预应力混凝土管桩在生物池软基处理中的应用分析

摘 要：当前，随着我国城镇化和工业化进程的加快，需要处理的污水量大幅增加，各地的污水处理厂也随之增加。而污水处理厂的建设，对地质条件有着较高的要求，要求其地质条件必须满足相应的要求。在本文中，笔者结合某污水处理厂建设工程，分析了预应力混凝土管桩在生物池软基处理中的实际应用。

关键词：预应力；混凝土管桩；生物池；软地基

随着我国城市人口数量的增加，以及工业化进程的加快，我国污水处理厂的建设也快速增加。而污水处理厂生物池在建设过程中，经常会碰到软弱地基的状况；在这种状况下，池体会产生抗浮问题。在本文中，笔者通过分析预应力混凝土管桩在生物池中的应用，找到了该问题的解决办法。

1 工程概况

按照地质等级划分，云南某污水处理厂处于Ⅰ区和Ⅱ区。其中，在Ⅰ区，地面7m深度以下的地基主要是第四系中的表土层和冲积层；而在Ⅱ区，工程的地质条件更差，主要是第四系全新统古河道淤积层和表土层，其厚度超过了8m。

经过精确测算，工程的水泵房、生物池和沉淀池等部分工程需要进行桩基处理，以满足相应的设计要求。在本文中，笔者主要介绍预应力混凝土管桩在生物池软基处理中的实际应用。

2 预应力混凝土管桩的设计和沉桩方法比较分析

2.1 预应力混凝土管桩的设计

该污水处理厂生物池平面呈现的是矩形，其长度为108m，而其宽度为78m，深度为8m，厚度为0.3m。而生物池底座在I区层粉质粘土层上。为了满足污水处理的需要，生物池抗浮设计的水位标高为3.7m，但生物池抗浮水位下深埋标高达到5.5m。这也就是说，生物池的自身重量无法满足污水处理的抗浮要求。

经过相关的测算，该生物池基础采用的宽度为4m，长度分别为9m和10m的两种预应力混凝土管桩。在预应力管桩的顶部，建筑一定深度的填芯钢筋混凝土，然后再把预应力混凝土管桩沉入生物池内。

2.2 沉桩方法比较和设备的选择

沉桩方法的确定：

当前，预应力混凝土管桩主要有两种施工方法，一种是锤击法，另外一种是静压法。其中，锤击法是以柴油锤为主，施工比较灵活，对地基耐压力的要求也比较低，而施工设备进出现场容易，施工进度也比较快。而静压法主要是利用液压静压桩机本身的重量作为反作用力，通过克服压桩中所产生的土的阻力和侧壁摩阻力，把桩体压入土中。该种施工方法的主要优点是：震动小、沉降速度均匀，且无污染、无噪音。

本工程虽在郊区，但由于距离周边的工厂和居民区比较近，因此，要合理安排压桩时段，避免给周围工厂和居民区造成影响。由于压桩作业主要在白天进行，因此不宜采用锤击法，而应采用静压法。

2.3 施工顺序和原则

该生物池的东侧紧靠该污水处理厂的综合办公楼，其它方位的施工场地比较开阔。因此，预应力混凝土管桩的沉降施工，应按照以下的施工顺序进行：对于施工场地比较开阔的区域，应从中间向四周扩展的方式施工，从邻近建筑物的一侧开始施工，然后在逐渐靠近综合办公楼。

而在沉降施工过程中，应严格遵守“先密后稀、先深后浅、先长后短”的施工原则。

3 预应力混凝土管桩的沉桩施工

3.1 沉桩准备

预应力混凝土沉桩准备工作主要包括：①做好技术方面的准备工作，并对相关的人员进行安全、技术和工期较低；②在沉桩之前，应把施工所需要的管桩等材料采购齐全；③确保施工现场水源、电源等满足施工要求，而架设的电源线等需满足安全要求；第四，进行桩机的组装、验收等。

