淺談預應力管樁基礎在高層項目中應用的弊端及處理措施
論文關鍵字：預應力管樁基礎高層項目弊端措施
論文摘要：預應力混凝土管樁簡稱為預應力管樁或管樁,其主要應用于高層項目中。近年來，隨著經濟的高速發展和科學技術的進步，城市中高層建筑越來越多，高層項目在城市建設中所占比重逐年增多，因此，預應力管樁基礎的設計和施工對高層建筑具有重要的作用。在下文中，筆者將分析預應力管樁基礎在高層項目應用中出現的一些弊端，并提出自己的一些處理措施。
一、概述
隨著社會經濟的不斷發展和科學技術的進步，為了解決建筑土地利用面積小的問題，高層建筑物應運而生，高層建筑物的出現有效的解決了城市建筑用地少和土地利用率小的難題。對于高層建筑物而言，其基礎部分在整個建筑物的資金投入中占有比較高的比重，而且基礎部分的施工時間也比上部分建筑物的時間要長得多。預應力管樁在高層建筑物的基礎施工中應運而生，并且在高層建筑物的基礎部分中起到了重要的作用。預應力管樁最早產生于上個世紀初，作為一種高層建筑物的地基處理和樁基礎形式，預應力管樁在高層建筑物施工、橋梁建設中得到了廣泛的應用，并且發揮了巨大的作用。管樁主要分為：剛管樁、預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點和缺點。預應力管樁的出現為社會建設解決了不少難題，進一步改善了我們生活的質量。但是預應力管樁在實際的工程施工中仍然存在著許多問題，如何對預應力管樁進行合理的設計和優化，對保證項目施工的安全和降低項目的造價等方面具有重要的作用。
二、預應力管樁基礎在高層項目應用過程中出現的弊端
（一）擠土效應和浮樁
在將預應力管樁打入土層中時，由于管樁對土體的擠壓會使土體向四周排擠，周圍的土體會因此而受到嚴重的擾動。土體遭到嚴重的擾動后會發生徑向位移，離管樁一定范圍內的土體受到不排水剪切和很大的水平擠壓力，經過這些外部干擾后，土體會形成具有很強的孔隙水壓力的擾動重塑區。重塑區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因不排水剪切而被破壞。隨著管樁數量的不斷增加，會使已經打入土體的管樁和相鄰靠近的管樁產生較大的側向位移和上浮，土體的和管樁的位移與管樁的數量成正比，用的管樁越多產生的位移就越大。例如某工程場地的軟土層厚度達20余米，管樁進入土層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#主樓及相應的地庫采用鉆孔灌注樁外，其余大部分主樓和地庫都采用PHC（100,130）預應力管樁，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4%時，基樁采用預應力管樁的風險比較大。工程經驗表明，由于管樁的擠土效應和不對稱土壓力的作用，使管樁出現Ⅲ、Ⅳ類樁的幾率會大大增加。該工程在布樁密度較小的地庫和1#、4#樓等沒有發現Ⅲ、Ⅳ類樁，也充分印證了這一點。
浮樁只是管樁擠土效應的另外一種表現形式，但是浮樁問題表現得非常之隱蔽，往往是壓樁工程結束之后在做靜載檢測時才發現這一問題。這個時候可能整個壓樁工程已經結束，要再次進行壓樁就會處于非常被動的地位，而且再次壓樁施工時的難度和施工資金都會增加。
（二）沉樁不達標和斷樁
沉樁沒有達到設計要求的原因主要有以下幾點，施工前對地質的勘探點不夠多，對持力層的起伏標高不明確，導致在考慮持力層和選擇管樁的長度時出現差錯；沒有設計合適的持力層，不恰當的持力層會使管樁的承載力受較大的影響，例如在選擇全風化層時由于全風化層具有易軟化的特點，容易導致地下水滲入管樁內部，大大的削弱了管樁的承載力；對單個管樁的承載力估算不準，導致選擇的管樁長度與壓樁力不相匹配；管樁自身出現斷裂。斷樁是在管樁施工中經常遇到的問題，主要原因是使用了未經檢驗的不合格管樁；管樁在地下碰到了堅硬障礙物；在壓樁過程中沒有控制好垂直度；擠土效應造成管樁斷裂。
