基坑支護(hù)型橫隔式預(yù)應(yīng)力混凝土管樁制作施工工法

由華豐建設(shè)股份有限公司完成的工法基坑支護(hù)型橫隔式預(yù)應(yīng)力混凝土管樁制作施工工法01形成原因操作原理質(zhì)量控制工法特點(diǎn)材料設(shè)備安全措施目錄030502040607環(huán)保措施應(yīng)用實(shí)例效益分析榮譽(yù)表彰目錄0908010基本信息《基坑支護(hù)型橫隔式預(yù)應(yīng)力混凝土管樁制作施工工法》是華豐建設(shè)股份有限公司完成的建筑類(lèi)施工工法，完成人是章銘榮、鄔建平、謝立軍、袁勇為、吳佳雄，適用于軟土地基挖深為5～7米左右的基坑，尤其適用于單節(jié)長(zhǎng)度（最長(zhǎng)為15米）的樁底部存在較硬土層的地質(zhì)條件?！痘又ёo(hù)型橫隔式預(yù)應(yīng)力混凝土管樁制作施工工法》主要的工法特點(diǎn)是：采用"菜單式"加工制作；管樁長(zhǎng)度一般為單節(jié)，靜壓沉樁施工方便、速度快；基坑圍護(hù)屬臨時(shí)擋土結(jié)構(gòu)。2008年01月31日，《基坑支護(hù)型橫隔式預(yù)應(yīng)力混凝土管樁制作施工工法》被中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部評(píng)定為2005-2006年度國(guó)家一級(jí)工法。形成原因形成原因軟土地基中基坑圍護(hù)采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，具有沉樁方便、施工速度快、主筋位置準(zhǔn)確、圍護(hù)造價(jià)低、無(wú)噪聲無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn)。在相同的基坑挖深和軟土地質(zhì)條件下，圍護(hù)造價(jià)比沉管灌注樁低約10%~20%，比鉆孔灌注樁低約50%。但預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的抗側(cè)移剛度弱，抗裂彎矩值低，以PC-ABФ600（100）的管樁為例，其抗裂彎矩檢驗(yàn)值為201千?！っ?，極限彎矩檢驗(yàn)值為332千?！っ祝ㄒ?jiàn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“預(yù)應(yīng)力混凝土管樁”03SG409）。華豐建設(shè)股份有限公司與有關(guān)單位共同研發(fā)出橫隔式預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，《基坑支護(hù)型橫隔式預(yù)應(yīng)力混凝土管樁制作施工工法》成果已由寧波市科技局組織鑒定通過(guò)，并應(yīng)用于寧波市紫郡小區(qū)等工程的基坑圍護(hù)。橫隔式預(yù)應(yīng)力混凝土管樁構(gòu)造如圖1，圖2所示。

圖1橫隔式預(yù)應(yīng)力管樁縱剖面圖圖2剖面工法特點(diǎn)工法特點(diǎn)《基坑支護(hù)型橫隔式預(yù)應(yīng)力混凝土管樁制作施工工法》的工法特點(diǎn)是：⒈采用“菜單式"加工制作。根據(jù)基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)的預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的直徑、型號(hào)、長(zhǎng)度以及橫隔位置加工制作橫隔式預(yù)應(yīng)力管樁。橫隔式預(yù)應(yīng)力管樁在工廠生產(chǎn)時(shí)，首先預(yù)制好圓環(huán)形配筋混凝土的橫隔，如圖3所示，然后嵌入管樁的鋼胎模中，橫隔的儒外伸筋與管樁的鋼筋籠綁扎。橫隔位置依圍護(hù)樁的彎矩圖布置，在彎矩最大處加密，底部考慮彎矩值小且沉樁時(shí)土柱頂塞而不布置。離心法生產(chǎn)的其他工藝同一般的預(yù)應(yīng)力混凝土管樁。

