淺談?lì)A(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)在高層項(xiàng)目中應(yīng)用的弊端及處理措施
論文關(guān)鍵字：預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)高層項(xiàng)目弊端措施
論文摘要：預(yù)應(yīng)力混凝土管樁簡(jiǎn)稱為預(yù)應(yīng)力管樁或管樁,其主要應(yīng)用于高層項(xiàng)目中。近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，城市中高層建筑越來(lái)越多，高層項(xiàng)目在城市建設(shè)中所占比重逐年增多，因此，預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和施工對(duì)高層建筑具有重要的作用。在下文中，筆者將分析預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)在高層項(xiàng)目應(yīng)用中出現(xiàn)的一些弊端，并提出自己的一些處理措施。
一、概述
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，為了解決建筑土地利用面積小的問(wèn)題，高層建筑物應(yīng)運(yùn)而生，高層建筑物的出現(xiàn)有效的解決了城市建筑用地少和土地利用率小的難題。對(duì)于高層建筑物而言，其基礎(chǔ)部分在整個(gè)建筑物的資金投入中占有比較高的比重，而且基礎(chǔ)部分的施工時(shí)間也比上部分建筑物的時(shí)間要長(zhǎng)得多。預(yù)應(yīng)力管樁在高層建筑物的基礎(chǔ)施工中應(yīng)運(yùn)而生，并且在高層建筑物的基礎(chǔ)部分中起到了重要的作用。預(yù)應(yīng)力管樁最早產(chǎn)生于上個(gè)世紀(jì)初，作為一種高層建筑物的地基處理和樁基礎(chǔ)形式，預(yù)應(yīng)力管樁在高層建筑物施工、橋梁建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用，并且發(fā)揮了巨大的作用。管樁主要分為：剛管樁、預(yù)制混凝土管樁以及鋼管混凝土管樁，這三種管樁各有各的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。預(yù)應(yīng)力管樁的出現(xiàn)為社會(huì)建設(shè)解決了不少難題，進(jìn)一步改善了我們生活的質(zhì)量。但是預(yù)應(yīng)力管樁在實(shí)際的工程施工中仍然存在著許多問(wèn)題，如何對(duì)預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，對(duì)保證項(xiàng)目施工的安全和降低項(xiàng)目的造價(jià)等方面具有重要的作用。
二、預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)在高層項(xiàng)目應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的弊端
（一）擠土效應(yīng)和浮樁
在將預(yù)應(yīng)力管樁打入土層中時(shí)，由于管樁對(duì)土體的擠壓會(huì)使土體向四周排擠，周圍的土體會(huì)因此而受到嚴(yán)重的擾動(dòng)。土體遭到嚴(yán)重的擾動(dòng)后會(huì)發(fā)生徑向位移，離管樁一定范圍內(nèi)的土體受到不排水剪切和很大的水平擠壓力，經(jīng)過(guò)這些外部干擾后，土體會(huì)形成具有很強(qiáng)的孔隙水壓力的擾動(dòng)重塑區(qū)。重塑區(qū)土體的不排水抗剪能力大大的削弱了，而且直接促使周圍的土體會(huì)因不排水剪切而被破壞。隨著管樁數(shù)量的不斷增加，會(huì)使已經(jīng)打入土體的管樁和相鄰靠近的管樁產(chǎn)生較大的側(cè)向位移和上浮，土體的和管樁的位移與管樁的數(shù)量成正比，用的管樁越多產(chǎn)生的位移就越大。例如某工程場(chǎng)地的軟土層厚度達(dá)20余米，管樁進(jìn)入土層30余米，局部還穿越了6S粉砂透鏡體。