靜壓預(yù)應(yīng)力管樁在路基工程中的施工質(zhì)量控制

何軍美

(中鐵十六局集團(tuán)第三工程有限公司，浙江湖州 313000)

1 工程概況

寧波繞城高速公路東段5A標(biāo)軟土路基工程采用先張法預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行加固處理，處理深度為30 m～35 m，采用PTC 400(60)AB型管樁，樁位采用正三角形(梅花形)布置，樁中心間距為3.0 m ～3.5 m，總計:6 240根，203 492 m。因本軟土路基工程緊鄰居民區(qū)，為減小噪聲，縮短建設(shè)工期，采用靜壓法施工。根據(jù)施工工期安排，采用2臺YZY-200(頂壓式)全液壓式靜力壓樁機(jī)。

2 靜壓預(yù)應(yīng)力管樁施工步驟及方法

2.1 場地整理

進(jìn)場后首先進(jìn)行施工場地的整理，清理表層淤泥換填宕渣，整平并碾壓結(jié)實(shí)。

2.2 樁位測設(shè)

根據(jù)設(shè)計圖紙繪制樁位平面布置圖，測量放線在實(shí)地定出樁位中心點(diǎn)，設(shè)立明顯的標(biāo)志，標(biāo)出樁位編號。在壓樁時，管樁中心須與所定樁位中心點(diǎn)吻合，確保樁位準(zhǔn)確。

2.3 試壓樁

靜壓法壓樁宜做試壓樁，在有代表性的地基位置，先施工2根～3根樁。本工程在F匝道路基(軟土地基)上進(jìn)行試壓樁5根，F(xiàn)匝道路基管樁設(shè)計:單樁長30 m，設(shè)計壓力值為400 kN，樁端進(jìn)入持力層。試壓樁樁長按2 m一級增加控制，分別為:30 m，32 m，34 m，34 m，34 m，其試壓結(jié)果相對應(yīng)的壓力值為:298 kN，356 kN，408 kN，426 kN，418 kN。為滿足施工質(zhì)量要求，即確定F匝道路基(軟土地基)管樁按試壓樁樁長34 m，壓力值不小于400 kN進(jìn)行施工質(zhì)量控制。

2.4 壓樁

管樁施工前應(yīng)逐根檢查混凝土樁有無外觀缺陷，對管樁兩端應(yīng)清理干凈，施焊面上有油漆、雜物等污染時，應(yīng)用鋼絲刷清刷干凈。

當(dāng)樁尖插入樁位，扣好樁帽后，微微啟動壓樁油缸，當(dāng)樁入土50 cm時，再次校正樁的垂直度和平臺的水平度，保證樁的縱橫雙向垂直偏差不得超過0.5%。然后啟動壓樁油缸，把樁緩慢下壓，控制壓樁速度，一般不宜超過2 m/min。

壓樁的順序要根據(jù)地質(zhì)及地形樁基的設(shè)計布置密度進(jìn)行，在亞粘土及粘土地基施工，應(yīng)盡量避免沿單一方向進(jìn)行，以避免其向一邊擠壓造成壓入深度不一，地基擠密程度不均，以免管樁受彎，造成樁身破壞。

2.5 接樁

管樁接樁采用樁端板焊接法，焊條選用J422焊條。管樁接長時，其入土部分樁身的樁頭高出地面1.0 m，接樁前先將下節(jié)樁的接頭清理干凈，接樁采用的焊接材料按設(shè)計要求。焊縫連續(xù)飽滿，其外觀質(zhì)量應(yīng)符合二級焊縫的要求。施焊完成的樁接頭應(yīng)自然冷卻后才能連續(xù)壓樁，接樁處的焊縫自然冷卻10 min～15 min后，不得用水冷卻和焊好即沉。對外露的鐵件刷防腐漆后，繼續(xù)壓入土中。

接樁一般在距地面1 m左右進(jìn)行。上下樁的中心線偏差應(yīng)小于5 mm，節(jié)點(diǎn)彎曲矢高不得大于0.1%樁長。

2.6 截樁

管樁一般不宜截樁，如遇特殊情況需要截樁時，應(yīng)采取有效措施確保截樁后的管樁質(zhì)量。截樁采用鋸樁器，嚴(yán)禁采用大錘橫向敲擊截樁或強(qiáng)行扳拉截樁。