3.2 混凝土管桩验收、起吊与堆放

（1）预应力混凝土管桩的尺寸、外观质量检查。管桩的尺寸偏差应控制在一定的范围内，而其粘皮、麻面面积不能够大于桩外面积的0.5%；桩体表面不能出现断筋、露筋和脱头等状况；磕损深度不能超过10mm；不能有纵向和环向裂缝等。

此外，如果预应力为钢丝，则滑脱钢丝和断丝的数量不能超过总数量的4%。

（2）关于管桩的起吊，应采用两点起吊的方式。

（3）在装卸管桩时，应做到轻起轻放，不能抛掷和碰撞，并进行固定处理，防止出现滚落，确保调运过程的平稳。

（4）在管桩运输过程中，应在桩下垫木位置设置两道支承点，而同一层的两道垫木顶面应该保持在同一水平面上；而如果是重叠堆放，则各层应当均匀设置垫木，并确保垫木上下对齐。

（5）而关于堆放地点，应选择坚实和平整度比较高的地方，最下层与地面接触的垫木应当加宽。

3.3 管桩沉降施工工艺

预应力混凝土管桩的施工工艺为：平整场地放样桩位放点桩机的就位收压移机安装填芯钢筋混凝土填芯混凝土的浇筑重复循环以上步骤。

其中，定位放样前需要确定施工的范围，然后放出定位轴线以及相关的控制点；对于控制点，应尽可能设置在远离沉桩区域的地方，并采取一定的紧固措施，钻机就位。

而吊桩是指用吊车把施工所需的桩体从桩堆中吊起，然后水平吊运到桩架的附近，然后用桩机上的起桩钩把桩吊运到位。在吊桩过程中，最需要注意的问题是吊起的速度问题，要合理控制吊起的速度。

3.4 沉桩施工作业

（1）在沉桩时，应使用两台相同的经纬仪交叉检查桩身的垂直度，桩体的下沉和桩体的校正工作应同时进行，从而有效避免由于桩身的倾斜桩身发生损坏。因此，如果生物池的地基比较软弱，则初打时，其下降量通常会比较大，随着桩下沉深度的加深，起锤的高度可适当增加。

在沉桩过程当中，应密切关注周围建筑物的是否出现上升或者沉降的现象，而具体的做法是，在周围的建筑物上设置一定的观察点，然后再设置一定的基准点，观察建筑物的上升情况。

（2）在沉桩过程中，如果出现下列情况之一的，则应停止沉桩，采取措施后方可继续沉桩：①桩架出现晃动或者倾斜；②附近的地面出现严重的隆起；③桩头出现破碎或者桩身开裂；④桩身突然出现倾斜或者在锤击时，出现严重的回弹现象；⑤贯入度出现急剧的变化，或者打桩机的振幅出现异常。

3.5 送 桩

经过相应的抗浮计算，该生物池地基采用的是一根桩长度就可以满足其池体的抗浮要求。

为确保混凝土能够达到设计规定的标高，施工方决定采用送桩器进行送桩。其中，送桩器是采用钢板制作的，在送桩过程中，其遇到的阻力通常不大，因此较易拔出，可通过静压的方式有效地把桩送到指定的位置，且能够重复循环使用。

3.6 填芯混凝土施工

在填芯混凝土施工之前，应对管桩进行相应的检测。在完成沉桩检测后，如果沉桩检测合格，才能按照相应的设计要求安装填芯钢筋，还有桩端锚筋和灌注填芯混凝土。一般情况下，填芯混凝土的标高应比生物池相应部位的底板混凝土高上一级。

此外，桩端、桩端锚筋和填芯钢筋等均应伸入生物池底板，底板混凝土在混凝土浇筑完成之后，经过一段时间凝固，自会和管桩形成一个整体。

4 结 语

在本文中，笔者结合具体的工程案例，详细分析了预应力混凝土管桩在生物池基础处理中的实际应用，从而成功解决了生物池体抗浮的问题。相比其他的生物池软基处理方法，预应力混凝土管桩处理方法具有速度快、质量上乘和效果好等诸多优点。通过实际的工程运用，该方法的应用前景非常广阔，非常值得推广使用。

参考文献

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