PHC樁在沿海地區(qū)軟基預(yù)制場(chǎng)的應(yīng)用

　　關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力砼管樁;沿海地區(qū);軟基;預(yù)制場(chǎng);應(yīng)用;

　　預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁(簡(jiǎn)稱PHC樁)，是在近代高性能混凝土(HPC)和預(yù)應(yīng)力技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的混凝土預(yù)制構(gòu)件。其制作采用先張預(yù)應(yīng)力離心成型工藝，并經(jīng)過10個(gè)大氣壓、180℃左右的蒸汽養(yǎng)護(hù)，制成一種空心圓筒型混疑土預(yù)制構(gòu)件，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長(zhǎng)為10m，直徑從300mm～800mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)≥C80。使用則在成批管樁運(yùn)往施工現(xiàn)場(chǎng)后，通過錘擊或靜壓的方法沉入地下作為建(構(gòu))筑物的基礎(chǔ)。這是一種新型的基樁，由于它的卓越性能，得到了建筑界人士的青睞，在國外發(fā)展迅速，日本、港澳地區(qū)及東南亞各國使用都很廣泛。廣泛應(yīng)用在工業(yè)與民用建筑、橋梁、港口碼頭、水利工程等，在我國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中發(fā)揮了極為重要的作用(如：�？谑兰o(jì)大橋引橋基礎(chǔ)等)。

　　后張法預(yù)制預(yù)應(yīng)力小箱梁及T梁工藝在國內(nèi)橋梁設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛，近年來，由于軟基地區(qū)橋梁建設(shè)項(xiàng)目增多，在軟弱地質(zhì)條件下，如何合理規(guī)劃、快速高效地建設(shè)起一座大型現(xiàn)代化預(yù)制場(chǎng)，成為了擺在工程設(shè)計(jì)和施工人員面前的一個(gè)難點(diǎn)，在部分地區(qū)甚至有失敗的案例。南方沿海地區(qū)某高速公路項(xiàng)目規(guī)劃大型預(yù)制場(chǎng)位于軟基區(qū)，場(chǎng)地各重要生產(chǎn)區(qū)域經(jīng)反復(fù)比較各處理方案最終采用PHC樁處理地基，筆者結(jié)合實(shí)際，淺述了PHC高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力砼管樁在軟弱地基上大型現(xiàn)代化預(yù)制場(chǎng)建設(shè)中的應(yīng)用。

　　1預(yù)制場(chǎng)基本情況及場(chǎng)地條件

　　預(yù)制場(chǎng)承擔(dān)工程范圍共有混凝土預(yù)制構(gòu)件2100余件，預(yù)制混凝土總量75861m3，主要為預(yù)應(yīng)力砼50mT梁202件，40m、35mT梁160件，25m、30m預(yù)應(yīng)力砼箱梁1738件，場(chǎng)內(nèi)設(shè)50m、40mT梁通用臺(tái)座及25m、30m箱梁通用臺(tái)座共48個(gè)，T梁最大重量180t/片，箱梁最大重量120t/片，預(yù)制工期計(jì)劃為18個(gè)月。規(guī)劃預(yù)制場(chǎng)占地總面積約20000m2，場(chǎng)區(qū)大部分原為漁塘填筑，填土以下均有軟弱下臥層，根據(jù)地質(zhì)資料顯示，淤泥層厚在7～21m之間，（詳見地質(zhì)柱狀圖），基巖為弱風(fēng)化含礫砂巖。

　　2方案確定

　　根據(jù)場(chǎng)內(nèi)條件及預(yù)制場(chǎng)建設(shè)的總體要求，軟基處理方案作為預(yù)制場(chǎng)建設(shè)最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，方案比選過程中提出了借土換填、堆載預(yù)壓、粉噴樁等處理方案。由于借土換填深度過大，無法實(shí)現(xiàn)，截載預(yù)壓時(shí)間上無法滿足工期要求，粉噴樁則對(duì)深淤泥層處理效果的可靠度無法保障，同時(shí)不經(jīng)濟(jì)等原因，綜合考慮各種方法的優(yōu)劣，決定采用分區(qū)處理的方式，由于大規(guī)模長(zhǎng)時(shí)間預(yù)制梁生產(chǎn)要求臺(tái)座區(qū)沉降小且為均勻沉降、門吊軌道區(qū)要求地基變形小，故在臺(tái)座區(qū)及門吊軌道區(qū)選用PHC管樁與基礎(chǔ)連接后形成剛性連續(xù)梁，以確保生產(chǎn)區(qū)工余沉降小且為均勻沉降;臺(tái)座及軌道以外區(qū)域作為輔助生產(chǎn)區(qū)對(duì)地基要求相對(duì)較低，選用拋填磚渣后換填部分土層壓實(shí)，經(jīng)過硬化作為場(chǎng)內(nèi)輔助區(qū)地基。

　　3PHC管樁優(yōu)點(diǎn)

