淺談先張法預(yù)應(yīng)力管樁在天津某教學(xué)樓項目施工中的注意事項

李國寶

【摘 要】預(yù)應(yīng)力管樁在天津地區(qū)建筑工程施工中的應(yīng)用已十分普遍，由于其造價低、承載力高、環(huán)境污染小、進(jìn)度快等優(yōu)點而備受設(shè)計者們采用。本文從工程地質(zhì)及打樁施工的角度，來分析靜壓預(yù)應(yīng)力管樁在某教學(xué)樓施工中可能會遇到的問題及應(yīng)對措施，進(jìn)而完善預(yù)應(yīng)力管樁施工工藝。

【關(guān)鍵詞】預(yù)應(yīng)力工程地質(zhì)打樁施工靜壓

0.概述

靜壓預(yù)應(yīng)力管樁以其獨特的單樁承載力大、噪聲低、施工進(jìn)度快、投入造價低，目前廣為建設(shè)單位及業(yè)界所采用。但是，靜壓預(yù)應(yīng)力管樁也有樁機(jī)對場地的耐力要求、適用地質(zhì)條件比較苛刻、容易產(chǎn)生擠土效應(yīng)、抗剪能力差等缺點。預(yù)制樁樁體的質(zhì)量、操作工人的技術(shù)熟練程度、機(jī)長的工程經(jīng)驗以及工程管理人員的技術(shù)水平、責(zé)任心等等因素又都是保證靜壓PHC管樁工程質(zhì)量的重要因素。

1.工程概況

本項目地處天津市河西區(qū)，地上4～5層，無地下室，框架結(jié)構(gòu)。本工程設(shè)計人擬采用預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，樁基設(shè)計等級為乙級，管樁類型為PHC-A500（120），總樁數(shù)為916根。有效樁長20m～23m，樁端持力層在粉土中，靜壓施工。

2.場地土層地質(zhì)條件

天津地處華北平原，屬沖積、海積低平原地貌單元，場地地形較平坦。根據(jù)《天津市地基土層序劃分技術(shù)規(guī)程》（DB/T29-191-2009）；《巖土工程技術(shù)規(guī)范》（DB29-20-2000）第3.2條、附錄A及本次勘察資料，該場地埋深45.00m深度范圍內(nèi)，地基土按成因年代可分為以下8層，按力學(xué)性質(zhì)可進(jìn)一步劃分為15個亞層。人工填土層；新近沖積層（Q43Nal）；全新統(tǒng)上組陸相沖積層（Q43al）：包括第一亞層粉質(zhì)粘土（地層編號4a），第二亞層粉土（地層編號4b）；全新統(tǒng)中組海相沉積層（Q42m）：包括第一亞層粉質(zhì)粘土（地層編號6a），第二亞層淤泥質(zhì)粘土（地層編號6b），第三亞層粉質(zhì)粘土（地層編號6c），局部夾粉土透鏡體；全新統(tǒng)下組沼澤相沉積層（Q41h）；全新統(tǒng)下組陸相沖積層（Q41al）：第一亞層，粉質(zhì)粘土（地層編號8a），第二亞層，粉土（地層編號8b）；上更新統(tǒng)第五組陸相沖積層（Q3eal）；上更新統(tǒng)第三組陸相沖積層（Q3cal）：第一亞層，粉土（地層編號11a），第二亞層，粉質(zhì)粘土（地層編號11b），第三亞層，粉土（地層編號11c），第四亞層，粉質(zhì)粘土（地層編號11d）。

根據(jù)本次勘察資料，地基土豎向成層分布，部分層位水平方向巖性有所差異，砂粘有所變化，力學(xué)性質(zhì)有所差異，頂（底）板標(biāo)高有所起伏，主要表現(xiàn)在：8b粉土頂板有所起伏，局部夾粉質(zhì)粘土透鏡體，對預(yù)制樁沉樁有一定影響。本場地其它各層土總體上是均勻、穩(wěn)定的。

