軟地基上PHC管樁施工監(jiān)理控制措施

黃 敏，王煥新

（湖南電力建設監(jiān)理咨詢有限責任公司， 湖南 長沙 410004）

軟地基上PHC管樁施工監(jiān)理控制措施

黃 敏，王煥新

（湖南電力建設監(jiān)理咨詢有限責任公司， 湖南 長沙 410004）

主要介紹了皖電東送淮南至上海特高壓交流輸電示范工程滬西變電站工程中監(jiān)理人員對軟地基上PHC管樁施工事前、事中及事后監(jiān)理控制措施，重點描述了樁基施工監(jiān)測在PHC管樁施工中的運用及PHC管樁施工中常見的問題與預防措施。

PHC；控制；監(jiān)測；擠土效應；預防措施；監(jiān)理

0 引 言

滬西變電站工程位于上海市青浦區(qū)練塘鎮(zhèn)，緊鄰已建的練塘 500 kV 變電站，圍墻內占地面積 8.976 5 ha.。站址所在地的原始地表水網(wǎng)發(fā)育，河流、溝渠縱橫，站址范圍內大部分為人工開挖的魚塘。地質勘測報告顯示：站區(qū)地底遍布著③灰色淤泥質粉質黏土，厚度高達 7.5 m～13.6 m 不等；地基土工程性質較差，強度低、壓縮性高，對沉降變形和承載力要求高的建構筑物，需采用樁基。滬西變電站設計有 PHC 管樁、鉆孔灌注樁、水泥土攪拌樁 3 種樁型，共計 16 000 余根樁。樁基工程具有樁型多、數(shù)量大、布置密集、工期緊、施工難度大的特點，在軟土地基上進行 PHC 管樁施工中產(chǎn)生的“擠土效應”更是對 PHC 管樁施工質量帶來了嚴峻的考驗?，F(xiàn)就 PHC 管樁施工中監(jiān)理控制方法進行討論與分析。

1 事前監(jiān)理控制

在施工準備階段，監(jiān)理人員主要通過施工圖會檢、組織樁基施工方案評審會、審查施工方案及分包單位資質等方法，加強對 PHC 管樁施工準備階段的監(jiān)理控制。

1.1 施工圖會檢

在 PHC 管樁開工前，結合工程地質勘測報告對 PHC 管樁施工圖進行預檢，確保圖紙中引用的相關標準及規(guī)范全部為現(xiàn)行有效標準和規(guī)范，并對預檢中發(fā)現(xiàn)的問題及時形成預檢記錄。在圖紙會檢會上由設計院對預檢記錄上的疑問一一解答。

1.2 組織召開樁基施工方案評審會

針對滬西變電站工程樁基工程樁型多、數(shù)量大、布置密集、工期緊、施工難度大的特點，邀請專家組參加樁基施工方案評審會，確定了滬西變電站工程樁基施工順序為：由深至淺，由中間向四周進行施工；相對區(qū)域內水泥土攪拌樁待PHC 管樁與鉆孔灌注樁施工完畢后再進行施工；主體 PHC 管樁 1.5 倍樁長以外的鉆孔灌注樁及圍墻樁基可先行施工。專家組針對滬西變電站工程樁基施工的難點提出了相應的控制措施，建議在樁基施工過程中開展樁基施工監(jiān)測工作。

1.3 樁基施工方案審查

根據(jù)設計圖紙、地質勘測報告、國家現(xiàn)行規(guī)范標準和國家電網(wǎng)公司有效文件、樁基施工方案評審會議上專家的建議以及施工現(xiàn)場實際情況，審查施工方案的編制依據(jù)、施工工藝流程、技術保障措施、安全文明施工措施等內容是否切實可行，對工程質量和進度有無影響，安全文明施工平面布置是否合理，質保體系、安保體系是否健全并有利于工程大規(guī)模展開，主要施工機具配置與進度要求是否匹配。在施工過程中督促施工項目部嚴格按已審批的施工方案落實各項安全、技術保障措施。

1.4 樁基分包單位及供貨商資質審查

根據(jù)《國家電網(wǎng)公司電網(wǎng)建設工程施工分包管理辦法》及相關要求對分包單位資質進行嚴格審查。在 PHC 管樁開工前對 PHC 管樁供貨商進行實地考察，為本工程建設選擇優(yōu)質的 PHC 管樁貨源。

