建筑工程预应力管桩地基施工技术

郑跃辉

（1.厦门协建工程咨询监理有限公司，福建 厦门 361000；2.福建晨宇工程项目管理有限公司，福建 漳州 363999)

0 引言

近年来，社会发展日益加快，建筑领域发展规模壮大，工程量不断增加，施工质量逐渐提高，高层建筑林立，对地基的稳定性要求也越来越高[1]。当前的地基施工技术在行业快速发展的背景下，存在部分施工质量较差，施工周期较长，不能有效满足施工要求的问题[2]。为此，本文设计出一种新的建筑工程预应力管桩地基施工技术。由于地基稳定性与管桩有关，预应力管桩可能出现桩顶移位、桩身断裂、倾斜等问题。因此，本文着重设计预应力管桩的桩顶、桩身，使其具有快速的起吊速度、高抗压能力、高弯曲回弹能力、防断裂能力、稳定能力以及极小环境污染能力。切实提高建筑工程预应力管桩地基施工质量，缩短地基施工周期，提高施工效率，为建筑工程的更好更快发展创造条件。

1 建筑工程预应力管桩地基施工设计

1.1 建筑工程预应力管桩地基施工准备

桩身竖向承载力是指在外荷载环境下，不产生过大形变的前提下，整个桩身能承受的最大载荷。施工前考虑桩身竖向承载力对控制管桩地基的断裂程度具有决定性作用。研究建筑工程管桩地基的断裂程度，决定着管桩承载力的大小。管桩地基桩身断裂状态为I 类时，表示此地基的承载力较强；II 类时，承载力稍差；III 类时，承载力较差；IV 类时，承载力最差[3]。在承载力最差的情况下，地基施工过程中会出现桩倾的现象，影响施工进度。此外，如果送桩器、桩帽和桩顶不能在同一水平线上，整个地基就会出现倾斜的现象。如果管桩表面的杂质不清理干净，桩焊时也会产生裂纹，焊缝不连续、不完整，地基接头处也会出现弯曲，或两桩顶部不直的现象[4]。

本文通过低应变检测方法，判断管桩地基的类别时，桩身结构基本不受影响，可以满足设计要求，但桩身的承载力问题没有得到良好地解决。在基桩因偏斜发生侧向位移的情况下，本文通过简化管桩地基的承受荷载计算，消除偏心矩，偏心矩的大小为垂直方向载荷的乘积。此时，桩身竖向承载力可按环形截面的偏心受压构件计算公式计算。公式如下：

1.2 判定建筑工程管桩地基断裂状况

地基施工技术一般采用基桩的低应变检测，更准确地确定基桩的倾斜问题[5]。由于低应变检测只能定性判断，如果判断桩内裂纹为I 级或II级，则无法定量分析桩身裂纹宽度，因此无法分析地基施工中出现的问题。为了让管桩地基结构更上一层楼，本文在管桩设计上，利用桩孔成像技术，识别桩身裂缝，为桩身结构的影响分析提供实际依据。本文设计的桩孔成像技术是在桩身预制立孔、立柱或钻孔、立柱上使用防水摄像头和支撑设备，在下地基的过程跟拍并记录，现场观察和随后的逐帧观察可以识别桩中缺陷的位置、形状以及大小，可确定管桩地基的施工完整性，并分析缺陷的位置[6]。

本文利用GS-1 型管桩地基孔内摄像仪，其防水能力强，在光照充足的条件下，成像效果较为清晰，可以适应长时间的拍摄时间。桩孔成像技术可以检测出桩身完整性，具体分类为I、II、III、IV。I 类为未发现明显断裂缺陷，可以继续施工；II 类为桩身轻度断裂缺陷，断裂较小，需要轻微改动，即可继续施工；III 类为缺陷明显，断裂程度较大，不能施工；IV 类为严重断裂缺陷，在桩体中有大面积的错位现象。桩孔成像技术的判定结果如表1 所示。

