預(yù)應(yīng)力靜壓管樁質(zhì)量控制的施工體會(huì)

周炳泉　曹晨　周巾　阮振方

摘 要：根據(jù)浙江北部水鄉(xiāng)地區(qū)典型的軟弱土的特點(diǎn)，針對(duì)靜壓預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工常見的質(zhì)量問題，進(jìn)行了分析，提出了相對(duì)有效的控制樁基質(zhì)量的方法和相關(guān)施工措施，提高了樁基驗(yàn)收的合格率。

關(guān)鍵詞：靜壓管樁；軟弱土質(zhì)；樁身傾斜；偏位斷樁；質(zhì)量控制

湖州市區(qū)是屬于比較典型的軟弱土地區(qū)，淤泥質(zhì)土層厚達(dá)20～30米，含水量高達(dá)50%左右，由于預(yù)應(yīng)力混凝土管樁具有施工工期短、單樁承載力造價(jià)便宜、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)，因此，被廣泛運(yùn)用樁基礎(chǔ)工程，但是，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在工業(yè)與民用建筑上大量使用，同時(shí)存在較大的隱患，經(jīng)常出現(xiàn)樁位偏移、傾斜倒樁、斷樁等重大質(zhì)量事故。我們通過幾年來的實(shí)踐，建立了一套比較行之有效的施工管理和技術(shù)措施，通過對(duì)施工方案、技術(shù)措施等多方面手段，在工程質(zhì)量控制有了一定的掌控能力，以下是我們的一些體會(huì)，供大家參考。

1.概述

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁是經(jīng)過先張預(yù)應(yīng)力、離心成型及高壓蒸養(yǎng)等工藝工藝生產(chǎn)而成的一種空心環(huán)形等截面管樁，管樁由于在工廠規(guī)模生產(chǎn)，具有質(zhì)量可靠、施工便捷、檢測(cè)方便以及價(jià)格低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)。它的適用范圍比較廣，一般軟弱土層如人工填土、粘性土、粉土都能適用。

管樁是通過外力將樁強(qiáng)行打入土中，因而產(chǎn)生擠土效應(yīng)。由于管樁體中空，產(chǎn)生土塞效應(yīng)，樁端的承載力也得到了發(fā)揮。管樁的施工方法主要有錘擊法和靜壓法，可根據(jù)場(chǎng)地條件合理選擇施工方法。因此，施工前應(yīng)認(rèn)真編制施工組織設(shè)計(jì)，在施工中采取有效措施，避免因施工不當(dāng)而造成質(zhì)量問題。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁作為一種樁型，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和工程應(yīng)用前景，是值得廣泛應(yīng)用的一種樁型。由于靜壓法沉樁施工具有施工現(xiàn)場(chǎng)噪聲小的優(yōu)點(diǎn)，越來越普遍使用，但由此產(chǎn)生的質(zhì)量問題也倍受工程專業(yè)技術(shù)人員的關(guān)注。

2.靜壓沉樁原理及技術(shù)特點(diǎn)

靜壓沉樁原理是借助樁架自重和配重，應(yīng)用液壓傳動(dòng)技術(shù)將整個(gè)樁架自重和配重，以電動(dòng)油泵液壓方式施加在樁頂或樁身上，將管樁打入土層。管樁在垂直靜壓力的作用下，樁尖刺入土體使其產(chǎn)生沖剪破壞，且伴隨對(duì)樁周土體產(chǎn)生擠土效應(yīng)，從而引起地基土的側(cè)向應(yīng)力增加。在軟弱地基土中，孔隙水受此沖剪擠壓作用，形成不均勻水頭，產(chǎn)生超靜孔隙水壓力，破壞了土體的正常結(jié)構(gòu)，使在樁徑一倍以上范圍內(nèi)土體抗剪強(qiáng)度大幅度降低，土體產(chǎn)生軟化或液化，樁側(cè)摩阻力隨之大幅度降低形成滑動(dòng)摩阻，從而將管樁壓入很深的土層中。壓樁過程終止后，土體中孔隙水壓力隨時(shí)間的延續(xù)逐漸消散，樁周土隨之產(chǎn)生徑向固結(jié)，土的密度增加，樁側(cè)摩阻力恢復(fù)，最終達(dá)到設(shè)計(jì)的承載目的。

