复杂地质预应力管桩基础施工研究

摘要:预应力混凝土管桩具有桩身强度高(C60～C80),沉桩能力强,单桩承载力高,施工周期短,造价低等优点,现已开始被大面积推广,已成为建筑地基处理的主要桩型。但是预应力管桩施工常常遇到地质条件复杂的情况,在此情况下如何进行施工成为一个难题,因此,文章就复杂地质条件中预应力管桩基础施工技术进行了分析研究,以期对此类施工提供帮助。

关键词:地质勘查;预应力管桩;复杂地质;基础施工

中图分类号:TU473文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)24-0130-02

先勘察,后设计,再施工,是工程建设必须遵守的程序,是国家一再强调的十分重要的基本政策。场地或其附近存在不良地质作用和地质灾害时,如岩溶、滑坡、泥石流、地震区、地下采空区等,这些场地条件复杂多变,对工程安全和环境保护的威胁很大,必须精心勘察、精心分析评价。此外,勘察时不仅要查明现状,还要预测今后的发展趋势。工程建设对环境会产生重大影响,在一定程度上干扰了地质作用原有的动态平衡。大填大挖,加载卸载,蓄水排水,控制不好,会导致灾难。勘察工作既要对工程安全负责,又要对保护环境负责,做好勘察评价。由于规范的分工,岩土工程勘察规范不可能将岩土工程勘察中遇到的所有技术问题全部包括进去。勘察人员在进行工作时,还需遵守其他有关规范的规定。

一、工程概况及地质特征

某商贸中心拟建建筑物层数4层,框架结构,设地下室一层。桩基采用桩径500mm和400mm的预应力管桩,分别为890根和209根。桩端持力层为粉质粘土层或粉土层,单桩承载力标准值为:500桩为1800kN,400桩为1300kN。

工程地质特征简述如下:

1.人工填土层,层厚3.0～7.5m。

2.第四系耕植土层:由粘性土混细砂组成,层厚0.9～2.4m。

3.第四系冲洪积层:(1)细砂:很湿,松散,层厚0.7～6.6m;(2)含卵石中粗砂:饱和,稍密—中密,层厚1.2～4.0m;(3)粉质粘土:土质均匀,湿,可塑—硬塑,层厚2.2～28.1m;(4)粉土:土质均匀,中密～密实,层厚4.2～31.9m;(5)泥炭质粉质粘土:土质较轻,干裂现象明显,层厚1.0～5.0m;(6)有机质粉质粘土:湿,可塑,呈夹层或透镜状分布于粉土或粉质粘土中;(7)含碎石粉质粘土:含碎石5%～15%,湿,可塑,层厚1.8～2.4m。

4.石炭系下统砂岩及大理岩:(1)强风化砂岩:裂隙发育,层厚1.2～5.5m;(2)中风化砂岩:裂隙发育,揭露厚度1.8～2.4m;(3)微风化大理岩:基岩起伏变化非常大,顶板埋深14.0～64.3m。

二、管桩基础施工准备

(一)管桩基础施工前的准备工作

1.组织有关单位会审图样。(1)图样会审,一般由施工、设计、建设(监理)、质监等有关单位共同进行,由组织单位将会审中发现的问题及解决办法详细记录并整理成会审纪要作为施工图的补充文件,完工后连同施工图列入工程档案;(2)管桩施工前处理完建筑场区内高空和地下的障碍物,有利于打桩顺利进行,否则可能会妨碍施工,拖延工期。在建(构)筑物旧址或杂填土地区,打桩前应预先探明位于桩位处的浅埋旧基础、石块及其他障碍物,并将其挖除或采取其他处理措施。

2.调查场地及毗邻区域内的地下及地上管线、地下建(构)筑物及障碍物、可能受打桩影响的建(构)筑物,并提出相应的安全措施。

3.处理场地内影响打桩的高空及地下障碍物。

4.平整场地。场地的地面应平整,排水通畅,坡度不大于1%,承压能力应满足打桩机稳定的要求。

5.在不受施工影响的地方设置坐标、高程控制点及轴线定位点。

6.编制施工组织设计或施工方案。

7.供电、供水、道路、排水、照明、临设房屋等应满足施工要求。

8.向打桩操作人员作技术安全交底。

(二)管桩基础施工前应具备的文件和资料

1.建筑场地的工程地质及水文地质资料。

2.管桩基础的施工图及会审纪要。

3.施工组织设计或施工方案。

4.打桩设备(桩机和桩锤等)的技术性能资料。

5.管桩的出厂合格证及产品说明书。

6.有关管桩承载力、施工工艺的试验参考资料。

未列入技术管理的文件和资料,如施工许可证等,施工单位应根据各地建设主管部门要求办理。

(三)应采取的措施

当打桩施工可能影响附近建(构)筑物的正常使用和安全时,应采取减少振动和挤土影响的措施。减少振动和挤土影响的主要措施有:(1)采用开口型桩尖;(2)合理安排打桩顺序;(3)采用预钻孔埋桩;(4)设置袋装砂井或塑料排水板;(5)设置非封闭隔离墙;(6)开挖地面防挤沟;(7)限制打桩速率等。

