淺談曹妃甸工業(yè)區(qū) PHC管樁施工技術(shù)

胡 利

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁是一種空心圓筒形的細(xì)長(zhǎng)混凝土預(yù)制構(gòu)件，主要用于軟土、一般粘性土或砂性較輕的軟粘土地基。這種基樁具有預(yù)制工廠化、質(zhì)量可控制、單樁承載力強(qiáng)、施工周期短、造價(jià)便宜等特點(diǎn)，因此得到廣泛的應(yīng)用。預(yù)應(yīng)力管樁是采用預(yù)應(yīng)力工藝，經(jīng)離心成型，常壓—高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)工藝在工程標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；a(chǎn)制造的預(yù)應(yīng)力中空?qǐng)A筒體細(xì)長(zhǎng)混凝土預(yù)制件，按混凝土強(qiáng)度等級(jí)分為預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(PC)和預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁(PHC)。本文以唐山曹妃甸區(qū)基樁工程為例，論述了預(yù)應(yīng)力 PHC管樁的施工技術(shù)。

1 工程概況

唐山曹妃甸二十二冶裝備制造有限公司生產(chǎn)基地鋼結(jié)構(gòu)焊接車間，高約 28m，采用獨(dú)立柱基礎(chǔ)，對(duì)地基沉降敏感度一般，荷載約為 160 kPa，本工程場(chǎng)地需進(jìn)行預(yù)制管樁處理方可滿足承載力要求。設(shè)計(jì) ±0.000相當(dāng)于絕對(duì)標(biāo)高 4.800m，要求管樁的樁頂標(biāo)高為 -3.000 m。樁數(shù)為 974根，樁長(zhǎng)為 30 m，基樁類型為PHC-AB-400(80)-30a型。

2 工程地質(zhì)條件

擬建的建筑物位于唐山市曹妃甸工業(yè)區(qū) 11 km處。場(chǎng)地地面起伏不大，地貌單元為第四紀(jì)海相沉積地貌。根據(jù)鉆孔資料，各個(gè)地層土質(zhì)情況分述如下:

第①層素填土:灰黃色，濕，松散，主要由細(xì)砂組成，為人工吹填土。土層厚度為 1.2m～4.2m。第②層粉砂:灰色，飽和，松散狀態(tài)，主要由長(zhǎng)石、石英組成，分選較好，磨圓度較好，含粘粒。土層厚度為 1.0m～4.2m。第③層粉質(zhì)粘土:灰褐色，濕，軟塑，干強(qiáng)度低，切面稍粗糙，韌性低，搖振中等，含大量砂粒。土層厚度為 1.8m～7.3m。第④層粉砂:灰色，飽和，稍密 ～中密狀，以長(zhǎng)石、石英為主組成，分選較好，磨圓度較好。土層厚度為 1.7m～6.7m。第⑤層粉質(zhì)粘土:灰色，濕，可塑，有光澤，干強(qiáng)度中等，搖振中等。土層厚度為 4.1m～9.9m。第⑥層粉砂:灰黃色，飽和，中密狀態(tài)，長(zhǎng)石、石英為主組成，分選較好，磨圓度較好。土層厚度為 1.6m～5.5m。第⑦層粉質(zhì)粘土:黃灰色，濕，可塑，以粘土礦物顆粒為主，切面稍光滑，韌性中等，搖振一般。土層厚度為1.0m～17.4m。第⑧層粉砂:灰黃色，飽和，中密狀態(tài)，長(zhǎng)石、石英為主組成，分選較好，磨圓度較好。土層厚度為 1.5m～4.1m。第⑨層細(xì)砂:黃褐色，飽和，密實(shí)，長(zhǎng)石、石英為主組成，顆粒呈亞原狀，分選性較好，磨圓度較好。土層厚度為 3.4m～4.7m。第⑩層粉質(zhì)粘土:黃灰色，濕，可塑，以粘土礦物顆粒為主，切面稍光滑，韌性中等，搖振一般。本層為本次勘察揭露的最底層，未穿透該層，土層揭露厚度為 5.0m～7.5m。

場(chǎng)地土為中軟場(chǎng)地土，該場(chǎng)地為建筑抗震一般地段。地下水位埋深為 0.50m～2.20m，對(duì)混凝土和鋼筋有強(qiáng)腐蝕性。場(chǎng)地內(nèi)第②層粉砂及第④層粉砂有輕微中等液化現(xiàn)象，液化指數(shù)分別為4.50，7.50。