圖3橫隔式管樁實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)裝置（a）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)（b）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)⒉橫隔式預(yù)應(yīng)力管樁的抗彎承載力通過(guò)破壞性試驗(yàn)，可提高約20%以上，試驗(yàn)裝置照片見(jiàn)圖4（a）（b）。圖4（a）橫隔式管樁實(shí)驗(yàn)1號(hào)樁極限狀態(tài)最大裂縫圖4（b）橫隔式管樁實(shí)驗(yàn)加鋼筋混凝土橫隔（2號(hào)樁）⒊管樁長(zhǎng)度一般為單節(jié)，靜壓沉樁施工方便、速度快，與沉管灌注樁、鉆孔灌注樁相比，無(wú)振動(dòng)噪聲，無(wú)泥漿污染，因管樁底開(kāi)口而擠土效應(yīng)不大。管樁若用2節(jié)為一根，接頭焊縫按標(biāo)準(zhǔn)圖施工屬等強(qiáng)度焊接。⒋基坑圍護(hù)屬臨時(shí)擋土結(jié)構(gòu)，因其造價(jià)比沉管灌注樁和鉆孔灌注樁低。操作原理適用范圍施工工藝工藝原理操作原理適用范圍《基坑支護(hù)型橫隔式預(yù)應(yīng)力混凝土管樁制作施工工法》的適用范圍如下：橫隔式預(yù)應(yīng)力混凝土管樁作為一種新型的基坑圍護(hù)樁，適用于軟土地基挖深為5~7米左右的基坑，尤其適用于單節(jié)長(zhǎng)度（最長(zhǎng)為15米）的樁底部存在較硬土層的地質(zhì)條件。樁頂一般為壓頂環(huán)梁結(jié)合支撐系統(tǒng)，也可以懸臂式受力。當(dāng)單節(jié)管樁應(yīng)用于基坑圍護(hù)樁墻時(shí)，若插入坑底深度不足時(shí)，可采取的措施有：⒈降低樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高，即樁頂以上放坡式處理；⒉支撐梁截面設(shè)計(jì)成“丄”形，有利于增大梁底與底板頂面的凈空尺寸；⒊基坑底部被動(dòng)區(qū)打水泥攪拌樁加固；⒋應(yīng)用兩節(jié)管樁焊接接頭，此時(shí)焊縫厚度應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)圖施工，形成等強(qiáng)度接頭。

工藝原理《基坑支護(hù)型橫隔式預(yù)應(yīng)力混凝土管樁制作施工工法》的工藝原理是：根據(jù)基坑圍護(hù)樁應(yīng)用部位的計(jì)算彎矩圖形設(shè)置管樁內(nèi)的數(shù)道橫隔，增大預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的抗裂彎矩與極限彎矩值。管樁工廠在離心法生產(chǎn)管樁時(shí)嵌入等強(qiáng)度等級(jí)的混凝土橫隔預(yù)制塊，嵌入深度30毫米，橫隔與預(yù)應(yīng)力管樁的混凝土澆搗為整體，養(yǎng)護(hù)后運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，沉樁至設(shè)計(jì)標(biāo)高，管樁頂嵌入混凝土壓頂環(huán)梁50毫米，錨筋焊于管樁頂帽板。當(dāng)設(shè)計(jì)的圍護(hù)管樁間距較大時(shí)，可在管樁外側(cè)施打水泥攪拌樁止住水土。橫隔與管樁壁搭接如圖5所示。

圖5橫隔與管樁壁搭接施工工藝《基坑支護(hù)型橫隔式預(yù)應(yīng)力混凝土管樁制作施工工法》的施工工藝是：預(yù)制混凝土橫隔-綁扎管樁鋼筋籠-嵌入橫隔預(yù)制塊-合攏鋼模-張拉預(yù)應(yīng)力筋-離心法生產(chǎn)-蒸汽養(yǎng)護(hù)-放張預(yù)應(yīng)力筋-運(yùn)至工地-測(cè)量放線-沉樁-焊接樁頂錨筋-施工壓頂環(huán)梁及支撐。

⒈橫隔鋼筋綁扎后放入專(zhuān)用鋼模，按管樁C60混凝土配合比制作橫隔預(yù)制塊，單片橫隔100毫米或75毫米厚。⒉綁扎管樁鋼筋籠，先預(yù)應(yīng)力縱筋，再安裝螺栓箍。預(yù)應(yīng)力筋和螺旋箍筋焊接點(diǎn)的強(qiáng)度損失不得大于該材料標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的5%，松脫的焊點(diǎn)應(yīng)用鋼絲綁扎。鋼筋籠按標(biāo)準(zhǔn)圖設(shè)計(jì)型號(hào)。⒊安裝橫隔預(yù)制塊，將其連接筋Ф8綁扎于管樁主筋上，然后安裝帽箍板及其錨筋。先張法模外張拉預(yù)應(yīng)力筋，采用張拉應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力筋伸長(zhǎng)值雙控。⒋采用澆灌機(jī)對(duì)混凝土均勻布料，離心法生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，離心工藝成型應(yīng)按慢速、中速、高速三個(gè)階段進(jìn)行，以保證混凝土密實(shí)與壁厚均勻。管樁長(zhǎng)度按設(shè)計(jì)。然后蒸汽養(yǎng)護(hù)室常壓蒸養(yǎng)，按預(yù)養(yǎng)、升溫、恒溫、降溫四個(gè)階段進(jìn)行，升溫速率每小時(shí)不宜超過(guò)25攝氏度，恒溫溫度不宜超過(guò)90攝氏度。⒌放張拉預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，與管樁相同條件養(yǎng)護(hù)的混凝土試件的抗壓強(qiáng)度不得低于40兆帕。⒍管樁編號(hào)后用汽車(chē)運(yùn)輸至工地，并按要求碼放。材料設(shè)備機(jī)具設(shè)備材料材料設(shè)備材料圓環(huán)形混凝土橫隔預(yù)制塊，各型PHC、PC、PTC預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，根據(jù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工圖，按國(guó)標(biāo)03SG409《預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》或省標(biāo)2002浙G22《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》選用。

