靜壓高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在工程中的應(yīng)用

許　峰

摘要：近年來(lái)，靜壓高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PHC）以其造價(jià)低、工期短、有利環(huán)保、保障安全及文明施工的特點(diǎn)在廈門地區(qū)工民建工程建設(shè)中得到了廣泛推廣應(yīng)用。文中介紹了匯景佳園工程靜壓PHC樁的施工技術(shù)、施工質(zhì)量控制。

關(guān)鍵詞：高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PHC）；施工技術(shù)；施工質(zhì)量控制

高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PHC），是由專業(yè)廠家生產(chǎn)，采用先張法預(yù)應(yīng)力和摻加磨細(xì)料、高效減水劑等先進(jìn)工藝，將混凝土經(jīng)離心脫水密實(shí)成型，經(jīng)常壓、高壓兩次蒸汽養(yǎng)護(hù)而制成的一種細(xì)長(zhǎng)空心等截面預(yù)制混凝土構(gòu)件。PHC樁基主要有以下特點(diǎn)：

樁身強(qiáng)度高：PHC樁均采用C80以上的混凝土，采用先張法預(yù)應(yīng)力制作，因而承壓力高，能抵抗較大的抗裂彎矩。具有較強(qiáng)的工作性能，樁身能在嚴(yán)劣的施工環(huán)境下保持完好，大大減少裂樁，斷樁事故的發(fā)生。

PHC樁由具備資質(zhì)的專業(yè)廠家批量自動(dòng)化生產(chǎn)，樁身質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

PHC樁穿透力強(qiáng)，足夠的壓力下，可穿越較厚的砂質(zhì)土層，確保樁端嵌固于較好的持力層。

靜壓施工時(shí)，施工現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)潔，無(wú)污染，噪音低，能保障安全、文明施工，施工工期短。

PHC樁的單樁承載力相對(duì)較高，其環(huán)形截面所耗混凝土量較少，因而單位承載力造價(jià)省。

隨著靜壓PHC樁的廣泛應(yīng)用，對(duì)壓樁施工管理亦提出了相應(yīng)的要求，現(xiàn)僅以匯景佳園靜壓PHC樁施工為例，對(duì)PHC靜壓樁的施工淺作探討。

1 工程概況

匯景佳園工程用地面積3929.53m2，總建筑面積18571.72m2，其中地下建筑面積2650m2。地下一層，主體結(jié)構(gòu)形式為框架-剪力墻體系。

本工程基礎(chǔ)為PHC靜壓樁，樁身砼為C80，管樁頂?shù)奶钚緸镃40。其中：抗拔樁采用PHC500-100-AB型，樁端持力層選在強(qiáng)風(fēng)化層，抗拔樁豎向承壓承載力設(shè)計(jì)值為R=2300KN，壓樁力=設(shè)計(jì)值×1.8為4200KN，實(shí)際施工有效樁長(zhǎng)為19～33m。承壓樁采用PHC500-125-A型，樁端持力層選在強(qiáng)風(fēng)化層，單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值為R=2800KN，壓樁力=設(shè)計(jì)值×1.8為5100KN，實(shí)際施工有效樁長(zhǎng)為20～35m。樁端進(jìn)入持力層大于500MM。

