靜壓預(yù)應(yīng)力管樁的施工工藝及質(zhì)量控制

陳鈺 劉彬 盧巖

我國(guó)城市人口逐年遞增導(dǎo)致的對(duì)民用住宅需求量的增加已成為每座城市要面對(duì)的重大問(wèn)題。人口密度的增大加大了城市住宅逐漸向高層發(fā)展的需求，對(duì)工程基礎(chǔ)的要求也越來(lái)越高。靜壓預(yù)應(yīng)力混凝土管樁以其噪聲小、無(wú)污染、成本低、工序簡(jiǎn)單、功效高等優(yōu)點(diǎn)在城市基礎(chǔ)建設(shè)中得到迅速的推廣。

1 工程概況

本住宅樓位于聊城市東昌府區(qū)建設(shè)路，地下 2層，地上 18層，框剪結(jié)構(gòu)。本工程采用預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，樁基設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，管樁類型為 PHC-A 400(95)，總樁數(shù)為 288根。有效樁長(zhǎng) 17 m～21m，樁端持力層在粉細(xì)砂中。

2 場(chǎng)地土層地質(zhì)條件

本工程場(chǎng)地為黃河沖積平原，地貌單元單一，場(chǎng)地地形平坦。建筑場(chǎng)地地基土共分 10層，具體如下:①雜填土，雜色，稍密，上部局部有垃圾;②粉土，中密，干強(qiáng)度低，韌性低;③粉土粘土，較軟，性質(zhì)較差;④粉土，中密，干強(qiáng)度低，韌性低;⑤粉質(zhì)粘土，干強(qiáng)度中等，韌性中等;⑥粉細(xì)砂，層位穩(wěn)定，土性較好;⑦粉質(zhì)粘土，干強(qiáng)度中等，韌性中等;⑧粉土，中密，干強(qiáng)度低，韌性低;⑨粉質(zhì)粘土，干強(qiáng)度中等，韌性中等;⑩粉細(xì)砂，層位穩(wěn)定，土性較好。

3 預(yù)制管樁施工

3.1 施工準(zhǔn)備工作

1)熟悉圖紙，理解設(shè)計(jì)意圖，做好圖紙會(huì)審和設(shè)計(jì)交底工作，收集相關(guān)的水文地質(zhì)資料及地下障礙物和管網(wǎng)的資料，做好障礙物的清除與管線的保護(hù)工作，保證施工場(chǎng)地平整，排水暢通。

2)認(rèn)真做好軸線的引測(cè)工作，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置兩個(gè)以上控制點(diǎn)，用混凝土保護(hù)好。將校驗(yàn)的水準(zhǔn)點(diǎn)引測(cè)到基坑周邊的建筑物上。

3)開工前向所有參與施工的技術(shù)及操作人員進(jìn)行圖紙和施工方案的技術(shù)交底、安全交底。進(jìn)行測(cè)量基準(zhǔn)交底、復(fù)測(cè)和驗(yàn)收工作。

4)開工前對(duì)進(jìn)場(chǎng)的全液壓靜力壓樁機(jī)做全面系統(tǒng)的檢查工作，做好各部位的保養(yǎng)和潤(rùn)滑。其他需要購(gòu)買或校準(zhǔn)的儀器、設(shè)備、工具有:全站儀、水準(zhǔn)儀、長(zhǎng)卷尺、米尺、電焊機(jī)、焊條、鐵釘?shù)取?/p>