機(jī)具設(shè)備預(yù)應(yīng)力混凝土管樁離心法生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備，靜力壓樁機(jī)，質(zhì)量檢測(cè)工具等。

質(zhì)量控制質(zhì)量控制《基坑支護(hù)型橫隔式預(yù)應(yīng)力混凝土管樁制作施工工法》的質(zhì)量控制要求如下：⒈橫隔式預(yù)應(yīng)力管樁生產(chǎn)的質(zhì)量要求①水泥應(yīng)采用強(qiáng)度等級(jí)不低于42.5級(jí)，其質(zhì)量應(yīng)符合相關(guān)國(guó)標(biāo)的規(guī)定。②粗骨料應(yīng)采用碎石，PHC與PC樁的碎石最大粒徑不應(yīng)大于25毫米，PTC樁的碎石最大粒徑不應(yīng)大于20毫米，細(xì)骨料宜采用潔凈的中粗砂，細(xì)度模數(shù)為2.3~3.4。粗細(xì)骨料的質(zhì)量均應(yīng)符合相關(guān)國(guó)標(biāo)的規(guī)定。③鋼材包括預(yù)應(yīng)力筋、螺旋筋、錨固筋、端帽板的質(zhì)量均應(yīng)符合相關(guān)國(guó)標(biāo)的規(guī)定。④圓環(huán)形橫隔預(yù)制塊預(yù)制應(yīng)尺寸準(zhǔn)確，硬化后與管樁的鋼筋籠綁扎牢固。⑤管樁離心法生產(chǎn)時(shí)兩端帽板處的混凝土應(yīng)特別注意密實(shí)，管樁的混凝土強(qiáng)度等級(jí)必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求。⒉橫隔式預(yù)應(yīng)力管樁沉樁的質(zhì)量要求①管樁的接樁采用樁端帽板焊接法，直觀無(wú)氣孔、無(wú)焊瘤、無(wú)裂縫，焊縫應(yīng)連續(xù)飽滿(mǎn)，其外觀質(zhì)量應(yīng)符合二級(jí)焊縫的要求。②靜壓沉樁的終壓標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)樁端設(shè)計(jì)標(biāo)高為主控制，沉樁終壓力作參考。管樁頭部應(yīng)錨入壓頂環(huán)梁50毫米。安全措施安全措施施工單位采用《基坑支護(hù)型橫隔式預(yù)應(yīng)力混凝土管樁制作施工工法》施工時(shí)，除應(yīng)執(zhí)行國(guó)家、地方的各項(xiàng)安全施工的規(guī)定外，尚應(yīng)遵守注意下列事項(xiàng)：⒈生產(chǎn)制作預(yù)應(yīng)力管樁的機(jī)械設(shè)備定期按設(shè)備維修保養(yǎng)制度進(jìn)行維修保養(yǎng)。⒉張拉預(yù)應(yīng)力筋作業(yè)時(shí)，操作應(yīng)平穩(wěn)、均勻，兩端不得站人。在測(cè)量鋼絲的伸長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)先停止拉伸，人員必須站在側(cè)面操作。⒊預(yù)應(yīng)力管樁的吊運(yùn)機(jī)械應(yīng)按規(guī)程操作，嚴(yán)禁起吊運(yùn)輸管樁的下方站人。鋼絲繩及繩卡應(yīng)經(jīng)常檢查保證牢固。⒋管樁需疊層堆放時(shí)，一般不超過(guò)2層，可梅花型疊接，應(yīng)按圖6所示兩支點(diǎn)位置放在墊木上。底層管樁外緣的墊木處用木楔塞緊，防止?jié)L落傷人。圖6管樁兩支點(diǎn)位置圖注：L為樁節(jié)長(zhǎng)度。⒌預(yù)應(yīng)力管樁沉樁時(shí)，非操作人員應(yīng)離機(jī)10米以外，起重機(jī)的起重臂下，嚴(yán)禁站人。接樁時(shí)，上一節(jié)應(yīng)提升350~400毫米，此時(shí)，不得松開(kāi)夾持板。壓樁時(shí)，應(yīng)按樁機(jī)技術(shù)性能表作業(yè)，不得超載運(yùn)行。操作時(shí)動(dòng)作不應(yīng)過(guò)猛，避免沖擊。環(huán)保措施環(huán)保措施施工單位采用《基坑支護(hù)型橫隔式預(yù)應(yīng)力混凝土管樁制作施工工法》的環(huán)保措施如下：⒈根據(jù)施工總平面圖在施工現(xiàn)場(chǎng)四周設(shè)置一封閉的圍墻及大門(mén)，將現(xiàn)場(chǎng)與外界隔離。⒉在現(xiàn)場(chǎng)出入口處設(shè)置汽車(chē)沖洗臺(tái)及污水沉淀池，對(duì)開(kāi)出車(chē)輛進(jìn)行沖洗，做到車(chē)輛不帶泥沙出場(chǎng)。安排工人每天進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)衛(wèi)生清理，做到整潔有序，無(wú)污水、污物出口暢通、不積水、不發(fā)臭、不污染周?chē)h(huán)境。⒊施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)盡可能地將表層硬化，減少粉塵影響。⒋采用靜壓法沉樁，便于控制標(biāo)高，又符合環(huán)保要求，無(wú)噪聲污染。⒌管樁下端開(kāi)口，以便于沉樁時(shí)土柱內(nèi)塞，部分消除擠土影響。