1.4.1 審查樁基施工專業(yè)分包單位資質

重點審查：(1)分包單位資質是否合格，是否具備承擔分包項目的能力；(2)分包范圍是否符合國家法律法規(guī)、國家電網(wǎng)公司有關規(guī)定和工程承包合同約定(或業(yè)主項目部書面同意)以及總承包單位在投標書中的承諾；(3)分包合同、安全協(xié)議內容是否全面，是否符合國家法律法規(guī)和國家電網(wǎng)公司的有關規(guī)定。在分包人員進場時，重點檢查進場分包人員與報審人員是否相符，杜絕分包人員人證不符的現(xiàn)象發(fā)生。

1.4.2 對施工項目部上報的PHC管樁供貨商進行實地考察

樁基工程是滬西變電站工程土建質量控制及進度控制的關鍵項目。為確保樁基施工質量及施工進度，監(jiān)理項目部對PHC 管樁供貨商進行實地考察，要求 PHC 管樁供貨商的供貨能力、供貨質量、生產(chǎn)進度能滿足本工程建設需求。

2 事中監(jiān)理控制

在施工過程中，主要通過復核樁位控制點、PHC 管樁進場檢驗、旁站監(jiān)理、樁基監(jiān)測等方式進行 PHC 管樁施工質量控制。

2.1 PHC管樁定位控制

施工前，監(jiān)理審查施工項目部編制的測量方案，組織對施工布設的樁位控制點進行檢查驗收，確保樁位控制點精度。施工中，監(jiān)理通過檢查施工單位樁位控制點復測記錄、復核樁位控制點位置、檢查樁基施工定位放樣精度，確保樁基樁位偏差滿足表 1 要求。

表1 樁位偏差質量標準和檢驗方法

2.2 PHC管樁進場檢驗

對進場管樁的外觀質量及相關的資料證明文件進行檢查，按照表 2 要求重點對樁長、壁厚及頂面平整度等進行檢查，確保 PHC 管樁質量。

表2 PHC管樁質量標準和檢驗方法

2.3 優(yōu)化不同樁型施工順序

滬西變電站工程設計有 PHC 管樁、鉆孔灌注樁和水泥土攪拌樁，現(xiàn)場應合理規(guī)劃好各類樁的施工順序。在相鄰區(qū)域的 PHC 管樁先施工，鉆孔灌注樁及水泥土攪拌樁后施工。主道路及 1 000kVGIS 西側道路水泥土攪拌樁都安排在主變及1 000kVGIS 區(qū)域的 PHC 管樁施工完后才開始施工。受工程進度計劃制約，滬西變電站工程主變區(qū)域 PHC 管樁和 110 kV 區(qū)域鉆孔灌注樁必須同時施工。滬西變電站工程通過先施工靠近 110 kV 區(qū)域的 3 排 PHC 管樁形成一道屏障、安插塑料排水板、開挖應力釋放溝等措施減小“擠土效應”對鉆孔灌注樁施工質量的影響，并在施工過程中加強該區(qū)域的樁基施工監(jiān)測。滬西變電站工程 PHC 管樁基施工行進路線如圖 1 所示。

圖1 滬西變電站工程PHC管樁施工行進路線圖

2.4 PHC管樁施工旁站監(jiān)理

2.4.1 旁站監(jiān)理方案技術交底

施工前，監(jiān)理項目部按照《滬西變電站工程樁基施工旁站監(jiān)理方案》對旁站監(jiān)理人員進行交底，讓旁站人員掌握樁基施工的旁站監(jiān)理范圍、工作要求及旁站監(jiān)理職責。

2.4.2 樁基施工旁站監(jiān)理質量控制要點

(1)首節(jié)樁就位后，在施工人員將管樁調正后對樁身垂直度進行檢查，確保首節(jié)樁的樁身垂直度滿足≤ 0.3% 的規(guī)范要求，在隨后的壓樁施工中檢查樁身垂直度，確保滿足≤0.5%的規(guī)范要求。