　　(1)單樁承載力高，與其他同類結(jié)構(gòu)比較，單位承載力價(jià)格便宜。樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C80，具有高強(qiáng)性能，Ф600的PHC樁的單樁允許承載力達(dá)到2500～3200KN。建筑上可作為高層、超高層建筑的基礎(chǔ)，其單位承載力的造價(jià)比鉆孔灌注樁低，且僅為鋼樁的1/3～2/3，并節(jié)省鋼材。

　　(2)結(jié)構(gòu)可靠，相比較換填、堆載、粉噴等處理方法，PHC樁與臺(tái)座、軌道基礎(chǔ)形成的剛性結(jié)構(gòu)能確保預(yù)制梁基礎(chǔ)達(dá)到沉降均勻、沉降量小的要求。

　　(3)抗彎性能好。PHC樁選用高強(qiáng)度、低松馳的陰螺紋鋼筋作為預(yù)應(yīng)力主筋，使樁身具有較高的預(yù)壓應(yīng)力，其抗彎、抗裂性能良好，PHC樁有卓絕的貫入性能，能穿透密實(shí)的砂層，能適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境與地理?xiàng)l件。

　　(4)質(zhì)量穩(wěn)定可靠。由于采用工廠預(yù)制的生產(chǎn)方式，能利用先進(jìn)的工藝和設(shè)備，質(zhì)量容易控制，產(chǎn)品質(zhì)量容易保證，且成樁質(zhì)量監(jiān)測(cè)方便。

　　(5)應(yīng)用范圍廣。樁身耐防腐性能好，規(guī)格長(zhǎng)度容易調(diào)整，使設(shè)計(jì)選用范圍廣，容易布樁，對(duì)樁端持力層起伏變化大的地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)。

　　(6)施工速度快，工期短。PHC樁在工廠商品化生產(chǎn)，能按施工要求及時(shí)供樁，施工前期準(zhǔn)備時(shí)間短。

　　(7)有利于施工現(xiàn)場(chǎng)文明，施工現(xiàn)場(chǎng)無砂石、水泥，無泥漿污染，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)狹窄的工程特別有利。

　　4布樁及單樁承載力設(shè)計(jì)

　　生產(chǎn)區(qū)基礎(chǔ)處理按兩部分分別求設(shè)計(jì)所需單樁承載力：

　　(1) 預(yù)制梁生產(chǎn)臺(tái)座區(qū)，按照不同工況50mT梁最大重量180t，取1.2倍系數(shù)為216t布載后計(jì)算支反力，計(jì)算結(jié)果如圖示：

　　故擬定樁距布設(shè)條件下，臺(tái)座區(qū)單樁承載力可按108/2＝54t設(shè)計(jì)。

　　(2) 門吊軌道基礎(chǔ)：吊裝50mT梁時(shí)為最大工作荷載，門吊跨度25.4m

　　G1---單臺(tái)龍門吊自重800KN

　　G2----單臺(tái)龍門吊所承受的T梁重量900KN

　　K------動(dòng)力系數(shù)，按規(guī)范取1.2

　　P------考慮動(dòng)力系數(shù)后，龍門吊單個(gè)支撐點(diǎn)作用在軌道基礎(chǔ)上的豎直力。

　　P=(G2X22.2/25.4+G1/2)/2XK=(900X22.2/25.4+800/2)/2X1.2=712KN

　　單臺(tái)門吊一側(cè)支腿由前后兩行走輪組成，故單樁應(yīng)提供的支反力N=712/2＝356KN，樁距根據(jù)軌道地基梁配筋情況，擬定為每4m一根。

　　5管樁施工

　　(1)吊裝與運(yùn)輸

　　PHC樁混凝土強(qiáng)度宜超過80%時(shí)才能吊裝，吊裝有兩種方法：當(dāng)樁長(zhǎng)大于13m的PHC樁宜采用支點(diǎn)法，兩支點(diǎn)設(shè)在離樁兩端0.21L處；當(dāng)樁長(zhǎng)不大于13m時(shí)，可采用直接進(jìn)行水平起吊，采用專用吊鉤鉤住管樁兩端內(nèi)壁直接進(jìn)行水平起吊。PHC樁強(qiáng)度達(dá)到100%時(shí)方可運(yùn)輸，樁在運(yùn)輸過程中支承應(yīng)滿足堆放的要求，并且要綁扎牢固。PHC樁堆放場(chǎng)地要堅(jiān)實(shí)平整，且最下層要在兩支點(diǎn)下放墊木，且墊木支撐點(diǎn)應(yīng)在同一平面上。本工程PHC樁的堆放層數(shù)不得超過四層。