效益分析效益分析《基坑支護(hù)型橫隔式預(yù)應(yīng)力混凝土管樁制作施工工法》的效益分析如下：橫隔式預(yù)應(yīng)力混凝土管樁應(yīng)用于軟土基坑圍護(hù)的主要特點(diǎn)是造價(jià)低與施工方便，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)以同樣的軟土地質(zhì)條件與同樣的挖深及相同的支撐系統(tǒng)（見(jiàn)圖7），與沉管灌注樁及鉆孔灌注樁的造價(jià)對(duì)比如表1。圖7基坑圍護(hù)剖面與地質(zhì)條件（尺寸單位:米）說(shuō)明：按土壓力作用下等值梁法計(jì)算所得樁墻沿坑周內(nèi)力彎矩為351千?！っ?米，管樁按間距@800，單樁內(nèi)力為281千?！っ住１碇兴蠱k、Muk為普通預(yù)應(yīng)力管樁，但橫隔式預(yù)應(yīng)力管樁則Mk、Muk均提高約20%，故滿(mǎn)足要求。

注：施工費(fèi)用以2005~2006年施工材料價(jià)格計(jì)算應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例《基坑支護(hù)型橫隔式預(yù)應(yīng)力混凝土管樁制作施工工法》的應(yīng)用實(shí)例如下：⒈“名仕嘉景苑”居住小區(qū)地下室基坑圍護(hù)工程“名仕嘉景苑居住小區(qū)"位于寧波市科技園區(qū)內(nèi)，北臨已建成使用的圍海公司多層住宅，西靠楊木楔路，南臨江南公路，東臨浙大軟件學(xué)院大樓。該工程地下室一層，最大挖深5.70米，地上15層、11層，工程樁為預(yù)應(yīng)力混凝土管樁。地質(zhì)條件屬軟土地基，從上至下分別為：松散狀素填土、軟可塑的黏土、流塑狀的淤泥質(zhì)黏土、流塑狀的淤泥、流塑狀的淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，基坑開(kāi)挖面為淤泥?；訃o(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單位-浙江省巖土基礎(chǔ)公司，業(yè)主單位-世紀(jì)華豐控股有限公司。基坑圍護(hù)樁采用橫隔式預(yù)應(yīng)力管樁PC-AB600（100）-15米（單節(jié)），間距@800，樁頂放坡1.5米高，支撐系統(tǒng)為鋼筋混凝土對(duì)撐、角撐結(jié)合樁頭的壓頂環(huán)梁。該基坑開(kāi)始施工為2004年冬天，小區(qū)于2006年竣工。基坑開(kāi)挖后，各項(xiàng)監(jiān)測(cè)結(jié)果正常?；訃o(hù)周長(zhǎng)310米，與沉管灌注Ф500@650相比，節(jié)約造價(jià)約19萬(wàn)元。⒉“紫郡”居住小區(qū)K6A地下室基坑圍護(hù)工程“紫郡居住小區(qū)”K6A地下室基坑工程位于寧波市鄞州區(qū)誠(chéng)信路北側(cè)，東側(cè)為排洪河道-甬新河，西側(cè)與北側(cè)均為規(guī)劃道路。鄞州區(qū)地貌為濱海淤積平原。該工程地質(zhì)條件屬軟土地基，土層性質(zhì)很差，詳見(jiàn)圖7所