3.預(yù)制管樁施工

3.1施工準(zhǔn)備工作

⑴熟悉圖紙，充分理解設(shè)計者的意圖，做好圖紙會審和設(shè)計交底工作，收集相關(guān)的水文地質(zhì)資料及地下管網(wǎng)的資料，做好障礙物的清除與管線的保護(hù)工作，保證施工場地“三通”通暢。

⑵認(rèn)真做好軸線的引測工作，現(xiàn)場設(shè)置三個以上控制點，用混凝土保護(hù)好。將校驗的水準(zhǔn)點引測到現(xiàn)場較為牢固的位置。

⑶開工前對進(jìn)場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)和潤滑。其他需要準(zhǔn)備或校準(zhǔn)的儀器、設(shè)備有：全站儀、水準(zhǔn)儀、長卷尺、米尺、電焊機(jī)、焊條、鐵釘?shù)取?/p>

3.2靜壓管樁施工工藝

先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的運輸和壓樁應(yīng)在樁身混凝土齡期14天（混凝土強(qiáng)度達(dá)100%）之后，且常壓蒸汽養(yǎng)護(hù)后在常溫下靜置7d后方可進(jìn)行。周圍建筑物、地下管線或樁相對密集時打樁應(yīng)采取必要措施加強(qiáng)保護(hù)并做好監(jiān)測記錄。

4.本項目在施工過程中可能產(chǎn)生的問題及其注意事項

4.1擠土效應(yīng)

擠土效應(yīng)產(chǎn)生的原因主要有靜壓預(yù)應(yīng)力管樁的施工方法不符合施工實際，或者是采用了不當(dāng)?shù)氖┕こ绦蛩?，有時是因為成樁數(shù)量過多，致使壓樁速率大，布樁密度過高等原因也會導(dǎo)致擠土效應(yīng)。

為了降低這種影響，我們可以通過在建筑工程施工過程中縮短壓樁的停歇時間來實現(xiàn)，因為施工的停歇時間越長，原樁體擠土后所產(chǎn)生的摩擦阻力就會越大，對后續(xù)的沉樁施工產(chǎn)生的困難就越大。

4.2沉樁達(dá)不到設(shè)計圖紙要求

沉樁達(dá)不到設(shè)計要求是由于有些土質(zhì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，甚至還存有大石塊或者建筑物遺留下來的老地基，這些都是靜壓預(yù)應(yīng)力管樁沉樁的障礙問題，很多樁機(jī)及其配重都比較小，根本無法穿越這樣的硬性結(jié)構(gòu)，給施工帶來較大困難。所以在沉樁之前要進(jìn)行土質(zhì)表層構(gòu)造的探測，查明后要開挖去除這些障礙物，樁機(jī)的選擇也要與管樁樁徑、樁長相匹配，選擇合適的機(jī)型和配重的樁機(jī)能夠收到事半功倍的效果。

4.3壓樁時出現(xiàn)樁身破壞，也稱爆樁

根據(jù)施工情況統(tǒng)計總結(jié)，造成爆樁的原因有以下幾種：

⑴樁身質(zhì)量缺陷，分外部缺陷與內(nèi)部缺陷兩種：外部缺陷一般存在尺寸不規(guī)范、端頭板不平直、管壁厚度不符合規(guī)范要求等。內(nèi)部缺陷主要存在樁身混凝土不密實、風(fēng)化碎石含量偏高、強(qiáng)度達(dá)不到要求或養(yǎng)護(hù)期不夠。針對樁身質(zhì)量缺陷而引起的爆樁，應(yīng)事先選擇信譽(yù)好、管理制度及質(zhì)量保證體系健全的制樁單位，并加強(qiáng)對進(jìn)場管樁的檢查驗收。

