靜壓預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工質(zhì)量與安全控制措施探討

摘 要：本文結(jié)合靜壓高強預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的施工特點，針對其施工質(zhì)量和施工安全技術(shù)問題進行了詳細(xì)探討，并介紹了施工實踐過程中如何采取一些具體措施來控制施工質(zhì)量和施工安全，對靜壓高強預(yù)應(yīng)力混凝土管樁樁基檢測分析進行了詳細(xì)闡述總結(jié)。

關(guān)鍵詞：靜壓預(yù)應(yīng)力混凝土管樁；質(zhì)量控制；安全控制；樁基檢測

中圖分類號：TU757.4

文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1008-0422（2009）06-0200-02

1引言

靜壓高強預(yù)應(yīng)力薄壁管樁由于具有施工環(huán)境整潔無排污、單樁承載力直觀、質(zhì)量穩(wěn)定、施工效率高、工期短、噪音低、造價低和無震動等特點，越來越被設(shè)計院、業(yè)主和廣大工程技術(shù)人員重視和采用，已在很多地區(qū)得到廣泛應(yīng)用。然而，資料和工程實踐表明，由于高強預(yù)應(yīng)力薄壁管樁的高脆性和樁基地質(zhì)的不確定性，由此也引發(fā)了許多施工質(zhì)量和安全技術(shù)問題，本文結(jié)合靜壓高強預(yù)應(yīng)力管樁的施工特點，針對這些問題進行了探討。

2工程實例

湖南芷江某住宅小區(qū)工程總建筑面積38200m²，為5～7層多層住宅，結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。

本工程采用靜壓預(yù)應(yīng)力高強度混凝土管樁（PHC），其中5#樓基礎(chǔ)PHC管樁共347根。（ZH-1.3）樁型號：PHC-400(95)-AB-CB-C80-L（樁長），配十字型樁尖，具體力學(xué)參數(shù)見表1。樁端持力層為⑤層粉質(zhì)粘土層，樁進入⑤層土深度不小于6.0m，試樁報告提供的單樁承載力特征值為1000kN。

2預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁管樁常見質(zhì)量問題分析

預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁管樁在樁壓入過程中，以樁基本身的重量和配重作為反作用力，克服壓樁過程中的樁側(cè)摩阻力和樁端阻力，當(dāng)管樁在豎向靜壓力作用下沉入土中時，樁周土體發(fā)生急速而激烈的擠壓，土中孔隙水壓力急劇上升，土的抗剪強度大大降低，樁身很容易下沉。

靜壓管樁基礎(chǔ)的施工質(zhì)量雖然較沉管灌注樁、錘擊樁等施工方法穩(wěn)定，但由于其工序多、涉及面廣，在全過程中，稍有不慎或把關(guān)不嚴(yán)，就會造成質(zhì)量事故或質(zhì)量隱患，教訓(xùn)也是屢見不鮮的。影響樁基施工質(zhì)量的因素有多方面，如：地質(zhì)勘探資料的局限性、地質(zhì)情況的不可預(yù)見性、樁身的高脆性、樁身材料預(yù)制或壓樁施工管理不完善等。

因此，靜壓管樁樁基工程的施工應(yīng)全面考慮各種可能影響因素，細(xì)致地做好各項事前控制工作，將隱患扼殺在搖籃中，同時也有利于工程進度和造價的控制。

3靜壓高強預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)及質(zhì)量控制

3.1靜壓管樁施工工藝流程

定樁位（測量、編號、復(fù)合）→壓樁機到位（確定型號、標(biāo)定技術(shù)參數(shù)）→吊樁、對中（控制吊點、垂直度）→焊樁尖（查焊接）→壓第一節(jié)樁（確保樁垂直度）→焊接接樁（查電焊工資質(zhì)、焊條、焊序、焊接層數(shù)、質(zhì)量、自然冷卻時間等）→壓第N節(jié)樁（進行全過程測量、調(diào)控）→送樁、終樁（對送樁壓力與標(biāo)高進行雙控）→移機（地壓耐力、壓樁順序）→截樁（鋸樁器截割）→記錄、 核查壓樁及樁基檢測相關(guān)資料。

3.2靜壓高強預(yù)應(yīng)力管樁施工

施工單位安排1臺YZ-160型靜力壓樁機和QY-16 t吊車各1臺，并配置2臺二氧化碳?xì)怏w保護電焊機進場施工。施工管理人員和作業(yè)工人配制齊全并全部就位。業(yè)主和監(jiān)理成立5人監(jiān)督小組，對壓樁過程進行全程跟蹤，并對每根樁的樁身質(zhì)量、沉樁和收樁過程進行旁站檢查。