3 靜壓預(yù)應(yīng)力管樁施工中常見質(zhì)量問題分析與處理

在整個施工過程中，雖嚴(yán)格按照施工方案精心組織施工，但仍然出現(xiàn)一些問題。經(jīng)現(xiàn)場研究并參閱相關(guān)資料，均將出現(xiàn)的問題圓滿解決。經(jīng)總結(jié)，有以下五點(diǎn)施工經(jīng)驗(yàn)。

3.1 擠土效應(yīng)和振動影響

預(yù)應(yīng)力管樁在沉樁過程中，樁周四面土體結(jié)構(gòu)受到擾動，改變了土體的應(yīng)力狀態(tài)，即產(chǎn)生擠土效應(yīng)。使周邊建筑物遭到破壞，如房屋傾斜，道路起拱。本路基工程場地狹長，臨近建筑物，為避免此類問題發(fā)生，采取了調(diào)整打樁順序、降低沉樁速度、間隔跳打、開挖土溝等方法，有效的控制了擠土效應(yīng)對鄰邊建筑物破壞的現(xiàn)象。

合理選擇打樁順序，先里后外，先中心后兩邊。先打臨近鄉(xiāng)村道路和居民房屋的樁，后打遠(yuǎn)離此建筑的樁，先打路基中心帶的樁，后打路基邊緣帶的樁。

嚴(yán)格控制沉樁速率，一般控制在1 m/min左右，并根據(jù)樁長樁位，宜先長后短、先高后低。

間隔跳打就是依照樁位平面布置圖選擇以單樁或單排間隔壓樁(即先打①，③，⑤，⑦，后打②，④，⑥，⑧)的施工方法。

在路基邊緣帶，開挖地面排土溝，排解土層內(nèi)應(yīng)力，消除擠土效應(yīng)。

3.2 沉樁時遇到障礙無法繼續(xù)沉樁

主要是由于壓樁過程中遇到地下障礙物、孤石和斜巖等。在沉樁前應(yīng)仔細(xì)查看施工圖紙并且進(jìn)行實(shí)際的探樁，要進(jìn)行嚴(yán)格的沉樁觀測，遇到問題，應(yīng)立即停樁，分析原因查找問題，不得盲目強(qiáng)行壓入，以免造成不必要的斷樁和質(zhì)量問題。

施工過程中嚴(yán)格控制停歇時間，時常檢修設(shè)備，避免因設(shè)備故障或其他特殊原因，致使壓樁過程突然中斷，延長停歇時間，從而使摩阻力增大造成沉樁困難。同時避免在砂質(zhì)粉土、砂土等硬土層中焊接接長管樁，應(yīng)制定合理的樁長組合。

選用的樁機(jī)能量大小要與樁徑、樁長及地質(zhì)條件相匹配，即樁機(jī)選型、配重必須符合施工要求。

3.3 樁傾斜

管樁初壓即有較大幅度的樁端走位和傾斜。碰到此種情況，很可能在地面下不遠(yuǎn)處有障礙物或兩節(jié)樁不同心、土體密度不勻。處理的措施主要是在壓樁施工前先進(jìn)行探路，將地面下舊建筑物老基礎(chǔ)、塊石等障礙物徹底清理干凈，此方法一般適用于地表下3 m以內(nèi)查探。為防止樁機(jī)不均勻下陷而造成樁身傾斜，需對施工場地進(jìn)行平整密實(shí)，以達(dá)到靜壓樁施工要求。

樁身垂直度不得超過樁長的0.5%，如施工中樁出現(xiàn)較大偏斜，深度超過3 m的必須拔出重新對中調(diào)直或重新調(diào)整壓樁順序。

3.4 樁端(尖)達(dá)不到設(shè)計深度

地質(zhì)資料不明確致使設(shè)計選擇樁長有誤，有可能導(dǎo)致樁端達(dá)不到設(shè)計深度。發(fā)生此類情況時，應(yīng)立即停止壓樁，冷靜思考理性分析，地質(zhì)詳探，正確選擇持力層或標(biāo)高，找出對策后方可繼續(xù)施工，切不要盲目加大壓樁力強(qiáng)行壓樁。