3.靜壓預(yù)應(yīng)力混凝土管樁具有以下優(yōu)缺點(diǎn)：

（1）樁身混凝土質(zhì)量可靠，樁身承載力較高，樁身質(zhì)量的可靠度遠(yuǎn)大于鉆孔樁或沉管灌注樁，避免了灌注樁縮頸、隔渣、離析、膠結(jié)不良等質(zhì)量通病。

（2）設(shè)計(jì)選用范圍廣。管樁規(guī)格多，有不同的口徑與壁厚和長(zhǎng)度。對(duì)持力層起伏變化大的地質(zhì)中適應(yīng)性強(qiáng)?？筛鶕?jù)管樁樁節(jié)長(zhǎng)短，靈活搭配組合，以節(jié)省材料。

（3）單樁承載力造價(jià)便宜。

（4）符合環(huán)保要求。管樁是工廠化生產(chǎn)的，現(xiàn)場(chǎng)施工可避免施工噪聲。

（5）施工速度快。工廠生產(chǎn)的的管樁不要養(yǎng)護(hù)期，工廠直接運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，靜壓樁與鉆孔灌注樁相比，工效大大提高。

（6）預(yù)應(yīng)力混凝土管樁主要缺點(diǎn)，所需的機(jī)械設(shè)備投資大，進(jìn)退場(chǎng)費(fèi)用大。不宜在孤石和障礙物多和較厚的砂土層中運(yùn)用。由于施工機(jī)械自重大，施工場(chǎng)地地耐力要求高。

4.靜壓管樁施工過程的質(zhì)量管理主要要素

4.1壓樁前的準(zhǔn)備工作

（1）充分分析施工工程的地質(zhì)勘察報(bào)告，了解本場(chǎng)地地質(zhì)狀況，必須根據(jù)工程的地質(zhì)資料、設(shè)計(jì)單樁承載力、樁長(zhǎng)和管樁直徑要求，以及相類似土層的施工經(jīng)驗(yàn)，合理地選擇壓樁機(jī)械。一般情況下，樁機(jī)的壓樁力應(yīng)不小于單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值的1.2～1.3倍左右。

（2）認(rèn)真領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)意圖及要求，了解工程施工質(zhì)量的控制點(diǎn)。

（3）認(rèn)真編制施工組織設(shè)計(jì)或施工方案。

（4）組織圖紙會(huì)審，明確沉樁質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，明確樁頂標(biāo)高的控制要求。

（5）加強(qiáng)對(duì)施工放線與定位樁質(zhì)量控制。項(xiàng)目技術(shù)人員應(yīng)會(huì)同業(yè)主、監(jiān)理工程師對(duì)已定位的軸線進(jìn)行校核，對(duì)已定位樁定位點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核簽字后方可施工，施工過程中，要經(jīng)常對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核，防止人為破壞。

（6）對(duì)進(jìn)場(chǎng)的管樁查驗(yàn)出廠合格證，并對(duì)樁身質(zhì)量進(jìn)行檢查，特別是管樁端板處，由于靜壓法施工中的壓樁力較大，管樁端板處混凝土不密實(shí)很容易把樁壓碎。同時(shí)應(yīng)對(duì)樁身外觀質(zhì)量按規(guī)范要求進(jìn)行仔細(xì)地查驗(yàn)，檢查樁身是否粘皮麻面、內(nèi)外表面是否露筋、表面是否有裂縫、是否斷頭脫頭、樁套箍是否凹陷、表面砼是否坍落等情況，不符合管樁規(guī)范要求的一律退貨處理。

（7）試沉樁，試沉樁必須由業(yè)主會(huì)同設(shè)計(jì)、地質(zhì)勘探、監(jiān)理和施工單位一同參加，并簽署試沉樁報(bào)告，確定設(shè)計(jì)單樁承載力與終壓值等了工程樁施工主要參數(shù)。