沉樁過程中，粉質(zhì)粘土層中有一層1m左右厚含礫中粗砂，當(dāng)樁頭進入后，力表讀數(shù)便快速上升，并且機身開始抖動，有少部分樁出現(xiàn)斷樁。后來通過加大樁機配重，并在遇礫砂層時及時調(diào)整靜力，采取忽停忽壓的沖擊施壓法，使樁緩慢下沉穿透礫砂層。另外，有一部分場地⑤層土起伏較大，當(dāng)樁頭遇巖層壓力加大、使樁的側(cè)向受力加大時，側(cè)向受力會造成樁頭突然折斷。針對這種情況，施工人員采取相應(yīng)措施，要求主機在樁頭接近⑤層土?xí)r放慢沉樁速度，當(dāng)壓力表值快速上升時及時調(diào)低壓力，用較小壓力反復(fù)壓平樁頭土層，待樁頭進入⑤層土后，再加壓力值至終壓值。

3.3靜壓高強預(yù)應(yīng)力管樁施工質(zhì)量控制措施

3.3.1壓樁前的質(zhì)量控制

1）審核施工方案。主要看其施工人員配備及持證上崗情況；選用的壓樁機型是否符合場地地質(zhì)情況、是否符合設(shè)計圖紙中選用的管樁規(guī)格及單樁豎向極限承載力的要求；壓樁順序安排是否符合建筑樁基有關(guān)技術(shù)規(guī)范要求；質(zhì)量、安全、控制措施是否到位等。

2）現(xiàn)場檢查壓樁機是否安裝調(diào)試好，油壓表是否按期檢測，配重是否滿足大于1.2～1.5倍單樁豎向極限承載力的要求，是否會產(chǎn)生沉機、走位等現(xiàn)象；邊樁、角樁是否有足夠壓樁位置和是否會對鄰近建筑物產(chǎn)生側(cè)向擠壓影響；施工現(xiàn)場架空和地下障礙物是否已經(jīng)處理。

3）管樁進場時應(yīng)檢查其出廠合格證、檢驗報告和產(chǎn)品說明按不同規(guī)格、長度及施工順序合理堆放在堅實平整的地上（一般宜單層堆放，疊層堆放時不得超過4層），并采用可靠的防滾、防滑措施。

4）檢查電焊條、焊絲、樁尖等其他進場材料質(zhì)量證明文件，并現(xiàn)場核對實物。

5）復(fù)核軸線、樁位、控制標(biāo)高的準(zhǔn)確性。樁位復(fù)測允許存在偏差值，單樁為10 mm，全樁為20mm。樁位可用打人短鋼筋、系上紅色膠帶和灑一圈白石灰水來做醒目標(biāo)志。

6）正式壓樁前應(yīng)組織設(shè)計、地質(zhì)、建設(shè)、監(jiān)理、質(zhì)監(jiān)和施工等單位在現(xiàn)場共同進行工藝性試壓樁，以確定持力層強度、樁長、終壓值、復(fù)壓次數(shù)和復(fù)壓時沉降量等收樁標(biāo)準(zhǔn)的重要參數(shù)。

3.3.2壓樁過程中的質(zhì)量控制

1）樁在起吊時應(yīng)保持平穩(wěn)，保護樁身質(zhì)量，避免砸、撞、拖造成斷裂，起吊時同時檢查樁身有無裂紋，是否完好，對斷裂樁進行報廢處理，樁在現(xiàn)場翻運后堆放平整。

2）應(yīng)嚴(yán)格按照施工方案及有關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求進行施工。施工順序應(yīng)考慮群樁的擠土效應(yīng)，一般不同的樁基應(yīng)先深后淺、先大后小、先長后短；同一單體建筑或全樁承臺應(yīng)先施壓場地中央的樁，后施壓周邊的樁；當(dāng)毗鄰其他建筑物時，由毗鄰建筑物向另一方向施壓；如周圍為基坑的支護時，其支護結(jié)構(gòu)應(yīng)在主體樁施工完成后再行施工。

3）第一節(jié)樁吊樁到位后應(yīng)核對其樁心是否對準(zhǔn)樁位中心，若地面土體被樁機碾壓變形導(dǎo)致樁位標(biāo)識位移時，應(yīng)重新拉軸線確定樁位。

4）當(dāng)管樁插入地面1m左右或接樁時施工人員應(yīng)利用樁機駕駛室現(xiàn)地面垂成90°角的側(cè)面進行觀察，調(diào)整好樁的垂直度，垂直度偏差不宜大于0.5%。在施壓樁過程中決不允許用樁機拖樁來調(diào)整樁位和垂直度，以免造成樁傾斜、折斷，從而影響成樁的質(zhì)量。