3.5 樁身上浮

當(dāng)管樁較短或管樁較密集時容易發(fā)生樁身上浮的情況，此時采取復(fù)壓是一種比較有效的補(bǔ)救措施，其收效明顯。所謂復(fù)壓是指已經(jīng)壓好(樁身上浮)的樁再用送樁器進(jìn)行靜壓頂送的一種措施。為了避免工后樁身上浮，在管樁施工過程中可預(yù)先采取如下方法:

1)控制壓樁速率過快，對最后一節(jié)樁的壓樁速度放慢，壓至接近或達(dá)到設(shè)計樁頂標(biāo)高時，在原位保持壓力(以不進(jìn)尺為限，若保持壓力下仍進(jìn)尺則適當(dāng)卸荷撤壓)持續(xù)2 min～3 min，以抵消或削減持力土層因上部突然撤力的即時反彈。

2)減少日進(jìn)尺量，單機(jī)日進(jìn)尺量控制在500 m為宜。

3)間隔壓樁，宜跳打或隔日進(jìn)尺。

4)對樁位特別密集的，可在樁周邊適當(dāng)布設(shè)應(yīng)力釋放孔，以排解深層土較大內(nèi)應(yīng)力。

4 成樁質(zhì)量檢查

4.1 樁長、樁身豎直度及樁身質(zhì)量的檢查

管樁樁長采用吊繩量測，并且不小于設(shè)計樁長。管樁樁身的豎直度用吊垂線法來量測，豎直度應(yīng)小于設(shè)計樁長的0.5%。對于配置閉口型樁尖的管樁，樁身質(zhì)量的檢查可以直觀檢查，即將低壓電燈泡沉入管樁內(nèi)腔檢查(正常情況下，管樁內(nèi)腔無土、無水)。如果管樁內(nèi)腔完整干燥，說明樁身基本完好、焊接質(zhì)量完好、樁尖無損壞，這種情形下可以不另行檢查;反之，則采取其他方法另行檢查。

4.2 樁頂標(biāo)高及偏位情況的檢查

在基坑開挖完成后，應(yīng)對樁頂標(biāo)高以及樁的偏位情況進(jìn)行測量。對于樁頂標(biāo)高高于設(shè)計標(biāo)高的管樁，應(yīng)用鋸樁器法均勻地截去多余的樁段，嚴(yán)禁采用大錘橫向敲擊截樁。對于樁位偏差大于設(shè)計要求的，應(yīng)記錄好數(shù)據(jù)報設(shè)計單位，由設(shè)計單位提出針對性方案。

4.3 單樁豎向承載力的檢測

目前主要采用靜荷載試驗(yàn)的方法來檢測成樁的單樁豎向承載力(檢查樁數(shù)不應(yīng)少于總成樁數(shù)的1%，且不應(yīng)少于3根，當(dāng)總樁數(shù)少于50根時，不應(yīng)少于2根)。首先保證現(xiàn)場的“三通一平”工作，試驗(yàn)場地要求平整，試驗(yàn)樁頭要求挖開并鑿平，露出地面100 mm。其次從成樁到開始試驗(yàn)的間歇時間，不少于28 d，最后按照檢測程序上報相關(guān)部門，并由第三方有資質(zhì)的檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測。

5 結(jié)語

靜壓預(yù)應(yīng)力管樁在寧波繞城高速公路東段5A標(biāo)的軟基典型地質(zhì)應(yīng)用是成功的，不僅增強(qiáng)了地基承載力，也對路基長期穩(wěn)定提供了良好保證。在整個工程施工過程中該標(biāo)段在質(zhì)量、安全、進(jìn)度方面得到業(yè)主、設(shè)計、監(jiān)理等單位的一致好評。同時寧波繞城高速公路于2011年12月27日全線順利通車運(yùn)營。

［1］DB 33/1016-2004，先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程［S］.

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

［3］JTG F10-2006，公路路基施工技術(shù)規(guī)范［S］.