论软弱地基管桩基础施工时管桩保护技术

　　近年来，在广东省沿海地区，高层或小高层建筑的基础多采用预应力管桩基础，该类基础具有质量可靠、施工工期短、工程造价较低、技术可行性高等优点，因此该类基础形式在较短的时间内得到广泛的应用。然而预应力管桩基础存在抗侧压能力较差的特点，沿海地区场地软弱地基情况十分普遍，一些填海区，软塑～流塑状淤泥层厚达数米至十几米，当在此类土层采用预应力管桩基础时，由于地基土层过软，其对管桩桩身上段的保护作业太弱，严重者甚至失去对桩身的保护，当进行桩基和土方施工时，由于桩侧土压力原有平衡状态因施工过程而被改变，桩身往往因此受到侧向力的破坏或威胁，本人在从事的多个工程项目中不同程度地遇到上述情况的出现，给工程施工带来不利。为此我们在该类工程施工中，分析事故原因，逐步总结出了一套保护管桩的技术措施。下面是本人在此方面的一些浅显思考、分析和总结，在此与供同行探讨。

 

　　一、管桩破坏因素分析

 

　　导致管桩侧向破坏主要有以下因素：

 

　　1、管桩施工过程中桩机行走对先行施工桩的侧向挤压；

 

　　2、后沉桩对先行施工桩的侧向挤压；

 

　　3、土方因开挖后桩侧土压自身平衡的改变，形成对桩身的侧向挤压力；

 

　　4、开挖土方时车辆、施工机械对桩身形成的附加侧压力；

 

　　5、土方堆放对桩身形成的附加侧压力；

 

　　6、直接机械破坏（机械碾压、碰撞等）；

 

　　7、特殊情况下的地下水作用。

 

　　二、设计处理措施

 

　　采取科学合理设计处理措施，是对管桩最为有效的保护措施，这里提的设计措施主要有两个方面：

 

　　一是：提高管桩的抗侧压能力，如：选用厚壁管桩等；

 

　　二是：改善地基土力学性能，对软弱土层实施加固。对于大厚度软塑～流塑状淤泥土层，在条件可行的前提下，采取排水固结法是经济性和有效性均较好的处理方法，一般采用插板排水和堆载预压相结合的方法实施之。

 

　　上述两措施均有一定的局限性，让我们来分析这些措施实施的可能性和有效性：

 

　　首先分析提高管桩的抗侧压能力：理论上管桩的抗侧压力提高到足够。则管桩在土方施工时将不会因施工导致桩基的损坏，但实际应用时，由于预应管桩的设计特点，桩身的抗侧压力很难获得大的提高，管桩直径和壁厚尺寸均受到一定的控制，通常直径小于600mm，壁厚小于150mm，突破常规尺寸的管桩其技术和经济指标均不合理，施工机械设备性能也受到限制，故提高管桩的抗侧压能力只能是一个辅助性措施。

 

　　其次分析改善地基土力学性能：这一措施若得以实，对管桩的保护将产生较大程度地有利影响，同时还将较大程度地提高管桩承载能力，减少后期地基和地面沉降值，对工程十分有利，是设计人员应该首选的处理措施之一。然而，改善地基土力学性能，无论采取何种方案均面临三个问题，一是经济问题，二是技术问题，三是时间问题，三者的统一决定了措施的可行性、可靠性和合理性。一般来讲，当软土层厚度较小（小于5M）时不宜考虑采取地基改善或加固处理措施。当软土层厚度较大（小于10M）时，应考虑采取地基改善或加固处理措施。软土层厚度在5M～10M之间时，应在选取考虑采取或不采取地基改善或加固处理措施进行方案比较。对于采取插板排水，堆载预压方案处理软土地基，由于排水固结过程缓慢，一般须要一年以上的时间方可达到较好效果，我们在沿海地区进行的软地基处理，从在插板排水施工开始至施工完成，地基沉降量约这总设计沉降量的30%，也就是说70%的沉降须待堆载预压数月甚至更长时间后才能完成，这对于工期要求紧，投资周期短的项目是难于承受的。为缩短处理工期，我们将自然堆载预压，改为堆载重型振动式碾压，取得了一定的效果，经过二至三遍碾压，排水固结沉降量可达到总量的85%左右，基本效果是利用原处理工期30%的时间，完成近90%的处理目的。我们的具体做法是，堆载歌载50%（减少原设计堆载厚度50%）后，用重型振动式压路机在堆载面反复碾压二至三遍，碾压能量是备余堆载能量的两至三倍。