5）為防止由于樁管內(nèi)水滲入至持力層使其風(fēng)化巖巖體軟化，發(fā)生管樁承載力下降、沉降加大的現(xiàn)象，焊接樁尖時焊縫應(yīng)飽滿連續(xù)，并在第一次接樁前向下節(jié)管樁內(nèi)灌人1.2 m～1.5 m高的素混凝土。

6）管樁對接前應(yīng)用鋼刷將上下端板清刷干凈，用導(dǎo)向箍引導(dǎo)上節(jié)管樁就位，使上下節(jié)順直后才開始施焊。焊接時，宜先在坡口圓偶周上對稱點焊4 ~6個點固定，拆除導(dǎo)向箍后再行施焊， 焊接層數(shù)不得少于二層，并且焊縫應(yīng)飽滿連續(xù)， 焊好后應(yīng)自然冷卻8min以上方可施壓，嚴(yán)禁用水冷卻和焊接后立即施壓。

7）沉樁過程中應(yīng)根據(jù)地質(zhì)資料和設(shè)計圖紙要求進行控制。沉樁速度不能過快，一般控制在每分鐘1.8m左右為宜；沉樁過程中，當(dāng)樁尖遇到硬土層或砂層而發(fā)生沉樁阻力突然增大時，可采取忽停忽壓的沖擊施壓法，使樁緩慢下沉直至穿透硬土或砂層。當(dāng)遇到持力層巖面起伏較大時，可采用調(diào)整靜壓力或反復(fù)施壓法使樁尖逐漸進入巖層內(nèi)，然后再加大靜壓力，這樣就可以避免樁頭側(cè)向受力較大而發(fā)生斷樁現(xiàn)象。沉樁過程中除接樁停留外宜連續(xù)施壓，接樁停留時間也不宜大于30min。

8）在沉樁過程中如果壓力值突然下降、沉降量突然增大或樁身污染傾斜、跑位，可能是斷樁。對于配置封口型樁尖的管樁，可通過吊線垂丈量樁長或吊低壓照明燈直接觀察來判斷是否斷樁。沉樁過程中如有斷樁、樁身混凝土出現(xiàn)裂縫、地面隆起、鄰樁上浮或壓樁至設(shè)計樁長但仍未達到收樁的終壓值要求，或終壓值滿足收樁要求但樁長不能達到設(shè)計要求時，應(yīng)與設(shè)計、地質(zhì)等有關(guān)單位人員聯(lián)系，分析原因采取相應(yīng)措施處理后方可繼續(xù)壓樁。壓樁時如遇地下障礙物，可根據(jù)其深度分別采用除障、引孔、避讓等措施解決。

10）壓樁過程中應(yīng)采用水準(zhǔn)儀定點、定入、定儀器，對已完成的樁點標(biāo)高及時測量，待壓樁全面完成后，再行復(fù)測，如兩次測量差大于20mm，表明浮樁較嚴(yán)重，必須復(fù)壓。

11）壓樁時應(yīng)合理配制樁長，盡量使同一承臺樁接頭位置相互錯開，并避免接樁時樁尖處于礫砂層內(nèi)。截斷后的短樁被重新利用時其長度不宜小于3m，同時要認(rèn)真檢查其是否有裂縫，當(dāng)需要送樁時，送樁深度不宜大于2 m。

12）沉樁過程中應(yīng)認(rèn)真觀察壓力表讀數(shù)，做好原始數(shù)據(jù)紀(jì)錄。應(yīng)記錄所壓樁號、節(jié)數(shù)，每節(jié)配樁長度，每節(jié)樁壓力表的讀數(shù)和穩(wěn)壓時貫人度、終壓值等，以判斷樁的質(zhì)量和承載力，防止錯壓、漏壓現(xiàn)象發(fā)生。

13）收樁是整個壓樁過程的關(guān)鍵，應(yīng)嚴(yán)格按照工藝試樁確定的收樁標(biāo)準(zhǔn)要求進行。一般情況下，樁長應(yīng)達到設(shè)計圖紙要求，終壓值略高于2倍單樁承載力特征值，然后利用2倍單樁承載力特征值進行3～5次復(fù)壓，每次持荷時間 1min～2 min，其最后兩次沉降量總和應(yīng)小于設(shè)計要求或小于5mm。