該工程處了在靠近居民樓的1#、5#、7#主樓及相應(yīng)的地庫(kù)采用鉆孔灌注樁外，其余大部分主樓和地庫(kù)都采用PHC（100,130）預(yù)應(yīng)力管樁，大部分主樓的布樁密度為5%左右。在一些軟土地基中布樁密度超過(guò)4%時(shí)，基樁采用預(yù)應(yīng)力管樁的風(fēng)險(xiǎn)比較大。工程經(jīng)驗(yàn)表明，由于管樁的擠土效應(yīng)和不對(duì)稱土壓力的作用，使管樁出現(xiàn)Ⅲ、Ⅳ類樁的幾率會(huì)大大增加。該工程在布樁密度較小的地庫(kù)和1#、4#樓等沒(méi)有發(fā)現(xiàn)Ⅲ、Ⅳ類樁，也充分印證了這一點(diǎn)。
浮樁只是管樁擠土效應(yīng)的另外一種表現(xiàn)形式，但是浮樁問(wèn)題表現(xiàn)得非常之隱蔽，往往是壓樁工程結(jié)束之后在做靜載檢測(cè)時(shí)才發(fā)現(xiàn)這一問(wèn)題。這個(gè)時(shí)候可能整個(gè)壓樁工程已經(jīng)結(jié)束，要再次進(jìn)行壓樁就會(huì)處于非常被動(dòng)的地位，而且再次壓樁施工時(shí)的難度和施工資金都會(huì)增加。
（二）沉樁不達(dá)標(biāo)和斷樁
沉樁沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)要求的原因主要有以下幾點(diǎn)，施工前對(duì)地質(zhì)的勘探點(diǎn)不夠多，對(duì)持力層的起伏標(biāo)高不明確，導(dǎo)致在考慮持力層和選擇管樁的長(zhǎng)度時(shí)出現(xiàn)差錯(cuò)；沒(méi)有設(shè)計(jì)合適的持力層，不恰當(dāng)?shù)某至訒?huì)使管樁的承載力受較大的影響，例如在選擇全風(fēng)化層時(shí)由于全風(fēng)化層具有易軟化的特點(diǎn)，容易導(dǎo)致地下水滲入管樁內(nèi)部，大大的削弱了管樁的承載力；對(duì)單個(gè)管樁的承載力估算不準(zhǔn)，導(dǎo)致選擇的管樁長(zhǎng)度與壓樁力不相匹配；管樁自身出現(xiàn)斷裂。斷樁是在管樁施工中經(jīng)常遇到的問(wèn)題，主要原因是使用了未經(jīng)檢驗(yàn)的不合格管樁；管樁在地下碰到了堅(jiān)硬障礙物；在壓樁過(guò)程中沒(méi)有控制好垂直度；擠土效應(yīng)造成管樁斷裂。
（三）濫用預(yù)應(yīng)力管樁
預(yù)應(yīng)力管樁雖然在工程中得到了廣泛的應(yīng)用，但是這并不代表著預(yù)應(yīng)力管樁適用于任何的施工場(chǎng)地，預(yù)應(yīng)力管樁的持力層可以選擇是強(qiáng)風(fēng)化巖層、堅(jiān)硬的黏土層或砂層和碎石層，但是預(yù)應(yīng)力管樁不能打入中風(fēng)化和弱風(fēng)化巖層。某工地在進(jìn)行地基施工時(shí)，打樁50根,但是其中有斷樁11根，管樁破損率超過(guò)了20%。相關(guān)單位在分析事故時(shí)初步判斷有管樁質(zhì)量問(wèn)題、壓樁過(guò)程問(wèn)題和地質(zhì)問(wèn)題等三個(gè)問(wèn)題，但是在隨后具體的事故分析中排除了前面2種事故原因，一致認(rèn)為管樁破損率高是由于地質(zhì)問(wèn)題所造成。之后的地質(zhì)勘探結(jié)果顯示，在該施工場(chǎng)地中，巖基是屬于中至微風(fēng)化巖，堅(jiān)硬的地基導(dǎo)致了管樁的破損斷裂。
三、對(duì)預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)弊端的相關(guān)處理措施
（一）處理擠土效應(yīng)和浮樁問(wèn)題
對(duì)于施工過(guò)程中遇到的擠土效應(yīng)，筆者結(jié)合自身多年的經(jīng)驗(yàn)建議采取以下幾種防治措施：①對(duì)管樁的壓樁順序進(jìn)行合理的安排，不要盲目的追求工程的施工速度，要控制好每天的壓樁數(shù)量，減少因?yàn)閴簶稊?shù)量過(guò)多而引起空隙水壓力的疊加。②優(yōu)化壓樁的施工的工序，可以先對(duì)基坑進(jìn)行深度開(kāi)挖，這樣可以有效的減少地基中土層的側(cè)向位移和隆起，降低因?yàn)閴簶端鸬目障端畨毫�。③在施工�?chǎng)地中設(shè)置袋裝的砂土和一些塑料排水板，為地基創(chuàng)造有利的排水條件，并且降低空隙水壓力。④在壓樁之前可以先進(jìn)行預(yù)鉆孔作業(yè)，通過(guò)預(yù)鉆孔可以提高壓樁的成功率。
