PST管桩在地基处理中的运用

2018-04-11彭耀平

四川建筑 2018年5期

李波, 严军, 彭耀平

(中国水利水电第十工程局有限公司，四川成都 610072)

1 工程概述

本工程是由西昌经济开发区办公室拟建的“西昌市小庙乡袁家山村棚户区改造建设项目”。项目由10栋高层建筑及裙楼、商业裙房组成，均设二层地下室埋深约11.1 m。其中高层建筑部分采用剪力墙结构，基础型式采用筏板基础；商业裙房采用框架结构，基础型式采用独立基础。工程重要性等级为二级，场地等级为二级，场地地基等级为一级。

场地内上覆土层主要由填土及第四系全新统冲击、冲洪积层粉土、砂土、粉质黏土和卵石层，下部主要为第三系昔格达组粉砂质泥岩。其地基土从上至下分层如下：①杂填土、②粉质黏土、③粉土、④细砂、⑤中砂、⑥卵石、⑦粉质黏土、⑧1粉质黏土(可塑状)、⑨2粉质黏土(硬塑状)、⑩1粉砂。为此，设计要求层数为18层的建筑地基处理后其复合地基承载力特征值不小于410 kPa，层数为20层的建筑地基处理后其复合地基承载力特征值不小于440 kPa。

2 地基处理方案对比分析及确定

2.1 方案对比分析

地基处理正式施工前，项目部根据设计及相关规范要求，对13#及14#楼泥浆护壁旋挖成孔CFG桩进行正式施工前的试桩施工，但在后期试桩检测过程中发现，该两栋楼内部分试桩承载力无法满足设计要求，后经多次专家论证，确定是由于在泥浆护壁旋挖成桩施工过程中，泥浆对下部粉质黏土地层的承载力造成一定影响，导致最终试桩检测不满足设计要求，需另寻地基处理方案。对此，项目部连同设计单位在经过多方考虑的情况下，拟定以下三种地基处理方案。

2.1.1 泥浆护壁旋挖成孔CFG桩

对场内地层情况的选择性较强，根据前期试桩参数验算得出，如需满足设计承载力要求，其桩长需在原设计有效桩长的基础上增加4.5 m，并重新进行相关试桩试验，且不能保证其最终结果满足设计要求。同时，该方案受工期影响较大，若最终检测不合格，还需进行方案调整，必然造成更大的工期浪费。

2.1.2 静压预制高强度管状劲性增强体(PST桩)

该施工方案在CFG桩试桩检测不满足设计要求后，在经设计变更许可的情况下，对该施工工艺进行现场试验，并检测合格，如采用此方案进行地基处理将无需再进行相关试桩施工，且在实际施工过程中，该工艺有施工难度小、工效高等显著优势和特点，对项目整体工期不会产生影响，且该方案在专家论证会议上也得到认可。但其桩体在当地无厂家生产，需外购并产生一定运输费用。

2.1.3 静压预应力高强度管桩(PHC桩)

该施工方案工艺上与PST桩施工相同，且桩体也可在本地采购，但经实地考察发现其生产能力无法满足现场施工要求，且至少需1个月生产周期，对项目工期有一定影响。

2.1.4 处理方案经济成本对比

针对以上三种拟定方案，项目通过相关市场调查，结合项目实际情况，得出以下结论(表1)。

2.2 方案确定

综合上述，在经专家论证并结合本工程地质条件、水文条件、场地条件及工期和使用要求，最终确定6#至12#楼下部地层不受CFG桩施工影响，需采用CFG桩进行施工，5#楼地下存在10 m厚左右的细沙层，13#、14#楼地下软弱层太厚，故5#、13#及14#楼采用PST管桩进行施工。

3 PST管桩在地基处理中的应用

方案确定之后，接下来严格遵循工艺流程施工，把握每个质量控制点。具体来说，该软基处理施工中，PST管桩施工采取以下应用对策。

3.1 设计技术参数

(1)筏板垫层底标高 1499.83，±0.000相当于绝对标高1 511.20 m，桩顶标高1 499.53，保护桩长度0.5 m，中砂级配碎石垫层厚度300 mm。

(2)采用正方形布桩，桩径600 mm，桩长24 m，单桩承载力1 700 kN,桩间距2.2 m×2.2 m，共197根桩，桩为预制高强管状劲性增强体，直径600 mm，壁厚110 mm，桩身混凝土强度等级C80。桩采用静压法施工，引孔采用螺旋钻干作业法引孔垂直度偏差不大于0.5 %，引孔深度8 m，引孔直径500 mm。

表1 地基处理方案经济成本对比

(3)根据设计置换率，采用在基础内均匀布桩，局部受筏板尺寸限制，施工时可根据实际情况进行对局部桩间距调整减小，但不得小于1.8 m，持力层根据地层埋深情况为第7-2层粉质黏土(硬塑)，桩端进入持力层不小于1.5 m。

(4)收压标准：本工程13#楼单桩最大设计承载力特征值1 700 kN，施工压桩力为不小于3 400 kN，且不大于3 740 kN；沉桩控制以压桩力控制为主，桩长控制为辅，实行双控原则，施工压桩力必须符合设计要求，桩的入土深度为压桩是否合格的控制参考，可根据压桩力是否达到设计要求和持力层埋深进行调整，最总工程量以现场监理和业主工程量签证为准。终压控制标准为终孔前复压3次，累计沉降小于20 mm，且最后一次沉降小于5 mm，稳压压桩力不得小于终压力，稳定压桩时间宜为5～10 s。预应力管桩施工前需先进行试压校核后,才能大面积施工。