2 工程地質(zhì)分析

①素填土：土層埋深0～4.6m，土層厚度4.0～6.8m，標(biāo)準(zhǔn)貫入3.9擊；②淤泥-淤泥質(zhì)土：土層埋深4.0～6.8m，土層厚度1.6～6.2m，標(biāo)準(zhǔn)貫入2.3擊；③粉質(zhì)粘土-粘土：土層埋深7.7～11.7m，土層厚度1.8～13.8m，標(biāo)準(zhǔn)貫入9.7擊；④淤泥-淤泥質(zhì)土：土層埋深12.5～22.4m，土層厚度0.8～10.9m，標(biāo)準(zhǔn)貫入3.0擊；⑤粉質(zhì)粘土-粘土：土層埋深18.5～23.7m，土層厚度0.3～4.3m，標(biāo)準(zhǔn)貫入9.4擊；⑥凝灰熔巖殘積粘性土：土層埋深19.6～28.7m，土層厚度1.1～12.4m，標(biāo)準(zhǔn)貫入19.1擊；⑦全風(fēng)化凝灰熔巖：土層埋深24.0～40.3m，土層厚度1.5～10.9m，標(biāo)準(zhǔn)貫入36.2擊；⑧強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖：土層埋深27.3～51.2m，土層厚度1.4～15.6m，標(biāo)準(zhǔn)貫入75.9擊；⑨強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖：土層埋深29.7～54.8m，土層厚度2.0～9.7m，反彈；⑩中風(fēng)化凝灰熔巖：土層埋深32.4～51.4m，土層厚度2.48～14.2m，反彈；

3 PHC樁施工技術(shù)

3.1 樁機(jī)施工設(shè)備選擇

壓樁機(jī)：1臺(tái)，機(jī)重530噸，型號(hào)ZYJ－500； Co2氣保焊機(jī)：2臺(tái)，型號(hào)KRI350；割樁器：2臺(tái)；吊車：16噸，1臺(tái)；全站儀：1臺(tái)，型號(hào)DZQ22-D；水準(zhǔn)儀：1臺(tái)，型號(hào)DS3-2；經(jīng)緯儀：1臺(tái)，型號(hào)DSZ2

ZYJ－500液壓靜力壓樁機(jī)技術(shù)參數(shù)：

壓樁力、壓樁速度：額定壓樁力5000KN，最大壓樁速度：2.2m/min，最小壓樁速度:0.75m/min

壓樁行程、行走距離：一次壓樁行程：2.0m，一次行走距離：縱向3.6m，橫向0.6m，每次轉(zhuǎn)角:18.9度

適應(yīng)樁型：方樁：口400～口550mm，管樁：Ф350～Ф550mm

邊樁距離:0.65m，角樁距離:1.00m

吊機(jī)起重量：12T，吊機(jī)變幅力矩：600KN.m

該樁機(jī)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試打樁，可以滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2 壓力控制標(biāo)準(zhǔn)

承壓樁以壓樁力控制為主，樁長(zhǎng)控制為輔，抗拔樁以壓樁力及樁長(zhǎng)雙控，在達(dá)到設(shè)計(jì)壓力值的基礎(chǔ)上復(fù)壓三次累計(jì)沉降量不大于2cm方可收壓。

3.3 樁長(zhǎng)選配

PHC樁作為端承樁，在持力層起伏變化較大的地質(zhì)情況下沉樁時(shí)，配樁合理與否對(duì)于節(jié)約樁材、降低施工成本、方便施工十分重要。由于持力層截面變化較大，樁長(zhǎng)的選配有一定的困難，雖然PHC樁具有可靈活選用樁長(zhǎng)的特點(diǎn)（樁長(zhǎng)為6～14米），但節(jié)長(zhǎng)仍為定尺寸生產(chǎn)，配樁過(guò)長(zhǎng)將造成浪費(fèi)，露出地面會(huì)給樁機(jī)移動(dòng)帶來(lái)不便且易受外界因素應(yīng)力導(dǎo)致斷樁，配樁過(guò)短會(huì)造成接樁困難、接樁質(zhì)量不易保證，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震也極為不利甚至整根樁報(bào)廢。樁長(zhǎng)的選配通常考慮：

詳細(xì)分析地質(zhì)資料，草劃出持力層標(biāo)高變化曲線圖，詳細(xì)了解持力層分布情況是合理選配樁的前提條件，依據(jù)持力層標(biāo)高變化曲線圖，確定理論配樁長(zhǎng)度，作為樁材定貨和試打樁的依據(jù)，然后再依照沉樁情況進(jìn)行區(qū)域樁長(zhǎng)調(diào)整。遇有地質(zhì)情況復(fù)雜時(shí)或局部地質(zhì)變化較大時(shí)，應(yīng)逐根進(jìn)行相鄰樁的樁長(zhǎng)調(diào)整。

