建筑工程預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁技術(shù)的研究

■常山亮 ■中機(jī)新能源開(kāi)發(fā)有限公司，河南 鄭州 450000

1 工程案例

某建筑工程高度為31.5 米，屬于框架結(jié)構(gòu)9 層，砂層位于地面2.5到4 米以下，具有平坦的地表，砂層以下為淤泥層，其類(lèi)型為沖刷與淤泥環(huán)境沉積。其中8.5 到15.2 米之間為第二層淤泥層厚度，場(chǎng)區(qū)下水位在地表1.2 米面層處。根據(jù)工程建設(shè)需求，選取預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁進(jìn)行本工程樁基設(shè)計(jì)，要求其樁徑為500 毫米，壁厚為100 毫米，C80 為管樁混凝土強(qiáng)度。700kN 為單樁承載力，26 到29 米之間為有效樁長(zhǎng)，230 根為總樁數(shù)，需選取3 節(jié)接樁。選取群樁整體筏板或局部承臺(tái)進(jìn)行基礎(chǔ)施工。

2 建筑工程預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁技術(shù)施工準(zhǔn)備

2.1 樁錘、樁架選擇

(1)樁錘選擇。樁的形狀、尺寸、重量、入土長(zhǎng)度等都是樁錘選擇時(shí)必須考慮的問(wèn)題，建筑工程預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁技術(shù)應(yīng)用中，要求樁錘夯擊能力能夠?qū)兜呢炄胱枇M(jìn)行有效克服，如樁尖阻力、樁側(cè)摩阻力等。如樁錘能力不能對(duì)以上需求進(jìn)行滿足，將導(dǎo)致局部壓曲現(xiàn)象出現(xiàn)在樁頭位置，致使樁錘無(wú)法符合設(shè)計(jì)規(guī)定。(2)樁架選擇。設(shè)置、安裝樁架將直接影響到打樁效率。根據(jù)工程建設(shè)需求，可選取D—308S型履帶行走式樁架，其優(yōu)點(diǎn)為靈活移動(dòng)，便于使用等。

2.2 施工組織設(shè)計(jì)

按照打樁施工范圍的地質(zhì)情況、基礎(chǔ)現(xiàn)狀等，進(jìn)行打樁順序的合理確定，并選取科學(xué)有效的預(yù)防措施對(duì)附近建筑物加以保護(hù)。同時(shí)按照樁基施工圖規(guī)定測(cè)定樁位。通常管樁應(yīng)進(jìn)行2 個(gè)支點(diǎn)設(shè)計(jì)，其吊點(diǎn)必須與位置需求相符。可選取軟墊、木墊堆放管樁，避免振動(dòng)、沖撞管樁現(xiàn)象出現(xiàn)在起吊運(yùn)輸過(guò)程中。

由制造管樁成型至打樁施工應(yīng)具備相應(yīng)的間隔時(shí)間，混凝土強(qiáng)度必須與設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)相符，通常控制在80%以上。如現(xiàn)場(chǎng)必須進(jìn)行管樁堆放，可遵循“先進(jìn)場(chǎng)樁先打”的原則進(jìn)行施工，以此對(duì)管樁強(qiáng)度進(jìn)行最大限度地滿足。在施工應(yīng)用前，施工企業(yè)應(yīng)對(duì)選取的預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁規(guī)格、技術(shù)性能進(jìn)行充分了解，如表1 所示。

3 建筑工程預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁技術(shù)施工流程

在建筑工程快速發(fā)展的同時(shí)，還存在諸多病害問(wèn)題，如軟土地基等，為有效避免該現(xiàn)象的出現(xiàn)，施工單位必須重視軟基加固技術(shù)的選擇，高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁技術(shù)作為軟基處理的重要技術(shù)之一，其施工技術(shù)水平的高低將直接影響到建筑工程的整體質(zhì)量，為此施工企業(yè)必須重視其施工技術(shù)應(yīng)用，規(guī)范施工流程，只有這樣才能確保建筑工程施工質(zhì)量，才能推動(dòng)建筑事業(yè)的快速發(fā)展。

3.1 試樁

根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JQJ94—94)等相關(guān)規(guī)定，選取慢速維持荷載法進(jìn)行單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)。選取錨樁橫梁反力裝置進(jìn)行豎向靜載荷抗壓試驗(yàn)，整個(gè)過(guò)程可通過(guò)電動(dòng)油泵對(duì)油壓千斤頂(2 臺(tái)5000KN)加荷，荷載通過(guò)荷重傳感器、荷重顯示器與0.4 級(jí)精密油壓顯示，沉降值可利用電測(cè)位儀器、機(jī)械表等測(cè)讀，隨后通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣、記錄、整理與打印。

試樁、錨樁為工程所用樁，第一根試樁應(yīng)向6200KN 加荷，如符合7級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，1 小時(shí)后將加大沉降量，每小時(shí)16.67 毫米時(shí)，其沉降總量為38.06 毫米，該情況下地基將產(chǎn)生破壞現(xiàn)象，此時(shí)可停止試驗(yàn)。根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)曲線及數(shù)據(jù)顯示，4340KN 為極限荷載。

5000KN 為第二根試樁要求量，如符合9 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，45 分鐘后加大沉降量，每小時(shí)達(dá)到15.25 毫米，36.51 毫米為沉降總量，此時(shí)地基明顯損壞，可停止試驗(yàn)。根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)曲線及數(shù)據(jù)顯示，4500KN 為極限荷載。

4000KN 為第三根試樁要求量，穩(wěn)定后應(yīng)向4500KN 增加，最終第二根試樁的極限荷載為4800KN。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可對(duì)試樁結(jié)果統(tǒng)計(jì)特征值進(jìn)行計(jì)算:

Qum=4547KN;Sn=0.052

由此得出，單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值為Quk=Qum=4547KN。

3.2 測(cè)放樁點(diǎn)

首先對(duì)施工場(chǎng)地表面雜物清理干凈，隨后做好場(chǎng)地平整工作，最后對(duì)平整場(chǎng)地后的標(biāo)高進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。測(cè)量器具與設(shè)備是工程施工測(cè)量的主要機(jī)械設(shè)備，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定在實(shí)地進(jìn)行具體標(biāo)定，為建筑基礎(chǔ)施工作業(yè)提供便利。恢復(fù)中線測(cè)量、測(cè)設(shè)施工控制樁等都是建筑樁基施工測(cè)量的主要任務(wù)。完成測(cè)量放線工作后，應(yīng)對(duì)施工人員進(jìn)行技術(shù)交底。

3.3 樁機(jī)就位

預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁機(jī)械就位后，應(yīng)由相關(guān)人員進(jìn)行施工，在移動(dòng)樁機(jī)前應(yīng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況進(jìn)行詳細(xì)觀測(cè)，并對(duì)位移的安全性進(jìn)行有效提升。同時(shí)利用吊錘對(duì)鉆桿和地面的垂直角度進(jìn)行檢測(cè)與適當(dāng)調(diào)整，并將其誤差控制在1%以下。以米為單位在樁機(jī)架上畫(huà)出長(zhǎng)度標(biāo)記，按照施工要求進(jìn)行施工。

3.4 起吊下節(jié)樁

完成樁機(jī)就位后，應(yīng)起吊預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁，樁外壁與所畫(huà)樁位白灰圖形標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)，通過(guò)2 條線墜，以90 度為夾角進(jìn)行垂直度地調(diào)整，并符合樁機(jī)內(nèi)部水平儀要求。

3.5 壓樁入土

壓入早期，選取低速壓入方式進(jìn)行下節(jié)樁施工，避免與地下障礙物碰撞，導(dǎo)致樁位偏移情況的出現(xiàn)。如與硬土層相遇，應(yīng)進(jìn)行壓樁力的適當(dāng)增加，穿越硬土層后應(yīng)將壓力降低，在此階段，應(yīng)對(duì)壓力變化情況時(shí)時(shí)關(guān)注，以便沉樁施工。上節(jié)管樁向地面插入的垂直度誤差應(yīng)控制在0.15%以下，在同一中心線上控制樁錘、樁帽及送樁器。沉樁施工中，應(yīng)對(duì)觀測(cè)樁身垂直度進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)，如樁身垂直度誤差在1%以下，必須及時(shí)找出原因，并選取切實(shí)可行的措施進(jìn)行處理。如樁尖向硬土層插入后，杜絕選取移動(dòng)樁架等強(qiáng)行施工。沉樁施工中，如產(chǎn)生反常貫入度，樁身將產(chǎn)生位移傾斜狀況。樁身、樁頂損壞等現(xiàn)象出現(xiàn)，必須暫停沉樁。

3.6 上節(jié)樁施工

接樁施工中，要求0.5 到1 米之間為入土管樁樁頭多出地面部分長(zhǎng)度。在確保下節(jié)樁不存在損壞情況后，必須將樁頂雜物清理干凈，上節(jié)樁起吊后，應(yīng)對(duì)準(zhǔn)下節(jié)樁附近中心，同時(shí)對(duì)上節(jié)樁垂直度進(jìn)行校正，并檢測(cè)上、下樁連接面有無(wú)扣縫情況。

將導(dǎo)向箍設(shè)置到下節(jié)樁樁頭位置，為上節(jié)樁就位提供便利，接樁施工中，應(yīng)對(duì)直上下節(jié)樁段，錯(cuò)位偏差控制在2 毫米范圍以下。

3.7 焊接

焊接施工前期，應(yīng)對(duì)管樁接頭位置的質(zhì)量進(jìn)行確定，利用鐵刷子將上下端板表面清理干凈。一般先在坡口位置進(jìn)行4 到6 點(diǎn)對(duì)稱(chēng)點(diǎn)焊，固定上下節(jié)后，可將導(dǎo)向箍拆除，并進(jìn)行一層一層對(duì)稱(chēng)焊接。通常選取手工焊接、二氧化碳保護(hù)焊的方式進(jìn)行焊接，3 層為其焊接數(shù)量，并清理干凈內(nèi)層焊渣，隨后在其外側(cè)進(jìn)行一層焊接，要求焊透其根部。自然冷卻后焊接接頭才能進(jìn)行以下施工，一般8 分鐘為冷卻最短時(shí)間，杜絕通過(guò)水進(jìn)行冷卻施工。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國(guó)建筑工程事業(yè)也得到了極大的發(fā)展。預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁技術(shù)作為建筑工程基礎(chǔ)施工的重要技術(shù)之一，其施工技術(shù)水平的高低將直接影響到工程建設(shè)的整體質(zhì)量，為此，施工企業(yè)必須結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，在充分了解預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁應(yīng)用優(yōu)勢(shì)的前提下，做好施工準(zhǔn)備工作，只有這樣才能確保施工流程的規(guī)范性、合理性，才能推動(dòng)工程建設(shè)的快速發(fā)展。

［1］劉爭(zhēng)宏，鄭建國(guó)，于永堂.濕陷性黃土場(chǎng)地PHC 樁豎向承載性狀試驗(yàn)研究［J］.巖土工程學(xué)報(bào)，2010(S2).