3.3.3基坑開挖階段的質(zhì)量控制

基坑開挖時可根據(jù)樁的分布密度，利用不同型號的挖掘機與人工挖土相結(jié)合的方法進行。挖土過程中機械設(shè)備嚴(yán)禁靠近樁身；深基坑壓樁完成2周以后才允許開挖，并應(yīng)采取分層、均勻、對稱方法開挖，及時去除樁間土；嚴(yán)禁將土堆放在基坑邊坡附近，以減少樁側(cè)土的側(cè)向位移，防止樁位移或折斷。

3.4樁基檢測

樁基檢測采用低應(yīng)變法來判斷樁身完整性，用單樁豎向抗壓靜載試驗確定單樁豎向抗壓極限承載力。抽檢數(shù)量應(yīng)根據(jù)建筑物的重要性、地質(zhì)條件、成樁質(zhì)量可靠性和相關(guān)規(guī)范規(guī)定來確定。一般先取20%以上且不得少于10根有代表性的樁做低應(yīng)變檢測，對于3樁或3樁以下承臺抽檢樁數(shù)不得少于1根。低應(yīng)變檢測完后，應(yīng)根據(jù)其檢測結(jié)果，選擇有代表性的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類樁做靜載；靜載試驗的檢測數(shù)量不應(yīng)少于3根，且不宜少于總樁數(shù)的1%，當(dāng)工程總樁數(shù)在50根以內(nèi)時不應(yīng)少于2根；靜載檢測完后，用Ⅰ類優(yōu)質(zhì)樁、Ⅱ類合格樁的靜載試驗結(jié)果來統(tǒng)計工程樁承載力特征值；對于Ⅲ類有問題的樁應(yīng)進行驗證后酌情處理；Ⅳ類不合格樁必須進行處理。

本工程打樁結(jié)束后，從現(xiàn)場選取3根不同持力層及壓樁力（見表2）的工程樁進行抗壓靜載試驗，最大檢測荷載取二倍單樁承載力特征值，約1500kN。根據(jù)Q--S試驗曲線分析，單樁的抗壓極限承載力均達到1500kN，分析曲線見圖1，同時，抽取13根不同壓樁力的樁進行高應(yīng)變動測，極限承載力均達到設(shè)計要求。

4靜壓管樁施工安全控制措施

建立健全的工程項目有關(guān)安全管理制度，對于所有進場施工人員進行上崗前的安全文明教育和安全技術(shù)交底，并核對特種作業(yè)人員上崗證，具體安全措施如下：

1）樁機安裝完成后，應(yīng)組織相關(guān)人員進行檢查驗收。主要檢查各部件在空載時運轉(zhuǎn)是否自如，有無異常響聲，有無振動破壞現(xiàn)象，配重鐵塊是否鎖緊，并檢查用電沒備是否安裝了漏電保護開關(guān)，電纜是否有亂搭、亂接及拖地現(xiàn)象等。

2）壓樁作業(yè)時，非工作人員須離樁機20m以外：施工人員應(yīng)配齊各就各位，不得隨意串崗或進行與作業(yè)無關(guān)事情；起吊重物時需有專人指揮，且起重臂下嚴(yán)禁站人。

3）起重機其中范圍不得超過起重性能規(guī)定的指標(biāo)。起吊管樁時，索具應(yīng)吊在管樁0.3L（L為管樁長）以上位置，但離樁端必須大于1m；起重機吊樁進入夾持機構(gòu)后，在壓樁開始之前，起吊鋼絲繩必須放松，壓樁時則隨沉樁速度不斷放松，使吊鉤始終處于不受力狀態(tài)，最后通過司索工人工脫鉤，這樣既可以避免拉斷鋼絲繩或拉彎起重機吊臂，又可避免因強行擺臂脫鉤或過長的管樁傾斜造成管樁折斷，從而發(fā)生斷樁從高處倒下的意外事故。

4）接樁焊接用焊機操作時應(yīng)加裝防護罩，并沒有專用有效地線；各種氣瓶應(yīng)作標(biāo)識，氣瓶距明火點10m以上，氣瓶間距必須大于5m；氣瓶必須加防震圈和防護帽，其使用和存放時嚴(yán)禁平放或倒放。

施工完畢的樁頭上面要加蓋，以防行人或雜物等掉入。

5結(jié)束語

綜上所述，在靜壓高強預(yù)應(yīng)力管樁施工過程中，應(yīng)充分考慮各種影響因素，盡可能估計到可能發(fā)生的問題，在其應(yīng)用過程中，只要嚴(yán)格落實現(xiàn)有各項技術(shù)規(guī)范、措施和有關(guān)經(jīng)驗，同時在施工過程中不斷改進提高其技術(shù)應(yīng)用水平，就可以很好地控制靜壓高強預(yù)應(yīng)力管樁施工質(zhì)量和施工安全。

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