4.2壓樁施工過程中的質(zhì)量管理

（1）雖然在放線與定樁位時(shí)已經(jīng)核查過，但是由于施工場(chǎng)地受到機(jī)械設(shè)備移動(dòng)、打樁后土體擠壓產(chǎn)生位移情況是較多的，而經(jīng)驗(yàn)不足或技術(shù)水平不高的施工技術(shù)人員往往對(duì)偏離原定的樁位標(biāo)志，沒有進(jìn)行打樁前的再次復(fù)核，從而導(dǎo)致成樁的偏位。為此，在每個(gè)樁沉樁前，對(duì)每個(gè)樁位進(jìn)行校核，確保成樁樁位的偏位在規(guī)范要求內(nèi)。

（2）樁身垂直度的控制。調(diào)校樁的垂直度是沉樁質(zhì)量的關(guān)鍵，特別是下接樁的垂直度，須高度重視，插樁在一般情況下入土0.5-0.8m為宜，然后再進(jìn)行調(diào)校，一般采用經(jīng)緯儀和線錘共同校核垂直度。在沉樁過程中施工員應(yīng)隨時(shí)觀察樁的入土進(jìn)尺變化，如遇地質(zhì)層有障礙物，樁傾斜時(shí)，應(yīng)分析情況，可以調(diào)正的，要調(diào)直后，再繼續(xù)施工。

（3）沉檢查樁身垂直度的方法，沉樁時(shí)，在樁架立柱橫向成90°架設(shè)一臺(tái)經(jīng)緯儀，樁架立柱吊掛線錘，確保沉樁垂直度偏差以及上下節(jié)樁中心線偏差不超過規(guī)范要求。

（4）接樁及焊縫質(zhì)量控制，接樁前，應(yīng)保證上下兩節(jié)樁的順直，而且兩樁樁心的錯(cuò)位偏差不宜大于2mm。管樁在焊接前應(yīng)該把兩節(jié)樁的端頭板用鋼刷清刷干凈，在保證上節(jié)樁已經(jīng)垂直后能焊接。焊接時(shí)要求兩個(gè)焊工同時(shí)對(duì)稱施焊，先在坡口圓周上對(duì)稱點(diǎn)焊4-6點(diǎn)，焊接層數(shù)不少于2層，每層焊渣必須清理干凈，保證焊縫連續(xù)飽滿，根據(jù)施工氣候情況，自然冷卻約1～10分鐘，方可繼續(xù)壓樁。

（5）終壓的控制，應(yīng)根據(jù)試沉樁的控制參數(shù)進(jìn)行控制工程樁終壓。為了便于控制終止壓樁力，施工時(shí)必須詳細(xì)記錄壓樁過程的壓力與樁端入土深度，了解樁端進(jìn)入持力層深度是否滿足設(shè)計(jì)要求以及樁穿過各土層時(shí)的壓力值。

4.3成樁的質(zhì)量檢查。

（1）工程樁施工結(jié)束后，現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)情況和工程樁沉樁過程情況提出對(duì)工程基坑開挖的具體要求或建議，向總承包單位或監(jiān)理單位提供書面資料，防止由于基坑開挖的不合理、基坑圍護(hù)質(zhì)量等因素而引發(fā)已施工的工程樁發(fā)生樁位位移、傾斜倒樁、斷樁等質(zhì)量事故。

（2）樁頂標(biāo)高及偏位情況的檢查，基礎(chǔ)開挖后，應(yīng)對(duì)樁頂標(biāo)高及樁的偏位情況進(jìn)行測(cè)量，并把記錄資料報(bào)送設(shè)計(jì)單位，對(duì)樁頂標(biāo)高、樁位偏差超過施工驗(yàn)收規(guī)范要求的由設(shè)計(jì)單位提出整改方案，監(jiān)理單位監(jiān)督施工單位實(shí)施進(jìn)行，并經(jīng)驗(yàn)收合格后方可進(jìn)入下道工序的施工。

