，手工电弧焊需要在冷却后8 min继续打压。

5)通过引孔法打桩，需要预先钻出直径不大于(D-400 mm)、孔深不大于桩端所处长度的孔。

6)由于管桩整体造价相对较高，因此在设计桩基础过程中需要综合考虑工程地质条件以及上部荷载，并比对不同施工方案的具体施工效果，选择出最优方案开展施工建设。

6 施工过程中遇到的技术难题及解决措施

本项目采用ZYJ350H型静压桩机进行高强度预应力管桩施工，在施工开始过程中出现了桩长达到设计要求但压桩力不满足设计要求和桩长未达到设计要求但压桩力满足设计要求的情况。

遇到这种情况后，项目技术人员查阅了相关资料，在查阅类似地区的有关高强度预应力管桩静压施工资料时发现，沿海地区地质情况比较复杂，有较厚的淤泥质软弱土层，在施工过程中桩身对土体产生了扰动，从而在桩身与土体之间产生了缝隙，减小了土体与高强度预应力管桩之间摩擦，进而在压桩过程中降低了压桩力；淤泥质软弱土特点是变形后恢复快，在施工停止一段时间后，土体渐渐恢复至原状，与高强度预应力管桩密切的接触，增大了土体与管桩的摩擦力。同时由于沿海地区的地质情况的复杂性，地层变较大；工程项目工期较紧，一般根据初步勘察设计进行施工图设计，难免出现勘察设计与实际地质情况不符的现象。

经项目分析研究决定对高强度预应力管桩静压施工采取以下三种施工方式进行处理：

1)桩长已经达到设计要求，但压桩力不满足设计要求，停止施工；

2)桩长已经达到设计要求，但压桩力不满足设计要求，继续压桩，待压桩力满足设计要求时停止；但高强度预应力管桩施工最大长度不得超过40 m(此时已达到桩的最大长细比1∶100)，如压桩力仍不满足设计要求，停止施工；

3)桩长未达到设计要求，但压桩力已满足设计要求，停止施工。

最终通过静载试验结果来总结验证，得出静压施工高强度预应力管桩终压控制标准。

7 试验检测

项目对三种施工方式的高强度预应力管桩进行了静载试验，以此来判断施工的高强度预应力管桩单桩竖向承载力是否满足设计要求。

在施工结束一周后，分别对三种施工方式的高强度预应力管桩进行了静载试验；试验结果为：第一种和第二种施工方式的高强度预应力管桩单桩竖向承载力为设计的80%，第三种施工方式的高强度预应力管桩单桩竖向承载力满足设计要求。

针对前两种施工方式的高强度预应力管桩，在施工结束半个月后又进行了静载试验，本次试验结果单桩竖向承载力满足设计要求。

目前本车辆段站场软基处理工程高强度预应力管桩已施工完成设计量的85%，计34.4万m；同时根据设计图纸的试验检测数量要求进行了静载试验检测，所有检测的高强度预应力管桩单桩竖向承载力均满足设计要求。

8 结语

通过理论分析研究和静载试验检测验证，在沿海地区有较厚的淤泥质软弱土层的地质条件下，高强度预应力管桩采取以下方式确定终压标准，单桩竖向承载力能够满足设计要求。

1)桩长已达到设计要求，但终压值不满足设计要求时，可以终压；

2)桩长未达到设计要求，但终压值满足设计要求，可以终压。

通过本文的分析研究论证，有效的解决了本项目高强度预应力管桩静压施工过程中遇到的施工技术难题，同时节约了项目成本，取得了较好的经济和社会价值。