3 試樁試驗(yàn)數(shù)據(jù)

試樁采用 PHC-AB-400(80)-30a型(Qu≥1 900 kN)及 PHCAB-500(100)-30a(Qu≥2 400 kN)型兩種各三根預(yù)制混凝土管樁，樁徑 400mm和 500mm兩種，長(zhǎng)度 30m，分三節(jié)，每節(jié) 10m，在廠房?jī)?nèi)不影響柱基及設(shè)備基礎(chǔ)處進(jìn)行試樁，試樁共計(jì)六根。從自然地面高程算起，持力層選在第⑦層粉質(zhì)粘土。樁機(jī)型號(hào)為上海工程機(jī)械廠的 DH 558-110M，錘擊施工，錘重 5.0 t。

記錄錘擊數(shù)為:8m之前為 2擊 ～6擊，8m～12m為 8擊 ～22擊，13m～20m為 4擊 ～9擊，21m～24m為 13擊 ～28擊，25m～30m為 8擊～15擊。根據(jù)錘擊數(shù)結(jié)果表明場(chǎng)地存在兩個(gè)明顯硬層，即 8m和 21m開始的兩個(gè)粉砂層。經(jīng) 7 d齡期靜力載荷試驗(yàn)檢測(cè)，單樁承載力分別為 2 000 kN和 2 500 kN，均滿足設(shè)計(jì)要求，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合對(duì)比，采用 PHC-AB-400(80)-30a型比較合適[3]。

4 高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工

4.1 樁機(jī)就位與行走

施工前放好軸線，根據(jù)軸線測(cè)放樁位，并在樁位中心打短鋼筋定位。該工程表層土屬于剛白灰固化完成的粉土，局部填筑山皮石，為保證打樁機(jī)下地表土受力均勻，防止不均勻沉降，保證樁架處于垂直狀態(tài)和打樁機(jī)施工安全，在挖除山皮石填筑細(xì)砂后采用厚度約 2 cm～3 cm的鋼板鋪設(shè)在樁機(jī)底板下，鋼板寬度比樁機(jī)寬 2 m左右，保證樁機(jī)行走和打樁的穩(wěn)定性。根據(jù)樁位施工流程，移動(dòng)打樁機(jī)至樁位，調(diào)整樁架的垂直度，并用線墜由樁帽中心點(diǎn)吊下與地面上樁位點(diǎn)對(duì)中。

4.2 打樁

打樁前應(yīng)先檢查樁頂和樁尖處不得有蜂窩、麻面、裂縫和掉角。第一節(jié)樁經(jīng)起吊后，必須嚴(yán)格控制其垂直度，采用經(jīng)緯儀或雙面吊線法進(jìn)行樁身垂直度控制，垂直度不超過 0.5%，施工2m～3m后再吊線，垂直度無誤后再施打。打樁過程中，嚴(yán)格控制打樁速率，重錘低擊，以減小地基土中超孔隙水壓力的增長(zhǎng)速率，防止對(duì)周圍土體及相鄰樁產(chǎn)生嚴(yán)重?cái)D壓，造成土體隆起，致使鄰樁產(chǎn)生位移，造成擠偏。

4.3 接樁

接樁就位時(shí)，使上下節(jié)管樁的中心線重合，偏差不得大于5mm。這是一項(xiàng)施工中監(jiān)理經(jīng)常檢查的項(xiàng)目，而節(jié)點(diǎn)彎曲矢高一般不易檢查。接樁時(shí)要注意新接樁節(jié)與原樁節(jié)的軸線一致，兩施焊面上的泥土、油污、鐵銹等要預(yù)先清刷干凈。焊接時(shí)，為減少焊接變形，應(yīng)沿接口周圍采用國(guó)產(chǎn) E43型焊條對(duì)稱點(diǎn)焊 4個(gè)點(diǎn)，分層施焊，接樁處涂刷 200μm厚焦油環(huán)氧涂料，上下各延 200mm。