5.常見質(zhì)量問題分析與處理辦法

5.1樁身傾斜，插樁初壓即有較大幅度的樁端走位和傾斜。碰到此種情況，很可能在地面下有障礙物。處理的措施，在壓樁施工前，將地面下樁位范圍內(nèi)的舊建筑物基礎(chǔ)、塊石等障礙物徹底清理干凈。

5.2樁端達(dá)不到設(shè)計(jì)深度，靜壓管樁施工時(shí)，若發(fā)生個(gè)別樁長(zhǎng)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求深度時(shí)，其原因可能是：

（1）樁尖碰到了局部的較厚夾層或由樁端帶入土中的大塊石及其他硬土層。

（2）沉樁過程中停息時(shí)間過長(zhǎng)，造成沉樁阻力增加，如接樁時(shí)，樁尖正處于硬土層中，間隙時(shí)間過長(zhǎng)，繼續(xù)沉樁就會(huì)很困難，使樁無法沉到設(shè)計(jì)深度。發(fā)生管樁沉不下去時(shí)，應(yīng)會(huì)同設(shè)計(jì)院、監(jiān)理工程師和施工單位的技術(shù)負(fù)責(zé)人認(rèn)真分析原因，找出對(duì)策才能繼續(xù)施工。

（3）基坑開挖不當(dāng)引起大面積群樁傾斜情況，由于挖土不慎引起基樁的傾斜在軟弱土層中較多，基坑較深，雖然有基坑圍護(hù)措施，但是坑內(nèi)土體開挖的線路、分段、分層開挖的措施不當(dāng)，坑內(nèi)運(yùn)土車輛、挖土機(jī)械等在樁位上行走或?qū)⑼诔龅耐炼逊旁诨舆吰赂浇?，都?huì)產(chǎn)生側(cè)向壓力，加上淤泥本身的流動(dòng)性以及土體中未消散的超孔隙水壓力乘機(jī)向開挖方向釋放，加劇了淤泥向開挖方向流動(dòng)，而管樁對(duì)水平力的抵抗能力極小，造成樁頂大量位移時(shí)有發(fā)生，而且樁身傾斜一般會(huì)向先開挖土方的方向傾斜。防止的主要措施是合理組織土方開挖，挖土宜逐層均勻進(jìn)行，樁周土體高差不宜超過1m；保證基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)或邊坡土體的穩(wěn)定，基坑頂部周邊不得堆土或堆放其他重物，坑內(nèi)的主要道路要進(jìn)行必要的加固，機(jī)械不能在樁頂位置附近行走等。發(fā)生這樣的事故處理方法，先要進(jìn)行調(diào)查分析，弄清哪些樁報(bào)廢，哪些樁還可以用，哪些樁應(yīng)折減其承載力，然后根據(jù)實(shí)際情況，提交設(shè)計(jì)單位，提出補(bǔ)樁方案。

（4）樁身上浮，當(dāng)工程樁較短或樁較密集時(shí)，施工速度過快較容易發(fā)生樁身上浮的情況，一般要降低樁入土的密度速率，設(shè)置一定數(shù)量的泄水孔，可防止出現(xiàn)樁身上浮現(xiàn)象，處理辦法，可在施工完成前，對(duì)上浮的樁采取復(fù)壓的補(bǔ)救措施。

6.結(jié)束語

靜壓管樁的施工質(zhì)量是建筑大廈的基礎(chǔ)，受到施工過程中各個(gè)環(huán)節(jié)影響，施工階段的質(zhì)量控制，要求各方人員積極配合，在整個(gè)施工過程做好事前控制、事中控制和事后控制，針對(duì)特殊環(huán)節(jié)、特殊工序采取相應(yīng)的施工措施，確保施工質(zhì)量。由于沉樁過程中與軟硬土層的土質(zhì)、土層的排列、厚度、樁的密度、樁距、施工順序、沉樁速度等有關(guān)。認(rèn)真分析不同地質(zhì)狀況，按實(shí)際編制施工方案，控制施工工藝的關(guān)鍵點(diǎn)，對(duì)樁基工程質(zhì)量起著關(guān)鍵性的作用，而后期挖土施工等是保證最終樁基工程達(dá)到安全的不可缺少的保障措施。