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淤泥质地层预应力管桩地基处理中应用

发表时间：2021/9/10 来源：《时代建筑》2021年8期4月下作者：何志东

[导读] 我国幅员辽阔，再加之地质和气候类型多样，使得建筑工程面对的地层类型呈现出一种持续发展的态势，淤泥质地层作为一种国内较为常见的施工底层类型，因其自身的承载能力和工程建设要求相去甚远，需要借助其他技术进行地基处理，以此获得应有的工程承载力。

江门市新会华源管桩有限公司 4409221974101****2 何志东江门 529100

摘要:我国幅员辽阔，再加之地质和气候类型多样，使得建筑工程面对的地层类型呈现出一种持续发展的态势，淤泥质地层作为一种国内较为常见的施工底层类型，因其自身的承载能力和工程建设要求相去甚远，需要借助其他技术进行地基处理，以此获得应有的工程承载力。预应力管桩作为当下软弱土地基处理中常见的技术类型，因其在施工操作、效果方面的优势得以持续普及。本文就淤泥质地层及其开挖特征分析作为切入点，在分析预应力管桩实际应用的同时，就其中的问题提出了相应的解决措施。
关键词：淤泥质地层；地基处理；预应力管桩；应用分析
        1、淤泥质地层及其开挖特征
        1.1淤泥质地层特征
        淤泥是一种在静水或者是流速较慢的水环境中，经过化学、生物作用逐渐形成一种特殊土质，淤泥有着较高的含水量、压缩性和流变性，但其强度基本是全部地层中最弱的一种。因为淤泥中的大部分直径较细的颗粒，以一种悬浮状态存在于孔隙水中，导致颗粒之间的接触呈现出一种松散状态，其中的空隙基本都由大气和水进行填充，使得淤泥具备良好的灵敏性和触变性特征。一旦淤泥受到来自外界的力量干扰，淤泥内部的平衡分布便会被彻底打破，使得经过干扰之后的淤泥强度大幅度降低，因为压缩性的增加，淤泥土体恢复的时间也会有所延长。
        1.2淤泥质地层开挖特征
        正是因为淤泥具备较高的含水量、压缩性和流变性以及较低的强度和渗透性，一旦受到诸如挖掘等外力的破坏，淤泥的土地强度就会出现急剧下降的问题，甚至于使得淤泥呈现出流动状态。如此一来，在淤泥质地层的开挖中，具备如下工作特点：第一，淤泥质地层的施工区域不得进入大型、重型施工设施，其施工效率相对较低。第二，对于大面积范围内的淤泥质土层的开挖工作而言，因为地表之下的淤泥质土层存在不可预见性的，直接增加了施工过程管理及监测工作的任务。第三，在淤泥质地层中进行打桩施工，无形中增加了超空隙水压力的出现概率，孔隙水压在持续增高且未能消散的影响下，就会使得原有的土体有效应力大幅度降低，最终出现土体流变问题，同时桩体周边的围限约束水平力因为大幅度降低，桩体最终会出现较大程度的位移。
        2、淤泥质地层地基处理中预应力管桩的应用分析
        2.1验算和管桩设计
        在淤泥质地层中使用预应力管桩进行地基处理之前，通常需要针对工程一定年限内的地基沉降值和安全系统进行测算，一般都是使用固结排水法，一旦通过估算得出地基沉降值超过既定标准要求之后，则需要预应力管桩对地基部分工程进行处理，确保地基的沉降量得以符合现行相关标准的要求[1]。因为淤泥质土层的存在，受其含水率较高、孔隙比较大、承载力水平较低的影响，将会对地基工程的稳定性和沉降量产生严重影响，预应力管桩的应用，需要在判断淤泥层、粉细砂层的实际厚度的前提下，结合各个层次之间出现液化迹象与否，使用管桩和托板对桩的设计方式，并借助刚性的连接方式进行贯穿处理，就能够强化整个地基工程部分的结构承载力水平，为后期的工程其余部分施工奠定基础。
        2.2管桩规范施工
        在进入预应力管桩施工环节之后，施工人员需要在遵循从中心向四周顺序的前提下，处理空旷区域内部的沉桩，如若发现其中部分结构需要对地下已有的管线做出保护，则需要将结构远离管线，且管桩桩型、长度的设计都需要遵循先深后浅、先长后短的原则，桩体的施工则需要遵循先主后次的原则，且沉桩和运行路线设计都需要严格遵循经济性这一重要原则。