對(duì)于浮樁問(wèn)題筆者認(rèn)為有效的處理措施主要有：在壓樁施工還沒(méi)有結(jié)束前就選擇具有代表性的管樁進(jìn)行測(cè)量和監(jiān)控，在壓樁施工結(jié)束之后就要立即使用水準(zhǔn)儀器對(duì)管樁進(jìn)行測(cè)量記錄，在整個(gè)壓樁施工過(guò)程中要對(duì)管樁進(jìn)行定期的測(cè)量監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)管樁的上浮現(xiàn)象。如果在測(cè)量和監(jiān)控過(guò)程中發(fā)現(xiàn)管樁有上浮現(xiàn)象，則可以采取控制壓樁的速率、調(diào)節(jié)壓樁的路線等補(bǔ)救措施，通過(guò)減少擠土效應(yīng)來(lái)控制管樁的上浮現(xiàn)象。如果在采取上列措施后還沒(méi)有解決管樁上浮問(wèn)題，則好可以進(jìn)行管樁復(fù)壓的方法來(lái)進(jìn)行處理。
（二）處理沉樁不達(dá)標(biāo)和斷樁的措施
壓樁不達(dá)標(biāo)會(huì)對(duì)導(dǎo)致管樁的承載力下降，管樁是高層建筑物地基部分中的重要構(gòu)件，一旦管樁的承載力下降，將會(huì)對(duì)整個(gè)工程的質(zhì)量造成巨大的影響。筆者認(rèn)為防治措施首先要對(duì)工程施工地段的地質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)的勘探，正確的對(duì)持力層進(jìn)行選擇；在施工時(shí)要根據(jù)管樁規(guī)格的不同而選擇合適的樁機(jī)；根據(jù)施工地質(zhì)條件的不同而靈活的選用管樁的施工方法，并且合理的安排壓樁的順序，保證管樁自身的質(zhì)量。
在施工過(guò)程中可能會(huì)由于管樁遇到堅(jiān)硬的障礙物而出現(xiàn)斷樁的現(xiàn)象，對(duì)于出現(xiàn)的斷樁要采取相應(yīng)的補(bǔ)強(qiáng)加固措施，不能再繼續(xù)使用斷樁。在具體的補(bǔ)救措施中，可根據(jù)斷樁的類型而采取靈活的補(bǔ)救措施，如對(duì)于預(yù)應(yīng)力管樁的淺層斷樁可采取接樁的措施，而對(duì)于深層斷樁要先抽干管樁內(nèi)的水，然后向管樁內(nèi)放入鋼筋籠，再用高級(jí)混凝土灌注。在接樁之后還要進(jìn)行管樁的承載力檢測(cè)，如果斷樁的斷裂程度太嚴(yán)重就要進(jìn)行補(bǔ)樁。
（三）合理的利用預(yù)應(yīng)力管樁
在管樁施工過(guò)程中，要對(duì)施工區(qū)域的地質(zhì)進(jìn)行充分徹底的勘探，根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造的不同而選用不同類型的管樁，勘探人員要多選用一些探測(cè)點(diǎn)，避免因勘探不全面而給整個(gè)施工帶來(lái)?yè)p失。如遇到中、微風(fēng)化的硬巖時(shí)則應(yīng)采用鉆孔型灌注樁，這樣就可以提高壓樁的成功率，減少管樁的破損率，同時(shí)對(duì)整個(gè)高層建筑物的質(zhì)量都會(huì)有所提高。
四、結(jié)束語(yǔ)
預(yù)應(yīng)力管樁作為一種重要的管樁，憑借著高質(zhì)量、高承載力、高速度和無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)在我國(guó)的高層項(xiàng)目中得到了廣泛的應(yīng)用。但是由于預(yù)應(yīng)力管樁的應(yīng)用時(shí)間還不是很長(zhǎng)，在實(shí)際的工程施工中存在著不少問(wèn)題，所以對(duì)預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行故障分析和優(yōu)化是不可或缺的。
參考文獻(xiàn)：
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