　　PHC樁的吊裝、運(yùn)輸及堆放過程中應(yīng)輕起輕放，應(yīng)避免振動(dòng)、碰撞、滾落。

　　(2)施工順序

　　沉樁施工順序一般宜采用先長(zhǎng)樁后短樁，先大徑后小徑的原則，自中間分兩邊對(duì)稱前進(jìn)，或自中間向四周進(jìn)行。

　　(3)測(cè)放樁位

　　測(cè)放的樁位經(jīng)復(fù)測(cè)無誤后方可進(jìn)行沉樁，并且每天施工前要檢查即將施打的樁位與鄰樁之間的尺寸是否正確。為便于送樁高度控制設(shè)一定數(shù)量的水準(zhǔn)點(diǎn)。

　　(4)樁機(jī)就位

　　檢查樁機(jī)，確保設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)后移動(dòng)設(shè)備就位、對(duì)中、調(diào)直。

　　(5)插樁

　　首先用吊車取樁，起吊前在樁身上劃出以米為單位的長(zhǎng)度標(biāo)記并將開口樁尖焊接到底樁上（短樁無樁尖），起吊支點(diǎn)宜在樁端（無樁尖）0.3L處；將樁吊起后，緩緩得將樁一端送入樁帽中，對(duì)位準(zhǔn)確后，再用兩臺(tái)經(jīng)緯儀（軸線互相垂直）雙向調(diào)整樁的垂直度，通過樁機(jī)導(dǎo)架的旋轉(zhuǎn)、滑動(dòng)及停留進(jìn)行調(diào)整；插入時(shí)的垂直度偏差不得超過0.5％，確保位置及垂直度符合要求后先利用樁錘的自重將樁壓入土中。

　　(6)錘擊沉樁

　　因地層較軟，初打時(shí)可能下沉量較大，宜低錘輕打，隨著沉樁加深，沉速減慢，起錘高度可漸增。在整個(gè)打樁過程中，要使樁錘、樁帽、樁身盡量保持在同一軸線上。必要時(shí)應(yīng)將樁錘及樁架導(dǎo)桿方向按樁身方向調(diào)整。要注意盡量不使管樁受到偏心錘打，以免管樁彎扭破壞。打樁較難下沉?xí)r，要檢查落錘有無傾斜偏心，特別是要檢查樁墊樁帽是否合適。如果不合適，需更換或補(bǔ)充軟墊。每根樁宜連續(xù)一次打完，不要中斷，以免難以繼續(xù)打下。

　　(7)接樁施工

　　接樁采用端板式焊接接頭。當(dāng)下節(jié)樁的樁頭距地面0.6～0.8m左右時(shí)，開始進(jìn)行接樁。先將焊接面清刷干凈，再在下節(jié)樁頭上安裝導(dǎo)向箍引導(dǎo)就位，當(dāng)PHC樁對(duì)好后，對(duì)稱點(diǎn)焊4～6點(diǎn)加以固定，然后拆除導(dǎo)向箍。由2名電焊工手工對(duì)稱施焊，焊接層數(shù)應(yīng)大于等于二層，內(nèi)層焊渣必須清理干凈后再焊下一層，要保證焊縫飽滿連續(xù)。焊條采用J422焊條，焊條直徑為Ф4.0mm、φ3.2mm。焊接具體操作與要求按FGJ94-94中的有關(guān)條款之規(guī)定執(zhí)行。焊好的樁接頭應(yīng)自然冷卻3～8分鐘后方可錘擊沉樁。

　　(8)在沉樁過程中碰到下列情況應(yīng)暫停打樁，查明原因后再按處理方案施工：

　　a、沉樁過程中樁的貫入度發(fā)生突變；

　　b、樁頭混凝土剝落、破碎；

　　c、樁身突然傾斜、跑位；

　　d、地面明顯隆起、臨樁上浮或樁位水平移動(dòng)過大；

　　e、貫入度或錘擊數(shù)與試驗(yàn)成果明顯不符；

　　f、樁身回彈曲線不規(guī)則。

　　6結(jié)束語

　　軟弱基礎(chǔ)上建設(shè)大型預(yù)制場(chǎng)在國內(nèi)尚不多見，但我國南方沿海地區(qū)普遍地質(zhì)條件較差，建設(shè)項(xiàng)目難以避開軟基地質(zhì)，PHC作為在房屋建筑領(lǐng)域常用的基礎(chǔ)形式，在預(yù)制場(chǎng)梁片生產(chǎn)臺(tái)座及軌道等對(duì)工余沉降要求高，但非永久結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)下，充分發(fā)揮了其施工速度快、質(zhì)量穩(wěn)定、承載能力強(qiáng)、長(zhǎng)度可靈活截取、成本低的優(yōu)點(diǎn)，軟基預(yù)制場(chǎng)生產(chǎn)區(qū)至完成全部預(yù)制件施工，尚無明顯沉降，使用情況良好，證明該方法作為預(yù)制場(chǎng)主要?jiǎng)幽軈^(qū)軟基處理的方法是可行的。

　　參考文獻(xiàn)：[1]橋涵交通部第一公路工程總公司主編人民交通出版社;