3.2 施工工艺流程

工艺流程图见图1。

图1 施工工艺流程

测量定位桩→桩机就位→桩机起吊立直，校正→压第一节桩→第二节桩起吊，接桩施焊→施压第二节桩→第三节桩接桩、施压，直至达到设计要求标准时停压→送桩或截桩→桩机移位进行下一桩位施工(表2、表3、图2)。

表2 80壁厚支护桩与冠梁连接详图中配筋

表3 110壁厚支护桩与冠梁连接详图中配筋

图2 预制高强管状劲性增强体与托盘

3.3 质量要求

预制高强度管状劲性增强体的质量要求见表4。

表4 预制高强度管状劲性增强体的质量要求

3.4 静压预制高强度管状劲性增强体施工控制要点

3.4.1 静压管桩施工作业要点

(1)静压桩机应按设计及有关规定配备桩机型号、桩机重量，以符合满足施压预制高强度管状劲性增强体的要求。

(2)施工过程中反复核对轴线和桩位，桩机就位施压前，施工人员要重新核对。

(3)桩机就位前要先找出地面图中的桩位，务必桩身垂直、平稳，方能吊装预制高强度管状劲性增强体。

(4)对准备施压的预制高强度管状劲性增强体要确认其外观质量符合设计及规范要求方可使用，起吊前要在预制高强度管状劲性增强体上画上以米为单位的长度标志，以便于进尺记录和了解各土层的施压反应。

(5)预制高强度管状劲性增强体吊放对点就位后，用线坠在正侧两面反复核直，使桩能在同一直线上，防止偏桩施压。

(6)施压桩过程中应经常注意观察桩身混凝土的完整性，一旦发现桩身裂缝或掉角，应立即停机，找出原因，采取有效措施进行处理，并改正。

(7)施压预制高强度管状劲性增强体时应由专职记录员及时准确地填写压桩施工记录表，并经现场监理人员(或建设单位代表)验证签名后才可作为有效施工记录。

3.4.2 压桩要点

(1)施压过程中，必须保证桩机和桩在一垂直线上。

(2)由于单根桩长较长，如果一根桩中间停歇时间过长将导致沉桩阻力过大，桩尖难于达到设计预定深度，因此桩的施压必须一气呵成，连续进行，采取措施缩短焊接时间。原则上当日开压的桩必须当日压完，尽可能避免在接近设计深度进行接桩。

(3)压桩时由施工员及时准确地填写预制高强度管状劲性增强体施工记录表，并经当班监理人员或建设单位代表验证签名后方可作为有效施工记录。

(4)终压控制标准为孔终前复压3次，累计沉降小于20 mm，且最后一次沉降小于5 mm，稳定压桩力不得小于终压力，稳定压桩时间宜为5～10 s。

(5)沉桩过程若有异常的桩身位移、倾斜、桩身破损，应停机查明原因，再进行必要的处理。

(6)为严格控制基桩上浮，预制高强度管状劲性增强体终压完成后测量桩顶标高，单栋建筑全部桩体完成施工后再次测量桩顶标高，定时检查桩的上浮量及桩顶水平偏差值，若上涌和偏位值较大，应对单栋楼所有桩采取复压措施。

3.4.3 接桩焊接要点

(1)桩段接桩是在上一节压至距地面0.5～1 m左右时，可停压开始接桩，接桩时保证上下桩节找平接直，按照设计要求上下节桩段应保持顺直，错位偏差不宜大于2 mm，坡口根部间隙应小于4 mm；将准备配用的桩段牵吊到位，端面焊接时要将桩端钢板清理干净，并使其接面调平对直，确定桩身自然垂直后方可焊接，不得在施焊后矫正桩身垂直度偏差。

(2)任一单桩的接头数量不超过4个，每根桩须对照地质钻探资料预计总长，选用合理的桩节组合，以使接桩次数尽量减少。

(3)接桩采用手工电弧焊或粉芯焊丝自保护半自动焊：下节桩桩头须设导向箍以保证上下桩节找平接直，上下节桩之间的间隙应用钢片全部填实焊牢，然后沿圆周对称点焊六处，待上下桩节固定后再拆除导向箍，继而分层对称施焊，每个接头的焊缝不得少于两层，每层焊缝的接头应错开，焊缝须饱满，不得出现夹渣或气孔等缺陷。

(4)施焊完后自然冷却时间不少于8 min，方可继续施压，严禁用水冷却或焊好即压。

3.4.4 送桩要点

(1)本工程采用的预制高强度管状劲性增强体允许送桩，送桩深度不宜超过2 m。预制高强度管状劲性增强体内允满水时，严禁送桩作业。

(2)每一根桩应一次性连续施压到底，接桩、送桩应连续进行，中间不得无故停歇，且尽可能避免在桩尖接近设计持力层时进行接桩。

(3)当桩顶被压至接近地面需要送桩时，应测出桩的垂直度并检查桩头质量合格后应立即送桩，送桩应连续进行。

(4)送桩完成后，移动调整机械进行下一根预制高强度管状劲性增强体施工。