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        在进行预应力管桩施工的时候，送桩器与桩体之间需要安装相应的保护缓冲垫，且衬垫的厚度需要维持一种均匀状态，经过锤击之后的厚度需要大于12厘米，同时施工人员需要经常对保护性质的缓冲垫质量进行检查，一旦出现破损则需要立即更换缓冲垫。在管桩沉桩的过程中，首节管的垂直度偏差不得超过工程原定设计的0.5%，在压桩处理的过程中，压桩机需要始终处于水平线的位置上。监理更加需要对施工器具的压力进行认真测量，并以此来保障管桩的深度符合既定工程的要求，亚密砂层在达到1.3倍设计压桩力，且维持10分钟，并且每分钟的沉降量小于0.2厘米的情况下，可以立即停止作业[2]。而压入水中的管桩，在达到一定位置的情况下，同样可以停止压桩操作，如果终压值始终达不到施工的具体要求，可以在间隔一天之后进行复压。在抬桩处理的过程中，为了有效避免桩架因为稳定性不足而产生的大面积折断和开裂现象，可以将压力传感器预先安装在桩架上，以此对桩架的压力进行预先的计算，井静压式桩机的最大施压力完全可以按照管桩桩身允许抱压力增大10%左右的数值进行施压。
        3、淤泥质地层地基处理中预应力管桩出现倾斜的原因及其应对措施
        3.1预应力管桩出现倾斜的原因
        在淤泥质地层地基处理过程中，预应力管桩的倾斜是一种较为常见的现象。而引发这一现象的原因可以分为如下三类：第一，开挖顺序不合理，从工程的土层开挖层面来看，如果单纯使用单向大放坡形式进行开挖，并且现场的底板垫层和电梯的井垫层同时进行开挖操作，再加之未采取相应的支护措施，很容易出现桩体的大部分断裂。这种情况的存在，将会带来预应力管桩桩身的大规模平移。第二，开挖措施的不完善。简单而言，在地基部分处理的过程中，大型挖掘机、渣土车等机械在开挖、运输工作的时候使得震动荷载有所加大，从而导致管桩的侧压力有所下滑，同时挖机的操作平台下沉，将会严重使得管桩本身的偏位和倾斜程度有所增加。第三，开挖方式不合理。基坑土方开挖的过程中需要具备一定时长的休止期，由于土方开挖场地受到预应力管桩施工挤土的影响，再加之超空隙水压未能及时消除，使得整体的土体强度相对较低。在工程施工的过程中，如果单纯追求工程的工期，并且未能遵循分层开挖的原则，则很有可能会造成土体的侧移，继而带来与预应力管桩的偏位现象[3]。
        3.2预应力管桩倾斜问题的解决措施
        淤泥质地层地基处理过程中预应力管桩应用出现的偏位偏斜，将会直接影响到整体的施工进度以及经济效益。具体可以采取如下几项预防措施：第一，0项目地质勘查工作的有效落实。施工区域的项目地质勘查报告需要做到尽可能客观详细的反映施工区域的地质状况，并为今后的预应力管桩设计提供真实、客观的数据支撑，而对于那些深厚的淤泥质地层则完全可以使用换填土或者是化学相关方式进行处理。第二，桩基现场施工工作的强化管理。在每个桩位施工之后，需要与地质勘察报告进行合理的对比，并将配桩的长度、送桩的长度等进行合理的计算，以此来显著控制预应力管桩材料的浪费，降低工程建设的成本投入。而在桩体长度符合工程鉴定标准的前提下，可以与土体配合形成一个整体，有效降低与预应力管桩出现偏移现象的发生概率。而在具体的施工过程中，施工人员需要严格遵循打桩的顺序以及施工流程，并针对打桩的速率和数量进行合理的控制。
        4、总结
        采取领先的施工工艺和技术，可应对不同地质和标准下路基施工的挑战。针对该项目施工中存在的软土和砂土液化问题，我们综合运用换填、碾压、振捣、PTC先张法预应力等施工工艺进行质量安全设计。上述各施工工艺具有经济便捷、技术可靠、施工速度快、对原生态环境破坏小等优势，在地基加固过程中应用该工艺，在确保施工质量的基础上，具有很好的经济性。
参考文献
[1]吴强.深厚淤泥及淤泥质地层预应力管桩偏位倾斜分析[J].四川水泥,2019,{4}(12):275-276.
[2]王国辉,祁建永,靳力勇,张全乐,范晖红.高压旋喷锚索在淤泥质地层基坑支护工程中的应用[J].勘察科学技术,2017,{4}(S1):104-107.
[3]刘建豹.预应力管桩在软土基坑工程中的应用[J].科技创新导报,2014,11(13):102-103.