談?lì)A(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工技術(shù)及常見(jiàn)問(wèn)題處理

凌加發(fā)

摘要：預(yù)應(yīng)力混凝土管樁主要運(yùn)用于土層較軟的軟粘土地基，其具有施工速度快、工期短、造價(jià)低、承載力較高等優(yōu)點(diǎn)，因此在工程實(shí)際中得到了普遍的使用。其常用的施工方法有靜力壓樁法和錘擊沉樁法。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土管樁；施工技術(shù)；問(wèn)題

中圖分類號(hào)：TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

引言

隨著我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展，建筑市場(chǎng)發(fā)展的需求，我國(guó)的預(yù)制管柱的技術(shù)有了較大的發(fā)展。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁由于其具有質(zhì)量保證、施工方便、施工時(shí)間短、現(xiàn)場(chǎng)臟污少等等許多優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛采用。

一、預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工特點(diǎn)

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在被壓入土過(guò)程中,地基土受到重塑擾動(dòng),樁壓入時(shí)所受到的土體阻力并不完全是靜態(tài)阻力,但也不同動(dòng)態(tài)阻力,壓樁阻力是由樁側(cè)摩阻力和樁尖阻力組成的,壓樁阻力的大小和分布規(guī)律的影響因素主要是土質(zhì)、土層排列、硬土層厚度、埋入持力層深度等。

在穿過(guò)上覆軟土層時(shí),壓樁阻力較小。主要是因?yàn)閷?duì)于上覆土層為較軟土層,如飽和粘性土、粉土等,其瞬時(shí)排水固結(jié)效應(yīng)不明顯,體積壓縮變形小,樁體在貫入時(shí)會(huì)產(chǎn)生超靜孔隙水壓力。當(dāng)將樁壓到密實(shí)砂層、硬塑堅(jiān)硬的風(fēng)化殘積土、強(qiáng)風(fēng)化巖等持力層時(shí),壓樁力會(huì)急劇上升。因?yàn)閷秹旱匠至訒r(shí),在壓樁力劇烈的擠壓擠密作用下,樁端附近的土己經(jīng)不是原狀土,而是形成超壓密土層區(qū)和擠密加固區(qū),強(qiáng)度比原狀土的強(qiáng)度高。壓樁完成后,隨樁側(cè)土孔壓消散、再固結(jié)和觸變恢復(fù),最終形成一層緊貼于樁表面的硬殼,最后管樁由樁身摩擦力與端承作用提供承載力。

二、預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的作用機(jī)理及受力分析

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，其初始荷載是先在樁身上部產(chǎn)生垂直應(yīng)力及彈性形變，并逐漸向樁身下部傳遞形成摩擦阻力，致使樁身處于彈性壓縮狀態(tài)。隨著荷載應(yīng)力的增加，當(dāng)樁身垂直應(yīng)力傳遞到樁身底端時(shí)，樁端土層受壓密實(shí)緊縮、變形加大。隨著靜壓荷載樁端阻力的增加，樁頂部位側(cè)阻力首先達(dá)到極限，對(duì)應(yīng)于荷載增量，抗力摩阻減小，樁端阻力增大，最終導(dǎo)致樁端土出現(xiàn)塑性。從而提高了預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的單樁承載力。

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工時(shí)，靜壓器械強(qiáng)大的錘擊力將預(yù)應(yīng)力混凝土管樁強(qiáng)行打入密實(shí)砂層或風(fēng)化巖層內(nèi)，受外力沖擊波和動(dòng)應(yīng)力影響，樁尖附近持力巖土層受到瞬間性劇烈擠壓，單位密度加大，其承載力性能相對(duì)提高。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁大多數(shù)采用開(kāi)口式樁尖，軟土地基上部土層對(duì)管樁阻力影響較小，錘擊沖擊力直接作用在樁端土體，直接向下傳遞壓縮波、剪切波和動(dòng)應(yīng)力，樁端土不斷被擠入樁腔內(nèi)，土擠力與樁壁摩擦力平衡后形成土塞效應(yīng)，提高了承載能力。

三、預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的施工要點(diǎn)

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工時(shí)，要根據(jù)工程施工設(shè)計(jì)方案、巖土地質(zhì)勘察報(bào)告、施工現(xiàn)場(chǎng)工況環(huán)境，選擇適宜的沉樁機(jī)械，注意如下施工要點(diǎn)：

1、沉樁

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁沉樁過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制管樁的傾斜率及沉樁速度。盡量一次性將樁身沉樁到位，避免在接近設(shè)計(jì)深度時(shí)接樁。對(duì)采用閉口樁尖的管樁，應(yīng)及時(shí)在管樁內(nèi)孔灌注相關(guān)混凝土砂漿，沉樁順序宜從中間向四周進(jìn)行。

2、送樁

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工過(guò)程中，當(dāng)樁頂沉至接近地面時(shí)，應(yīng)測(cè)出樁身垂直度并檢查樁頂質(zhì)量，修正錘擊沉樁的最后貫入度，及時(shí)送樁，并按照施工設(shè)計(jì)方案及要求，保障送樁深度的規(guī)范性。

3、接樁

接樁工藝及質(zhì)量是影響預(yù)應(yīng)力混凝土管樁質(zhì)量的因素。施工時(shí)，應(yīng)合理配置樁段，盡量減少接樁。接樁時(shí)要嚴(yán)格按照施工程序及規(guī)范要求，采用端板焊接連接、法蘭連接或機(jī)械頭連接等接樁技術(shù)，保障接頭連接強(qiáng)度高于管樁樁身強(qiáng)度。