 

　　三、施工处理措施

 

　　无任设计有无采取相应措施，当在该类场地进行桩基和土方施工时，均须采用有效的针对性技术措施，以下是我们在施工中根椐不同工程条件情况，逐步总结的几点经验：

 

　　1、管桩施工时避免桩机行走挤压措施

 

　　（1）管桩施工应尽可能将桩送至设计承台底标高，及时根椐沉桩情调节器整配桩，减少高出设备作业面桩数量，避免桩机行走时对桩顶产生机械损坏；

 

　　（2）当桩顶标高高出地面时应采取多次锯桩措施，及时将桩头锯至顾面以下标高，避免桩机行走时对桩顶产生的机械损坏；

 

　　（3）采用静压桩机施工的应确保桩机行走工作表面的足够承载力，一般情况下应设置800至1000mm的片石或块石垫层，避免发生沉机和陷机；必要时增设厚钢板铺垫。

 

　　2、管桩施工时桩间防挤压措施

 

　　（1）先施工边桩各密集区域的管桩，后施工较疏松区域的管桩，并有序进行跳压或跳打施工；

 

　　（2）在配桩时应尽量将管桩接头设置在工作地面5M以下，短桩在下，长桩在上，严格控制接桩质量；

 

　　（3）局部处于条件差区域的桩可采用跳沉桩先进行桩芯灌注（加筋全桩身灌芯）特殊处理措施；以提高先行施工桩的抗侧村能力。

 

　　3、对于普通承台基坑土方施工，主要采取以下措施实施对管桩的保护：

 

　　（1）挖斗应避免直接碰撞管桩；

 

　　（2）桩边（周边2M范围以内）的土方尽量对称开挖，桩周侧土面对面高差应控制在较小范围（一般控制在1m以内）；

 

　　（3）挖掘机的行走和停止均应避免对管桩形成过大侧向挤压，当管桩一侧土已挖去，挖掘机在另一侧行走或停止时应保持一定的安全距离（一般不少于管桩侧土面高差的4倍）；

 

　　（4）基坑边临时堆土应距坑边一定的安全距离（坡脚距坑边距离一般应大于3m，且堆土坡为45度斜面不高于5m）；

 

　　4、对于较深的核心筒承台基坑土方施工，主要采取以下措施实施对管桩的保护：

 

　　（1）核心筒承台基坑土方施工前，其前方和两侧的承台基坑施工应完成，避免核心筒承台基坑土方开挖完成后挖掘机再次在坑边行走，形成对基坑的不利影响；

 

　　（2）核心筒承台基坑土方开挖前对深坑范围采取局部加固或垂直支护方案（如多排砼搅拌桩方案、钢板桩支护方案）。

 

　　（3）核心筒承台基坑土方采取分层开挖，通常第一层开挖上部2m深土方，挖掘机从外侧采取放坡措施；开挖承台区域的上部2m深土方后，截去外露管桩，挖掘机再下至-2m的工作面，进行加深区域的承台基坑土方开挖；

 

　　（4）采用长臂挖掘机进行承台基坑开挖，挖掘机距基坑边应保持一定的安全距离，一般挖掘机距基坑边距离须大于2.5m，基坑边临时堆土应距坑边大于5m，且不高于3m；

 

　　（5）开挖前应完善应急预案，准备应急材料、工具（包括：槽钢、砂包、钢板、方料等），并安排专业监测人员进行基坑监测，发性不利情况，及时反映、及时处理。

 

　　5、加强基坑降排水措施，尽可能采用有效的降排水方案，如：设置排水明沟、肓沟、集水井、轻型井点降水系统或深井降水系统；力争在桩基础和土方开挖前尽可能改善软土力学性能，避免在施工过程中地下、地表水侵入土层，导致土层力学性能的恶化。

 

　　在近期的多个类似工程施工中（如：深圳市曦湾华府、深圳市太古城花园、珠海市岭南明珠华庭、珠海明月湾等工程），我们针对性的采取了有效的技术和管理措施，较为成功地实施了对管桩的保护，获得有关同行的称赞。