本工程地貌相對(duì)標(biāo)高約為-1.900，樁頂相對(duì)標(biāo)高為-9.350～-1.700，且大部分樁頂標(biāo)高處于-6.400～-5.550之間，配樁時(shí)根據(jù)地質(zhì)情況并扣除設(shè)計(jì)樁頂?shù)阶匀坏仄旱母叨群侠碚{(diào)配。在所有樁基施工過(guò)程中極少出現(xiàn)樁頭外露或配樁過(guò)短的情況，比較理想。

3.4 樁材運(yùn)輸、堆放和檢查

因PHC樁橫向剛度較脆弱而不能受強(qiáng)烈的撞擊或振動(dòng)，故當(dāng)運(yùn)輸或堆放不適時(shí)，易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫；同時(shí)在反復(fù)施壓產(chǎn)生的拉、壓力作用下，裂縫會(huì)有所發(fā)展并造成樁身破損。

管樁采用平板拖車由管樁廠運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)卸下堆放，此時(shí)樁身強(qiáng)度須達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值100%，堆放地點(diǎn)根據(jù)壓樁情況和有利于施工的原則進(jìn)行堆放，堆放場(chǎng)地應(yīng)平整、堅(jiān)實(shí)，排水良好，樁應(yīng)按規(guī)格、樁號(hào)分層疊置，堆放層數(shù)不超過(guò)二層，先用的樁堆放在上層，后用的樁堆放在下層。

所有的管樁進(jìn)場(chǎng)時(shí)及靜壓入土前都要進(jìn)行樁身外觀質(zhì)量、尺寸的檢查，決不讓一根有缺陷的樁在工程中使用。

3.5 樁身位移與樁頂上浮的防治

PHC樁作端承樁并承受較大荷載時(shí)，對(duì)樁頂上浮和樁身位移等要求較高。本工程采用封閉式十字樁尖，管樁排土系數(shù)為1.0，為全排土樁，故在沉樁時(shí)采取了必要的防治樁頂上浮、樁身位移和擠土的措施。每根樁入土前均采用全站儀進(jìn)行定位校核，對(duì)擠土效應(yīng)集中區(qū)采取鉆孔取土與限制打樁數(shù)量的措施，釋放、緩解土體應(yīng)力，以盡量減少擠土效應(yīng)。

3.6 截樁

由于PHC樁樁身較脆，在受到強(qiáng)烈撞擊時(shí)，易產(chǎn)生貫穿性縱向裂縫，影響樁的使用，所以在沉樁完畢及土方開(kāi)挖過(guò)程中需截除多余樁身時(shí)，嚴(yán)禁采用大錘敲砸或機(jī)械鉤、拱、撞的方式斷樁，且在土方施工過(guò)程中每臺(tái)機(jī)械均須安排專人進(jìn)行指揮，對(duì)樁位及樁深向機(jī)械手及時(shí)進(jìn)行交底及交流，確保樁身不被破壞，截樁宜采用以下方法：采用專用的PHC樁環(huán)形切割機(jī)切割；采用工具鋼套箍，緊箍在切口下部樁身上，再沿套箍鑿出一道溝槽，然后再行擴(kuò)大、切斷，截樁時(shí)嚴(yán)禁用大錘敲砸或機(jī)械推拱。

4 PHC樁施工質(zhì)量控制

4.1 PHC樁的定位及垂直度控制

壓樁樁位定點(diǎn)誤差控制在30mm范圍內(nèi)，使用全站儀進(jìn)行控制。沉樁施工時(shí)，當(dāng)樁身剛插入土?xí)r，利用兩臺(tái)經(jīng)緯儀成90度夾角監(jiān)測(cè)，控制傾斜度在0.5%之內(nèi)，否則通過(guò)高速樁機(jī)或在樁側(cè)加墊進(jìn)行調(diào)整或拔起重壓。在樁焊接時(shí)也應(yīng)保持樁身垂直度。