⑵地質(zhì)問題，由于砂層其沉積規(guī)律存在上細(xì)下粗的顆粒，沉樁阻力隨著進(jìn)入砂層的深度增加而增大，并且砂層隨著不斷的壓樁越擠越密實，施工時發(fā)生爆樁的幾率最大。

針對地質(zhì)問題引起的爆樁，可采取以下措施：對層厚大、密實度高的砂層，針對現(xiàn)場實際情況可采取封閉樁尖、增加樁機(jī)噸位、原位引孔等措施；但如砂層太厚，建議更改樁型。

⑶施工不規(guī)范，操作不當(dāng)。在施工過程中，不按照施工規(guī)范及設(shè)計要求進(jìn)行操作，也極易引起爆樁，主要有：①樁身垂直度偏差過大，特別是第一節(jié)樁身垂直度控制不好，易造成第二、三節(jié)偏斜，在壓樁過程中樁身偏心受力過大；②端部錯口偏差超過規(guī)范要求，接樁間隙過大且不均勻等。在壓樁過程中，形成樁身偏心受力引起爆樁；③壓樁力過大超過樁身極限承載力；④送樁器與樁端頭接觸不良而引起應(yīng)力相對集中現(xiàn)象，引起樁端爆裂。

針對施工不規(guī)范采取的措施：①加強(qiáng)對施工人員的教育，提高質(zhì)量意識和責(zé)任心；②加強(qiáng)施工過程中垂直度、端部錯口、樁端間隙、焊接質(zhì)量等關(guān)鍵節(jié)點的檢查，確保符合規(guī)范要求，操作人員、質(zhì)量檢查人員做好節(jié)點的自檢、互檢、交接檢查工作。

施工中發(fā)生爆樁，應(yīng)及時報告業(yè)主單位，請求設(shè)計單位出具應(yīng)對方案；開挖后進(jìn)行低應(yīng)變發(fā)現(xiàn)的應(yīng)確定樁身破壞位置，經(jīng)設(shè)計確認(rèn)后可以采取內(nèi)加固法或外加固法處理。

4.4剪切破壞

管樁的剪切破壞主要原因是工程樁成樁后，周邊受力環(huán)境發(fā)生變化，產(chǎn)生較大的剪切應(yīng)力，超過了管樁承受力范圍。如單側(cè)增加了極大的堆載產(chǎn)生的剪切應(yīng)力，靠近水系潮汐產(chǎn)生的剪切應(yīng)力，砂層的流動產(chǎn)生的剪切應(yīng)力，施工造成的應(yīng)力集中等。

防治措施：不得在成樁后單側(cè)大規(guī)模堆載，如堆土方；一般砂層可能產(chǎn)生流動主要也是靠近水系，因此靠近水系有較厚砂層的建議不采用管樁，如采用管樁，設(shè)計時應(yīng)考慮加大成樁密度，增強(qiáng)樁基的整體抗剪能力，或在高位整排設(shè)置抗剪節(jié)點、抵抗砂層流動產(chǎn)生的剪力。樁機(jī)施工時應(yīng)注意同一承臺內(nèi)的群樁，需接樁的接頭不宜在同一截面內(nèi)，應(yīng)相互錯開，避免產(chǎn)生土壓力以及水壓力效應(yīng)較大時，對整體樁身產(chǎn)生剪切破壞。

5.總結(jié)

前幾年在上海發(fā)生的管樁由于剪切破壞引起住宅樓倒塌事故一度對預(yù)應(yīng)力管樁的使用產(chǎn)生了質(zhì)疑，但靜壓管樁的優(yōu)勢明顯的，如何在使用中更好地在經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量、安全方面進(jìn)行合理的設(shè)計和施工，就是擺在我們面前急需解決的問題，筆者通過做過幾個預(yù)應(yīng)力管樁項目，總結(jié)出上邊幾點經(jīng)驗供大家參考。每個項目都有每一個項目的特殊性，相信本項目也不例外，在本項目施工前筆者對在施工中可能遇到的幾點問題做了簡單的分析。

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