(2)加強接樁質量檢查，并及時留存數(shù)碼照片等影像資料。在兩節(jié)樁對焊前，檢查 PHC 管樁對焊處焊接面清理情況，要求無銹跡、無雜物。接樁要求采用 CO2氣體保護焊，焊接時兩名焊工同時對稱施焊，焊縫質量必須符合表 3 要求。施工過程中，及時與檢測人員聯(lián)系，按照要求抽取 10%做焊縫探傷試驗。焊接接頭應在自然冷卻后才能繼續(xù)沉樁，冷卻時間不宜少于 8 min，嚴禁使用水冷卻或焊接好后立即沉樁。

表3 焊縫質量標準及檢驗方法

(3)樁頂標高控制。在樁基施工前，根據(jù)施工人員布設的控制點標高及樁頂設計標高，核查送樁器的控制線至送樁器底部的距離，確保施工的樁頂標高偏差在 ±5 cm 以內。對于同一區(qū)域設計有多種樁頂標高的，必須嚴格對照施工圖紙、施工樁號對每根樁的樁頂標高進行檢查，確保樁頂標高控制精準。

2.5 施工過程中樁基施工質量檢查

在樁基施工期間，為及時掌握樁基施工質量的相關信息，組織施工人員抽取有代表性的樁基開挖后進行測量，檢查樁位及樁頂標高受“擠土效應”影響產(chǎn)生的位移是否超標，并通知樁基檢測單位對開挖的樁基進行低應變檢測，檢查樁身完整性是否符合要求。指導施工單位優(yōu)化后續(xù)樁基施工措施。

2.6 樁基施工監(jiān)測管理

在軟土地基進行 PHC 管樁施工所產(chǎn)生的“擠土效應”對樁基施工質量影響很大，“擠土效應”得不到控制就容易產(chǎn)生樁身偏斜、樁頂位移及樁身上浮甚至出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象。樁基施工監(jiān)測通過對樁基施工過程中地基土中超孔隙水壓力、周圍土體及相鄰基樁的位移變化情況進行動態(tài)監(jiān)控、獲得可靠數(shù)據(jù)，指導樁基施工人員合理控制和調整沉樁速率及沉樁順序，保證樁基工程施工質量。為此我們采取了以下樁基施工監(jiān)測措施。

2.6.1 樁基施工監(jiān)測監(jiān)測點位布置

滬西變電站工程主變、1 000kVGIS 區(qū)域樁基比較集中，設計樁長為 23 m～24 m，故在主變、1 000kVGIS 區(qū)域布置有孔壓計 8 組(P1～P8)，每組 4 個孔壓計，深度按 4 m、8 m、12 m、20 m，分別監(jiān)測所在土層在沉樁過程中超孔隙水壓力的變化情況。深層土體位移采用測斜觀測，考慮到主變樁基施工對臨近的鉆孔灌注樁區(qū)域的影響，在主變東側 PHC 管樁與灌注樁之間布置 6 個測斜孔(C1～C6)，在 GIS 東側布置 3個測斜孔(C7～C9)深度為 30 m，進入⑥號草黃色粉質黏土層。樁頂位移監(jiān)測在密集樁群中選取有代表性的工程樁為監(jiān)測樁，主變區(qū)域選取 4 根(Z1～Z4)，1000 kV 區(qū)域選取 4 根(Z5～Z8)做為監(jiān)測樁。為方便樁頂位移監(jiān)測的正常開展，將監(jiān)測樁進行加長，至地表以下 40 cm，并在樁基全面施工前先施工。在原有的練塘站與滬西站之間的臨時圍墻上設置 4 個位移觀測點(W1～W4)，進行圍墻位移的監(jiān)測。滬西變電站工程樁基監(jiān)測點平面布置圖如圖 2 所示。

圖2 滬西變電站工程樁基監(jiān)測平面布置圖

2.6.2 監(jiān)測管線布設

孔隙水壓力計的埋設采用鉆機成孔，達到預定深度前0.5 m 終孔，使用專用設備把孔壓計測頭壓到預定深度，各測頭單獨成孔，測頭導線引至某點集中量測。測斜管的埋設采用鉆機成孔，到達預定深度后埋入φ76PVC 測斜管，測斜管與孔壁之間保持緊密接觸，使測斜管與周圍土體同步變形。位移觀測通過控制網(wǎng)聯(lián)測，在場地外不受施工影響處布置 2只基準點。施工現(xiàn)場監(jiān)測管線必須采取有效的保護措施，施工人員在施工中加強對監(jiān)測管線的保護。當樁基施工造成監(jiān)測管線損壞時，必須第一時間通知監(jiān)測人員及時修復，確保樁基施工監(jiān)測數(shù)據(jù)齊全、可靠。