（三）濫用預應力管樁
預應力管樁雖然在工程中得到了廣泛的應用，但是這并不代表著預應力管樁適用于任何的施工場地，預應力管樁的持力層可以選擇是強風化巖層、堅硬的黏土層或砂層和碎石層，但是預應力管樁不能打入中風化和弱風化巖層。某工地在進行地基施工時，打樁50根,但是其中有斷樁11根，管樁破損率超過了20%。相關單位在分析事故時初步判斷有管樁質量問題、壓樁過程問題和地質問題等三個問題，但是在隨后具體的事故分析中排除了前面2種事故原因，一致認為管樁破損率高是由于地質問題所造成。之后的地質勘探結果顯示，在該施工場地中，巖基是屬于中至微風化巖，堅硬的地基導致了管樁的破損斷裂。
三、對預應力管樁基礎弊端的相關處理措施
（一）處理擠土效應和浮樁問題
對于施工過程中遇到的擠土效應，筆者結合自身多年的經驗建議采取以下幾種防治措施：①對管樁的壓樁順序進行合理的安排，不要盲目的追求工程的施工速度，要控制好每天的壓樁數量，減少因為壓樁數量過多而引起空隙水壓力的疊加。②優化壓樁的施工的工序，可以先對基坑進行深度開挖，這樣可以有效的減少地基中土層的側向位移和隆起，降低因為壓樁所引起的空隙水壓力。③在施工場地中設置袋裝的砂土和一些塑料排水板，為地基創造有利的排水條件，并且降低空隙水壓力。④在壓樁之前可以先進行預鉆孔作業，通過預鉆孔可以提高壓樁的成功率。
對于浮樁問題筆者認為有效的處理措施主要有：在壓樁施工還沒有結束前就選擇具有代表性的管樁進行測量和監控，在壓樁施工結束之后就要立即使用水準儀器對管樁進行測量記錄，在整個壓樁施工過程中要對管樁進行定期的測量監控，及時發現管樁的上浮現象。如果在測量和監控過程中發現管樁有上浮現象，則可以采取控制壓樁的速率、調節壓樁的路線等補救措施，通過減少擠土效應來控制管樁的上浮現象。如果在采取上列措施后還沒有解決管樁上浮問題，則好可以進行管樁復壓的方法來進行處理。
（二）處理沉樁不達標和斷樁的措施
壓樁不達標會對導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件，一旦管樁的承載力下降，將會對整個工程的質量造成巨大的影響。筆者認為防治措施首先要對工程施工地段的地質進行詳細的勘探，正確的對持力層進行選擇；在施工時要根據管樁規格的不同而選擇合適的樁機；根據施工地質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，保證管樁自身的質量。
在施工過程中可能會由于管樁遇到堅硬的障礙物而出現斷樁的現象，對于出現的斷樁要采取相應的補強加固措施，不能再繼續使用斷樁。在具體的補救措施中，可根據斷樁的類型而采取靈活的補救措施，如對于預應力管樁的淺層斷樁可采取接樁的措施，而對于深層斷樁要先抽干管樁內的水，然后向管樁內放入鋼筋籠，再用高級混凝土灌注。在接樁之后還要進行管樁的承載力檢測，如果斷樁的斷裂程度太嚴重就要進行補樁。
（三）合理的利用預應力管樁
在管樁施工過程中，要對施工區域的地質進行充分徹底的勘探，根據地質構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點，避免因勘探不全面而給整個施工帶來損失。如遇到中、微風化的硬巖時則應采用鉆孔型灌注樁，這樣就可以提高壓樁的成功率，減少管樁的破損率，同時對整個高層建筑物的質量都會有所提高。
四、結束語
預應力管樁作為一種重要的管樁，憑借著高質量、高承載力、高速度和無污染等優點在我國的高層項目中得到了廣泛的應用。但是由于預應力管樁的應用時間還不是很長，在實際的工程施工中存在著不少問題，所以對預應力管樁進行故障分析和優化是不可或缺的。
參考文獻：
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