4.2 樁焊接質(zhì)量控制

PHC樁采用電焊接樁，樁的接駁采用CO2氣保焊接。焊接前，把管樁端頭鋼板處的浮銹、油污、泥巴等雜物清洗干凈，并保持干燥，接樁時(shí)上下節(jié)樁應(yīng)保持順直，錯(cuò)位偏差不宜大于2mm。管樁接樁位置應(yīng)相互錯(cuò)開(kāi)，避免在同一水平面上接樁。施焊時(shí)應(yīng)對(duì)稱進(jìn)行，接樁處應(yīng)用不小于12厚焊縫連續(xù)飽滿，符合電焊有關(guān)的規(guī)范要求，焊縫焊接好后自然冷卻8分鐘方可進(jìn)行施壓。嚴(yán)禁用水冷卻或焊好即壓；管樁接頭不宜超過(guò)4個(gè)，壓同一根樁各個(gè)工序要連續(xù)施工，應(yīng)盡量短停頓時(shí)間。

4.3 停壓標(biāo)準(zhǔn)控制

PHC樁作為端承樁，停壓標(biāo)準(zhǔn)控制合理與否將直接影響到樁能否既達(dá)到設(shè)計(jì)承載力要求又不致被壓壞的效果。實(shí)踐證明：在樁材質(zhì)量合格、沉樁正常的情況下，由于壓樁力而引起的樁身?yè)p壞多與停壓標(biāo)準(zhǔn)控制不合理有關(guān)。同時(shí)由于PHC樁具有脆性破壞和抗拉應(yīng)力低不足的特性，當(dāng)壓力較大，因樁機(jī)架配重不夠，而導(dǎo)致樁機(jī)抬架所產(chǎn)生的沖擊力極易使PHC樁產(chǎn)生裂縫或損壞，壓斷樁的情況也時(shí)有發(fā)生。因此，正確合理地控制停壓標(biāo)準(zhǔn)，是PHC樁施工的一項(xiàng)重要技術(shù)。

PHC樁停壓標(biāo)準(zhǔn)的控制主要考慮以下兩方面：樁入土深度和壓樁力（貫入阻力），一般由設(shè)計(jì)根據(jù)試打樁情況綜合確定。施工時(shí)詳細(xì)了解工程地質(zhì)情況及有關(guān)設(shè)計(jì)要求，正確掌握樁入土深度與貫入阻力的關(guān)系，當(dāng)遇到貫入阻力大而入土深入達(dá)不到設(shè)計(jì)深度或貫入阻力小而入土遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)深度時(shí)及時(shí)與設(shè)計(jì)及有關(guān)部門聯(lián)系解決。承壓樁以達(dá)到設(shè)計(jì)壓力值的基礎(chǔ)上復(fù)壓三次累計(jì)沉降量不大于2cm方可收壓。

匯景佳園樁基工程，經(jīng)靜載試驗(yàn)3根樁、抗拔試驗(yàn)3根樁及動(dòng)測(cè)134根樁后表明，均符合設(shè)計(jì)要求。工程竣工后，沉降觀測(cè)記錄累計(jì)最大沉降量8.5mm，累計(jì)最小沉降量1.0mm，相鄰兩點(diǎn)沉降量相差最大值為4.5mm，均在規(guī)范允許范圍之內(nèi)。

結(jié)語(yǔ)

盡管PHC樁在廈門地區(qū)的使用時(shí)間還不長(zhǎng)，施工中還存在施工問(wèn)題需要解決，但其經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、環(huán)保、適用面廣、方便施工、施工工期短等特點(diǎn)，已成為高承載力、低成本、經(jīng)濟(jì)適用的深基礎(chǔ)工程發(fā)展的一種趨勢(shì)，今后將會(huì)被更廣泛采用和推廣。