表1 桩孔成像技术判定结果

如表1 所示，本文设计的判定方法与实际结果误差在0.01 之内，如果部分基桩在低应变变化下，被判定为I 类或II 类桩，可以通过孔内相机进行实测，了解桩内裂缝的位置、形状和大小。并根据实际测量的裂缝，修改管桩地基的完整性类别，更准确地确定地基状态。

1.3 进行预应力管桩垂直度控制

首先，施工地面在施工之前应仔细检查，保持其平整、压实状态，满足打桩机的地面耐久性要求，防止打桩机不均匀沉降，造成压桩过程中发生倾斜的现象。其次，保证桩压垂直，并严格控制管桩的位置和垂直度。地基安装后，应先检查桩台的水平度和桩架的垂直度。在管桩各个角度均对齐后，利用经纬仪，调整管桩桩身的各个角度，确保其在规范标准之内[7]。本文为了在压桩过程中实时监测桩体的垂直度，方便观察到桩身坡度增加减少的情况，使用了两个正交的经纬仪，并实时调整经纬仪的倾斜度。如果垂直度控制不好，管桩桩身容易发生倾斜甚至折断的现象，严重影响管桩地基的承载力，同时延长工程的周期，造成很大的经济损失。根据前面分析对预应力管桩垂直度控制，本文设计的管桩地基施工过程如图1 所示。

图1 管桩地基施工过程

如图1 所示，预应力较强的管桩一般为高强混凝土管桩。在设计成长桩时，会因为管桩长度不够，出现多节桩身相接形成的问题，导致地基稳定性不够，施工质量下降。本文采用钢板对桩身相接区域进行焊接，每个桩顶距离地表0.5～1.0m。在接头处，使用钢刷提前清理，保证接头干净平滑，可以更好地连接各个管桩，并利用抱箍，调节上、中、下节管桩，使其边缘更加平整，严丝合缝、垂直度精准。当接缝处不严密时，利用薄铜片进行焊接，保证接缝处的紧密程度。本文在各个管桩焊接时，设计了3 道焊接，保证焊接的稳定,，进一步提高预应力管桩地基的施工质量。

2 实例分析

2.1 工程概况

目前在施工的长泰县第三实验小学（3#教学综合楼、4#教学综合楼、附属楼二）地勘揭露施工区域土层中存在厚度约8.2m 的卵石层，局部可见中砂层。本工程进入持力层不小于1.0m。现场采用φ450 的长螺旋设备进行基桩施工前引孔，引孔深度为穿过卵石层2m 左右。施工中除了3#楼西北角电梯基坑外因引孔至16m 位置进尺困难（地勘数据显示该区域存在孤石），其余的异常桩引孔施工未见异常。在打桩时压桩力达到设计要求时，桩底未穿透卵石或局部穿透卵石层进行残积土层，未能满足设计持力层要求。3#楼遇孤石后，经上报后根据设计要求，向北侧和西侧外扩700mm 进行引孔，现场施工5 个孔位，均在16m 位置进尺困难。其中，一项地基施工异常数据如表2 所示。

表2 施工异常数据

如表2 所示，施工序号01、02 的楼号相同，桩号不同，根据异常数据显示，两次工程穿过了卵石层，未进入持力层，属于地质异常的表现。

2.2 施工效果

由于当前预应力管桩地基施工技术不能突破地质异常的局限，导致地基进入不了持力层，进而影响施工质量和工期，在其他条件均一致的情况下，利用文中第一章节的施工过程再次施工，得到的施工效果数据如表3 所示。

表3 施工效果

如表3 所示，再次修复施工后，可以突破地质异常的局限，进入持力层，保证施工质量，缩短施工周期，极具推广价值。

3 结束语

预应力管桩地基施工技术具有施工简单、应用范围广的特质，在建筑工程领域发挥着巨大的作用。近年来，建筑事业的蓬勃发展，预应力管桩地基施工技术也在相应更新。本文根据常规施工技术的优缺点，对新技术进行革新，不断加强地基施工技术的实际经验，充分发挥该技术的价值，通过实例分析，得出本文设计的技术更佳的结论，为建筑领域的发展提供研究方向。