3.2 靜壓管樁施工工藝

1)樁位放樣:用全站儀將樁位坐標(biāo)在場(chǎng)地內(nèi)放出，由建設(shè)方與監(jiān)理單位驗(yàn)線后開始?jí)簶丁?)靜壓樁機(jī)就位:樁機(jī)就位時(shí)，應(yīng)對(duì)準(zhǔn)樁位，啟動(dòng)平臺(tái)支腿油缸，校正平臺(tái)處于水平狀態(tài)。3)起吊預(yù)制樁:先拴好吊樁用的鋼絲繩及索具，啟動(dòng)吊車吊樁，管樁在施工中起吊位置距樁頭 0.29L，將預(yù)制樁吊至靜壓樁機(jī)機(jī)具中，對(duì)準(zhǔn)樁位，夾緊放入土中，調(diào)整靜壓樁機(jī)至水平使樁尖垂直對(duì)準(zhǔn)樁位中心，微微啟動(dòng)壓樁油缸，當(dāng)樁入土至 50 cm時(shí)，啟動(dòng)壓樁油缸，進(jìn)入壓樁狀態(tài)。4)壓樁:啟動(dòng)壓樁油缸，把樁徐徐壓下，控制施壓速度，一般不超過(guò) 2m/min，達(dá)到壓樁力的要求以后，必須持荷穩(wěn)定。壓樁時(shí)注意壓力表的變化并做記錄。5)接樁:采用焊接法接樁，接樁前應(yīng)將端板及樁套箍端板坡口處表面的銹蝕清除干凈，表面呈金屬光澤后方可焊接，接樁一般在距離地面 1m左右進(jìn)行，上、下兩塊端板軸向錯(cuò)位量應(yīng)小于2mm，坡口根部間隙應(yīng)小于 4mm，焊條選用 E4303型，焊接道數(shù)不少于 3道，焊縫應(yīng)滿焊，確保焊縫高度。 6)送樁:樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高為 -7.2m，地面標(biāo)高為 -1.6m，因此需要用送樁器將樁送到設(shè)計(jì)標(biāo)高。移動(dòng)到下一根樁位處，重復(fù)以上操作。

4 靜壓預(yù)應(yīng)力管樁施工質(zhì)量控制

4.1 擠土效應(yīng)

靜壓法施工預(yù)應(yīng)力管樁屬于擠土類型，本工程管樁底不外加封口樁尖，樁體排開的土體實(shí)測(cè)表明進(jìn)入管樁內(nèi)的土芯長(zhǎng)度一般為樁長(zhǎng)的 1/3左右，擠土效應(yīng)很明顯;擠土效應(yīng)可以提高樁身的側(cè)摩阻力，增加單樁承載力，但同時(shí)會(huì)造成沉樁困難;并且還會(huì)使周圍樁體上浮，造成單樁承載力降低;擠土效應(yīng)還會(huì)造成周邊建筑物和構(gòu)筑物開裂、地面隆起;地下管線側(cè)移、斷裂等事故。施工方法與施工順序不當(dāng)，每天成樁數(shù)量太多、壓樁速率太快、布樁過(guò)密，都會(huì)加劇擠土效應(yīng)。

預(yù)防措施:1)壓同一根樁應(yīng)盡量減少停歇時(shí)間，避免由于停歇時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，摩阻力增大，造成沉樁困難。在進(jìn)行兩節(jié)樁的對(duì)接焊接時(shí)，應(yīng)避免下節(jié)樁樁端落在粉土、粉砂等硬土層中，為此施工前應(yīng)認(rèn)真查看地質(zhì)報(bào)告，了解土層分布情況，合理確定樁體組合長(zhǎng)度;2)制定合理的沉樁順序，保證土體應(yīng)力順利的向施工場(chǎng)地外圍或沒(méi)有相鄰建筑物的方向擴(kuò)散;遇同一場(chǎng)地樁長(zhǎng)差異較大或樁徑不同時(shí)，沉樁應(yīng)遵循先難后易的原則，以避免由于擠土效應(yīng)造成沉樁困難;3)根據(jù)地質(zhì)資料，控制沉樁速率，一般控制在 1m/m in左右，同時(shí)日成樁數(shù)量不宜過(guò)多;4)在樁基設(shè)計(jì)時(shí)要控制好布樁密度，管樁最小中心距不應(yīng)小于 3.0d;當(dāng)排數(shù)不少于 3排且樁數(shù)不少于 9根時(shí)，不應(yīng)小于 3.5d;獨(dú)立承臺(tái)內(nèi)樁數(shù)超過(guò) 30根或大面積群樁，不應(yīng)小于 4.0d;5)對(duì)布樁較密部分的管樁可適當(dāng)降低施工速度，使土體應(yīng)力有時(shí)間消散;6)施工過(guò)程中應(yīng)對(duì)臨近建筑物、地下管線進(jìn)行跟蹤觀測(cè)、監(jiān)護(hù)。

4.2 沉樁達(dá)不到設(shè)計(jì)要求

沉樁達(dá)不到設(shè)計(jì)要求一般是由以下幾個(gè)原因造成的:1)淺部土層中留有大石塊或老基礎(chǔ)等地下障礙物，壓樁時(shí)遇到這些障礙物后無(wú)法施工;2)局部土層存在堅(jiān)硬透鏡體，導(dǎo)致沉樁時(shí)無(wú)法穿越該層;3)靜壓樁機(jī)上配重太少;4)勘探點(diǎn)不夠或勘探資料粗略，對(duì)工程地質(zhì)情況不明，尤其是持力層的起伏標(biāo)高不明，致使設(shè)計(jì)考慮持力層或選擇樁有誤;5)樁身斷裂，致使樁不能繼續(xù)壓入。