4、截樁

當(dāng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁頂部高于設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，往往需要進(jìn)行截樁處理，嚴(yán)禁采用大錘橫向敲擊截樁或強(qiáng)行扳拉截樁。截樁時(shí)應(yīng)保留并將樁身全部預(yù)應(yīng)力鋼筋埋入承臺(tái)內(nèi)，確保截樁后管樁的強(qiáng)度性能質(zhì)量。

四、施工中常遇問(wèn)題及處理措施

1、樁身傾斜

施工中樁身傾斜應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行分析處理，當(dāng)傾斜大于0.8%時(shí)可認(rèn)為樁身傾斜較大。若此時(shí)第一節(jié)樁沒(méi)有全部施工完畢，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行觀測(cè)并對(duì)其糾正，糾正方法可使用移動(dòng)樁架等強(qiáng)行回扳的方法，后續(xù)樁節(jié)焊接時(shí)，一定要保證樁的垂直度，否則將導(dǎo)致樁身傾斜的加大，處理難度加大。

2、樁身移位與樁頂上浮

樁身移位與樁頂上浮對(duì)結(jié)構(gòu)的承載力影響較大。為防止此質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)生，應(yīng)合理安排管樁的施工順序，同時(shí)在打樁過(guò)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)本工程實(shí)際情況，采取管樁施工從內(nèi)向外的施工順序，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)。

3、截樁時(shí)產(chǎn)生裂縫

PHC樁雖采用高強(qiáng)混凝土制作，內(nèi)配置預(yù)應(yīng)力鋼筋，但樁身較脆，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。當(dāng)管樁施工達(dá)到設(shè)計(jì)要求的灌入度時(shí)，可能樁身還有多余樁長(zhǎng)未達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，此時(shí)，需要進(jìn)行截樁，截樁宜用以下方法:采用環(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，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。本工程采用專用的PHC樁環(huán)形專用切割機(jī)割樁，割口良好，未產(chǎn)生任何裂縫。

4、管樁樁頭破碎

管樁施工中，容易發(fā)生樁頭破碎，被打壞的現(xiàn)象，主要原因:設(shè)計(jì)過(guò)于保守，導(dǎo)致樁體過(guò)長(zhǎng)，管樁無(wú)法打到設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高，但是施工單位仍以樁頂標(biāo)高控制，由于管樁受阻力較大，樁體不再下沉，樁頭破壞；樁墊在施工中磨損嚴(yán)重，需要及時(shí)更換。由于樁帽尺寸與樁不匹配，導(dǎo)致樁頭受到瞬時(shí)沖擊力過(guò)大而損壞。施工中為防止樁頭破壞，要使樁錘、樁帽、樁身盡量保持在同一軸線上。打樁較難下沉?xí)r，要檢查落錘有無(wú)傾斜偏心，檢查樁墊樁帽是否合適，如果不合適，需更換或補(bǔ)充軟墊。及時(shí)與設(shè)計(jì)者溝通，核算其合理樁長(zhǎng)，并對(duì)施工技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)交底，使其認(rèn)識(shí)到標(biāo)高控制和貫入度控制的要求并運(yùn)用到具體實(shí)際中。

五、施工過(guò)程的質(zhì)量控制

1、檢測(cè)混凝土預(yù)制管樁質(zhì)量

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的質(zhì)量性能，是保障整個(gè)管樁施工效果的前提。施工前必須針對(duì)混凝土管樁構(gòu)件的外觀平整度密實(shí)度、鋼筋強(qiáng)度等質(zhì)量強(qiáng)度性能進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)。檢查吊運(yùn)時(shí)應(yīng)輕吊輕放，嚴(yán)防碰撞，現(xiàn)場(chǎng)堆放時(shí)場(chǎng)地應(yīng)平整，堅(jiān)實(shí)。

2、試壓混凝土預(yù)制管樁效果

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)工況，選擇規(guī)范性地質(zhì)巖層結(jié)構(gòu)，針對(duì)混凝土管樁進(jìn)行靜壓沉樁實(shí)驗(yàn)，適當(dāng)控制壓樁阻力、調(diào)節(jié)樁機(jī)平衡，通過(guò)靜載荷試驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備安裝的穩(wěn)固性，保障管樁施工的均勻受力，確定承載力數(shù)值。

3、嚴(yán)格控制管樁施工程序質(zhì)量

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工時(shí)，要科學(xué)的按照施工設(shè)計(jì)方案，優(yōu)化施工程序，安裝施工器械，保障器械的穩(wěn)固性，控制下樁垂直度，壓樁過(guò)程中，要保障眼妝的均勻受力程度。接樁時(shí)要嚴(yán)格接樁焊接的工藝方法，嚴(yán)格接樁技術(shù)參數(shù)，保障接樁質(zhì)量強(qiáng)度。截樁時(shí)應(yīng)采用鋸樁技術(shù)，嚴(yán)禁用大錘橫向敲擊或機(jī)械力強(qiáng)行推斷，避免發(fā)生樁管破損開(kāi)裂，影響樁管結(jié)構(gòu)的承載性能及強(qiáng)度質(zhì)量。

4、預(yù)壓管樁施工后的驗(yàn)收監(jiān)理

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工完畢后，要嚴(yán)格按照檢測(cè)程序，采用反射波小應(yīng)變檢測(cè)法在樁頂瞬時(shí)激振的情況下，利用精密儀器分析樁體中彈性傳播的波形特征，判定管樁樁體質(zhì)量，檢測(cè)工程樁身的質(zhì)量性能。

結(jié)束語(yǔ)

由此可見(jiàn)，施工單位嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家、地方有關(guān)技術(shù)規(guī)范，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)人員的現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量保證體系正常運(yùn)行，不斷提高現(xiàn)場(chǎng)施工人員的質(zhì)量意識(shí)，保證施工質(zhì)量，高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PHC樁）在建筑工程施工中有廣闊的應(yīng)用前景。

結(jié)束語(yǔ)

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