2.6.3 過程監(jiān)測管理

超孔隙水壓力監(jiān)測：對離沉樁位置較近的觀測點，要求每 1 d 觀測 1 次，距離沉樁位置較遠的觀測點要求每 2 d 觀測1 次，處于休止期，超孔隙水壓力趨于穩(wěn)定消散時可 5 d～7 d觀測 1 次。深層土體位移監(jiān)測：離沉樁位置較近的觀測點，要求每 2 d 觀測 1 次，距離沉樁位置較遠的觀測點要求每 4 d觀測 1 次，當處于休止期一般 7 d 觀測 1 次。樁頂位移監(jiān)測：離沉樁位置較近的觀測點，要求每 2 d 觀測 1 次，距離沉樁位置較遠的觀測點要求每 2 d 觀測 1 次，當處于休止期一般 7 d觀測 1 次。深層土體位移監(jiān)測如圖 3 所示。

圖3 深層土體位移監(jiān)測

2.6.4 觀測數(shù)據(jù)整理、分析及現(xiàn)場應對措施

滬西變電站工程的報警值設置為：超孔隙水壓力達到上覆有效應力 80% 時報警；土體位移每天達 30 mm，或累計達到 60 mm 報警；樁頂位移連續(xù)多日達 10 mm，或累計達到100 mm 報警，抬升累計 20 mm 報警。通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析統(tǒng)計，監(jiān)測人員及時為施工現(xiàn)場提供超孔隙水力監(jiān)測成果表、典型的觀測曲線、樁頂位移監(jiān)測成果表、深層土體位移監(jiān)測成果曲線等資料。當樁基施工監(jiān)測報警時，及時通知施工單位采取應對措施處理。通過安插塑料排水板、開挖應力釋放溝、合理安排沉樁順序、減慢沉樁速率等，降低超孔隙水壓力。

3 事后監(jiān)理控制

3.1 基坑土方開挖

由于 PHC 管樁主要承受豎向力，對水平力的抵抗能力較小，土方開挖時，應嚴格遵循“開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴禁超挖”的十六字原則。土方開挖開挖宜需樁基四周超孔隙水壓力消散率大于 60% 或超孔隙水壓力小于上覆蓋有效土壓力的 30% 時進行，一般為 40 d?；娱_挖需注意保持邊坡土體的穩(wěn)定，基坑周邊不得堆土或其他重物。機械開挖時應小心操作不得碰及樁身，挖到離樁頂標高 0.4 m 以上，宜改用人工挖除樁頂余土?；坶_挖后，對樁基的軸線位移及樁頂標高進行檢查。

3.2 樁基檢測

樁基完成后，須按照設計及規(guī)范要求開展樁基檢測工作，樁基檢測合格后才能開始上部結構的施工，對重要設備基礎可適當提升抽檢比率。滬西變電站工程樁基檢測：高應變檢測不少于總樁數(shù)的 5%，且不得少于 5 根，同時每個承臺下不得少于 1 根；低應變檢測數(shù)量不應少于總樁數(shù)的 30%，且不得少于 10 根，同時滿足柱下三樁或三樁以下的承臺抽檢樁數(shù)不得少于 1 根?？紤]到設備基礎的重要性和設備正常運行對基礎的不均勻沉降的要求，滬西變電站工程 1 000kVGIS樁基低應變檢測數(shù)量要求不少于總樁數(shù)的 50%，1 000 kV 構架樁基要求全部進行低應變檢測。對施工過程中出現(xiàn)異?，F(xiàn)象的樁基必須進行樁基檢測。

4 PHC管樁施工中常見問題分析與預防措施

4.1 樁身垂直度超過規(guī)范容許的0.5%

原因分析：(1)樁機出現(xiàn)故障，如液壓系統(tǒng)漏油導致樁機支撐下滑；(2)地基承載力較低，施工過程中樁機產(chǎn)生不均勻沉降，導致樁身偏斜；(3)接樁過程中，上下節(jié)樁不在同一直線上；(4)沉樁過程中遇到大塊堅硬物，把樁擠偏；(5)樁布置過多過密，且施工順利不當，樁四周應力過大且擴散不均把樁擠偏；(6)基坑開挖方法不當或管樁休止期未到就進行開挖，使樁一側承受很大的土壓力，出現(xiàn)斜樁。

