PHC樁在沿海地區(qū)軟基預(yù)制場的應(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;應(yīng)用;
預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁(簡稱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)長為10m，直徑從300mm～800mm，混凝土強(qiáng)度等級≥C80。使用則在成批管樁運往施工現(xiàn)場后，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)計中應(yīng)用廣泛，近年來，由于軟基地區(qū)橋梁建設(shè)項目增多，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，成為了擺在工程設(shè)計和施工人員面前的一個難點，在部分地區(qū)甚至有失敗的案例。南方沿海地區(qū)某高速公路項目規(guī)劃大型預(yù)制場位于軟基區(qū)，場地各重要生產(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)制場建設(shè)中的應(yīng)用。
1預(yù)制場基本情況及場地條件
預(yù)制場承擔(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，場內(nèi)設(shè)50m、40mT梁通用臺座及25m、30m箱梁通用臺座共48個，T梁最大重量180t/片，箱梁最大重量120t/片，預(yù)制工期計劃為18個月。規(guī)劃預(yù)制場占地總面積約20000m2，場區(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)場內(nèi)條件及預(yù)制場建設(shè)的總體要求，軟基處理方案作為預(yù)制場建設(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，無法實現(xiàn)，截載預(yù)壓時間上無法滿足工期要求，粉噴樁則對深淤泥層處理效果的可靠度無法保障，同時不經(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)模長時間預(yù)制梁生產(chǎn)要求臺座區(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;臺座及軌道以外區(qū)域作為輔助生產(chǎn)區(qū)對地基要求相對較低，選用拋填磚渣后換填部分土層壓實，經(jīng)過硬化作為場內(nèi)輔助區(qū)地基。
3PHC管樁優(yōu)點
(1)單樁承載力高，與其他同類結(jié)構(gòu)比較，單位承載力價格便宜。樁身混凝土強(qiáng)度等級為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，能穿透密實的砂層，能適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境與地理條件。
(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)測方便。
(5)應(yīng)用范圍廣。樁身耐防腐性能好，規(guī)格長度容易調(diào)整，使設(shè)計選用范圍廣，容易布樁，對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)，能按施工要求及時供樁，施工前期準(zhǔn)備時間短。
(7)有利于施工現(xiàn)場文明，施工現(xiàn)場無砂石、水泥，無泥漿污染，對施工現(xiàn)場狹窄的工程特別有利。
4布樁及單樁承載力設(shè)計
生產(chǎn)區(qū)基礎(chǔ)處理按兩部分分別求設(shè)計所需單樁承載力：
(1) 預(yù)制梁生產(chǎn)臺座區(qū)，按照不同工況50mT梁最大重量180t，取1.2倍系數(shù)為216t布載后計算支反力，計算結(jié)果如圖示：
故擬定樁距布設(shè)條件下，臺座區(qū)單樁承載力可按108/2＝54t設(shè)計。
(2) 門吊軌道基礎(chǔ)：吊裝50mT梁時為最大工作荷載，門吊跨度25.4m
G1---單臺龍門吊自重800KN
G2----單臺龍門吊所承受的T梁重量900KN
K------動力系數(shù)，按規(guī)范取1.2
P------考慮動力系數(shù)后，龍門吊單個支撐點作用在軌道基礎(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)吊裝與運輸
PHC樁混凝土強(qiáng)度宜超過80%時才能吊裝，吊裝有兩種方法：當(dāng)樁長大于13m的PHC樁宜采用支點法，兩支點設(shè)在離樁兩端0.21L處；當(dāng)樁長不大于13m時，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%時方可運輸，樁在運輸過程中支承應(yīng)滿足堆放的要求，并且要綁扎牢固。PHC樁堆放場地要堅實平整，且最下層要在兩支點下放墊木，且墊木支撐點應(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、運輸及堆放過程中應(yīng)輕起輕放，應(yīng)避免振動、碰撞、滾落。
(2)施工順序
沉樁施工順序一般宜采用先長樁后短樁，先大徑后小徑的原則，自中間分兩邊對稱前進(jìn)，或自中間向四周進(jìn)行。
(3)測放樁位
測放的樁位經(jīng)復(fù)測無誤后方可進(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。
(4)樁機(jī)就位
檢查樁機(jī)，確保設(shè)備正常運轉(zhuǎn)后移動設(shè)備就位、對中、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，對位準(zhǔn)確后，再用兩臺經(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)、滑動及停留進(jìn)行調(diào)整；插入時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，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樁對好后，對稱點焊4～6點加以固定，然后拆除導(dǎo)向箍。由2名電焊工手工對稱施焊，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過大；
e、貫入度或錘擊數(shù)與試驗成果明顯不符；
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)制場梁片生產(chǎn)臺座及軌道等對工余沉降要求高，但非永久結(jié)構(gòu)的特點下，充分發(fā)揮了其施工速度快、質(zhì)量穩(wěn)定、承載能力強(qiáng)、長度可靈活截取、成本低的優(yōu)點，軟基預(yù)制場生產(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)制場主要動能區(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;