必要时,应对建(构)筑物进行加固处理并设点观测;在毗邻边坡打桩时,应随时注意打桩对边坡的影响。

深基坑有围护结构时,一般不宜先施工基坑的围护结构然后再打工程桩,否则会出现下列现象:(1)挤压围护结构,严重的可以将围护结构挤倾斜甚至破坏,降低甚至破坏基坑开挖后的挡土止水效果;(2)使基坑土体内的孔隙水压力陡增且很难消除,待日后开挖基坑时,先挖部分的土坑成为超孔隙水压力释放的去向,导致基坑四周土体及基桩往基坑中心倾斜;(3)容易导致桩体上浮的质量事故。

围护结构深基坑中的管桩工程,宜先打工程桩再施工基坑的围护结构;自然放坡基坑中先挖土后打桩的管桩工程,应加强对边坡的监测并采取有效措施保持边坡稳定。

三、管桩的施打

(一)打桩前的准备

1.认真检查打桩设备各部分的性能,以保证正常运作。

2.除按本章检查所用管桩桩身质量外,尚应检查管桩的生产日期和蒸养方式,常压蒸养的PC桩应不小于28d的龄期方可施打。

3.根据施工图绘制整个工程的桩位编号图。

4.由专职测量人员分批或全部测定标出场地上的桩位,其偏差不得大于20mm。

5.在桩身上划出以米为单位的长度标记,并按从下至上的顺序标明桩的长度,以便观察桩的入土深度及记录每米沉桩锤击数。十字形桩尖的桩位标定,可用白灰划一与桩径相同的圆圈,以便对准中心。

(二)打桩顺序

1.根据桩的密集程度及周围建(构)筑物的关系。(1)若桩较密集且距周围建(构)筑物较远、施工场地较开阔时,宜从中间向四周进行;(2)若桩较密集、场地狭长、两端距建(构)筑物较远时,宜从中间向两端进行;(3)若桩较密集且一侧靠近建(构)筑物时,宜从毗邻建(构)筑物的一侧开始由近及远地进行。

2.根据桩的入土深度,宜先长后短。

3.根据管桩的规格,宜先大后小。

4.根据高层建筑塔楼(高层)与裙房(低层)的关系,宜先高后低。

(三)管桩的施打

开始63根桩按设计要求施工比较顺利,加压至10.5级荷载,均达到2900kN。但在以后的压桩施工中,从126号至154号桩段中,压至18～19m时出现断裂,压力仅750～1600kN,根据地质资料反映在19m处局部有石灰岩、溶洞。各根桩的压桩情况如下:

191#:压桩深度23m,探孔深度18m,压力2400kN;

154#:压桩深度30m,探孔深度13m,压力1250kN;

122#:压桩深度32m,探孔深度25m,压力2400kN;

58#:压桩深度39m,探孔深度23m,压力2200kN;

60#:压桩深度30.5m,探孔深度23m,压力2200kN;

62#:压桩深度38m,探孔深度13m,压力1500kN;

67#:压桩深度28m,探孔深度16m,压力1500kN;

39#:压桩深度60.10m,压力2800kN(复压3次下沉4公分)。

在操作过程中凡在断折深度位置感到有轻微受压及振荡,压完126号至133号桩,将压桩机移至桩长只有10m处下压,现象也是一样,压桩时在10m处的桩管有黄泥水涌上。

四、结语

随着经济的发展,预应力管桩得到了广泛的应用。但是不能盲目地采用,应结合地质资料详细分析使用,对不利地质条件做到心中有数,并准备相应的应对措施及材料,加强监管。在施工过程中,加强监督和管理,认真按规范要求进行验收,并挑选有丰富经验的施工人员和管理人员,这样有利于提高预应力管桩施工的质量,保证按设计要求完成施工任务。

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作者简介:袁华军(1961-),男,河南南阳人,中国建筑材料工业地质勘查中心河南总队探矿高级工程师,国家注册安全工程师,研究方向:矿山机械岩芯钻探、桩基础施工、地基处理及岩土工程施工与管理。