預防措施：(1)加強機械設備的維修；(2)施工場地要平整堅硬，在較軟的場地中適當鋪設道渣，不得使樁機在打樁過程中產(chǎn)生不均勻沉降；(3)嚴格控制第一節(jié)樁入土時的樁身垂直度，接樁時確保上、下段樁的中心線偏差不大于 2 mm，在送樁過程中送樁桿與樁身應在同一條直線上；(4)在沉樁過程中架設兩臺經(jīng)緯儀在相互垂直的方向對樁身垂直度進行控制；(5)制定合理的沉樁順序，防止因沉樁順序不科學而導致超孔隙水壓力過高將樁擠偏；(6)樁基施工后應在休止期后再進行基坑開挖，基坑開挖應分層均勻進行，防止土壓力過大引起樁身偏移。

4.2 沉樁過程中樁身斷裂或樁頭破壞

原因分析：(1)管樁質量不符合要求；(2)樁身垂直度超標時，施工人員強行移動機架校正樁身垂直度；(3)樁機施工中壓樁力過高，壓樁操作人員野蠻送樁，導致樁身破壞。

預防措施：(1)加強管樁供貨商資質審查和進場管樁的質量驗收；(2)在第一節(jié)樁入土時對樁身垂直度進行校正后再壓樁，并在沉樁過程中加強樁身垂直度檢查；(3)加強對施工人員的技術交底。

4.3 壓樁力已達到設計極限承載力而無法壓至設計標高

原因分析：地質報告存在一定的局限性，地質勘察不可能做到每個樁位都勘察到，地下土層可能在該樁位發(fā)生突變，或該樁位下存在障礙物。

預防措施：(1)地質勘察單位需提供準確的地質勘察報告；(2)合理選擇樁基施工機械的型號，確保壓樁機有足夠的壓樁力。

4.4 樁頂標高不符合設計、規(guī)范要求

原因分析：(1)標高控制點出現(xiàn)沉降；(2)施工過程中樁機操作人員不能及時獲得樁頂標高控制人員發(fā)出停止壓樁的信號；(3)樁機施工順序不當，產(chǎn)生較高的擠土效應導致樁身抬高。

預防措施：(1)標高控制點設置需規(guī)范，施工過程中要定期組織對其進行復測；(2)樁機施工中必須確保樁機操作人員能及時獲得樁頂標高控制人員發(fā)出停止壓樁的信號；(3)合理安排施工順序，對樁基布置密集的區(qū)域可通過安插塑料排水板、優(yōu)化沉樁路徑等方式減小擠土效應。

5 結 語

軟地基 PHC 管樁施工難度極大，監(jiān)理人員只有通過對樁基施工事前、事中、事后實行全過程精細管理，嚴格開展每道工序間的檢查驗收，才能保證樁基施工質量。樁基施工監(jiān)測技術在樁基施工中的應用，將超孔隙水壓力、深層土體位移及樁頂位移情況量化，通過對采集到的超孔隙水壓力、深層土體位移及樁頂位移的數(shù)據(jù)進行分析，為樁基施工質量控制提供理論依據(jù)，指導施工，保證工程質量。

[1]賀虎，王志強，李巖，周宏，馬勇杰. 樁基監(jiān)測法在“皖電東送”滬西1 000kV變電站工程中的應用 [J] .電力建設，2012(12).

[2]JGJ 106—2014，建筑樁基檢測技術規(guī)范[S].

[3]JGJ 94—2008，建筑樁基技術規(guī)范[S].

[4]DGJ 08—37—2002，巖土工程勘察規(guī)范[S].

[5]DL/T 5024—2005，電力工程地基處理技術規(guī)程[S].

通信地址：湖南省長沙市天心區(qū)五凌路169號 康園大廈1405室。

TU712

B

1007-4104(2015)04-0058-05

2015-01-20

黃敏(1988—)，男，本科，工程師，主要從事輸變電工程建設監(jiān)理及工程技術管理工作；王煥新(1969—)，男，本科，高級工程師，主要從事輸變電工程建設監(jiān)理及工程技術管理工作。