4.4 送樁

為將管樁打到設(shè)計(jì)標(biāo)高，需采用送樁器，送樁器用鋼板制作，長(zhǎng) 4m。設(shè)計(jì)送樁器的原則是打入阻力不能太大，容易拔出，能將沖擊力有效地傳到樁上，并能重復(fù)使用。在管樁頂部放置樁墊，厚薄均勻，將送樁器下口套在樁頂上，采用儀器調(diào)正樁錘、送樁器和樁三者的軸線在同一直線上。送樁完成后，及時(shí)將空孔回填密實(shí)。

4.5 收錘及驗(yàn)收

按照設(shè)計(jì)要求，確定停止或繼續(xù)打樁施工。終壓值必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求后才能收錘，抗壓樁需做三次穩(wěn)壓試驗(yàn)，每次穩(wěn)壓時(shí)間3 s，并做好試驗(yàn)記錄。一般工程均是以標(biāo)高控制，以貫入度校核。

5 施工中常遇問題及對(duì)策

5.1 施工中樁身傾斜較大

打樁時(shí)，樁錘、樁帽、樁身中心線應(yīng)重合，當(dāng)樁身傾斜率超過0.8%時(shí)，應(yīng)找出原因并設(shè)法糾正;當(dāng)?shù)谝还?jié)樁沒有全部進(jìn)入土層時(shí)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)觀測(cè)和糾正樁身傾斜，可適當(dāng)采用移動(dòng)樁架等強(qiáng)行回扳的方法糾偏，當(dāng)?shù)诙?jié)樁焊接后必須保證垂直度，否則處理難度太大。

5.2 樁身移位與樁頂上浮

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，沉樁擠土對(duì)周圍建筑及地下管線有一定影響。開口PHC樁排土系數(shù)為 0.7～1.0，當(dāng)采用封閉式樁靴時(shí)排土系數(shù)為1.0，為全排土樁，所以在沉樁時(shí)采取了必要的防止樁頂上浮、樁身位移和擠土的措施。打樁過程中應(yīng)詳細(xì)觀察周圍管樁沉降或上升情況，在周圍管樁上設(shè)置觀察點(diǎn)，利用遠(yuǎn)處的固定水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析，從而確定沉降或上升情況。根據(jù)工程實(shí)際情況，采取壓樁流水從內(nèi)向外的方向，以盡量減少對(duì)先施工樁的影響，樁頂上浮及樁身位移均控制在規(guī)范允許范圍之內(nèi)。

5.3 截樁時(shí)產(chǎn)生裂縫

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，所以在沉樁完畢需截除多余樁身時(shí)，宜用以下方法:采用專用的PHC樁環(huán)形切割機(jī)切割或者是采取工具鋼套箍，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。

5.4 施工中樁頭破碎

施工中經(jīng)常遇到樁頭破碎的情況，主要原因是:1)樁墊已經(jīng)磨損壞，需要及時(shí)更換;2)打樁過程中樁帽大，樁在樁帽中位置不固定，容易產(chǎn)生偏心現(xiàn)象，造成瞬時(shí)錘擊應(yīng)力過大，擊碎樁頭。本工程中由于樁帽較大，且樁墊更換不及時(shí)，樁頭破碎率在2%左右。

在整個(gè)打樁過程中，要使樁錘、樁帽、樁身盡量保持在同一軸線上，必要時(shí)應(yīng)將樁錘及樁架導(dǎo)桿方向按樁身方向調(diào)整。要注意盡量不使管樁受到偏心錘打，以免管樁受彎。打樁較難下沉?xí)r，要檢查落錘有無傾斜偏心，特別是要檢查樁墊樁帽是否合適。如果不合適，需更換或補(bǔ)充軟墊。

6 結(jié)語

在管樁施工過程中，會(huì)遇到很多問題，所以施工單位應(yīng)嚴(yán)格按照有關(guān)技術(shù)規(guī)范要求組織施工，并不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，才能提高我們對(duì)PHC管樁的認(rèn)識(shí)和實(shí)踐水平。

[1] 郭 導(dǎo).預(yù)應(yīng)力 PHC管樁施工技術(shù)淺談[J].港口科技，2008(4):15-18.

[2] 趙啟豪.淺談靜壓預(yù)應(yīng)力高混凝土(PHC)管樁施工技術(shù)[J].廣東建材，2008(4):50-52.

[3] GB 50202-2002，建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[4] GB 50300-2001，建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[S].

[5] GB 50007-2002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[6] JGJ 94-94，建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[7] 02G 10，先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁[S].