預(yù)防措施:1)探明地表淺層存在的障礙物后，應(yīng)進(jìn)行開挖處理;2)在存在透鏡體的部位采用預(yù)鉆孔沉樁的措施;3)根據(jù)壓樁力配足配重;4)詳細(xì)探明工程地質(zhì)情況，必要時(shí)應(yīng)補(bǔ)勘;5)壓樁前嚴(yán)格控制樁體的垂直度，送樁時(shí)保證送樁器與工程樁樁心重合，送樁時(shí)速度適當(dāng)減慢。

4.3 接樁處松脫、開裂

牢固的接樁是保證預(yù)制管樁施工質(zhì)量的重要內(nèi)容，松脫開裂一般是由以下情況造成的:1)連接處表面沒(méi)有處理干凈，留有雜質(zhì)、雨水、油污等;2)連接件不平，有較大空隙，造成焊接不牢;3)焊接質(zhì)量不好，焊縫不連續(xù)、不飽滿或有夾渣;4)兩節(jié)樁不在同一直線上，接樁處產(chǎn)生曲折，沉樁時(shí)接樁處產(chǎn)生集中應(yīng)力而破壞連接。

預(yù)防措施:1)接樁前對(duì)連接部位上的雜質(zhì)、油污等必須清理干凈，保證連接部位清潔;2)檢查連接部件是否牢固平整和符合設(shè)計(jì)要求，如有問(wèn)題，必須進(jìn)行修正;3)焊接接樁時(shí)，應(yīng)先將四周點(diǎn)焊固定，然后對(duì)稱焊接，并確保焊縫質(zhì)量和設(shè)計(jì)尺寸。焊接的材質(zhì)均應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，焊接件應(yīng)做好防腐處理;4)接樁時(shí)，兩節(jié)樁應(yīng)在同一軸線上，上下節(jié)樁的中心線偏差不大于 10 mm，節(jié)點(diǎn)彎曲矢高不大于 1%，樁長(zhǎng)焊接預(yù)埋件應(yīng)平整服貼，焊接后，認(rèn)真檢查后再繼續(xù)壓樁。

5 質(zhì)量檢查

1)承載力的檢測(cè)。打樁結(jié)束以后，按樁基規(guī)范要求由監(jiān)理單位隨機(jī)抽檢 1%且不少于 3根樁進(jìn)行單樁靜載荷試驗(yàn)，以確定單樁豎向承載力極限值。本工程共有 288根樁，共抽檢 3根工程樁，在最大的試驗(yàn)荷載作用下，樁頂沉降值均沒(méi)有超過(guò) 40 mm，樁基承載力全部滿足設(shè)計(jì)要求。

2)樁身完整性檢測(cè)。采用低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)方法，按規(guī)范規(guī)定抽檢不少于 20%且不少于 10根，本工程隨機(jī)抽檢 58根，檢測(cè)結(jié)果表明，樁身質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求:Ⅰ類樁占 55根，Ⅱ類樁 3根。

3)樁位偏差校核。完工后對(duì)樁位逐一進(jìn)行量測(cè)，最大偏位6 cm，符合設(shè)計(jì)和施工驗(yàn)收規(guī)范要求。

4)沉降觀測(cè)。建筑物的沉降觀測(cè)隨建筑物施工進(jìn)度進(jìn)行監(jiān)控，竣工驗(yàn)收前觀測(cè)的最大沉降量，沉降差及沉降速度均在規(guī)范規(guī)定范圍之內(nèi)，滿足設(shè)計(jì)要求。

6 結(jié)語(yǔ)

PHC預(yù)應(yīng)力管樁質(zhì)量可靠、工序簡(jiǎn)單、工期快、承載力高，杜絕了施工噪聲，在市區(qū)施工中占有很大的優(yōu)勢(shì)。但在實(shí)際的施工中，由于各種因素造成的擠土、壓樁深度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求以及接樁不牢固等質(zhì)量問(wèn)題經(jīng)常困擾施工人員，本文從理論和實(shí)踐的角度，闡述了靜壓預(yù)應(yīng)力管樁施工工藝及施工過(guò)程中應(yīng)采取的質(zhì)量控制措施，為同類工程提供參考。

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