預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的應(yīng)用

陳　仙（福建工程建設(shè)監(jiān)理有限公司）

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預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的應(yīng)用

陳仙
（福建工程建設(shè)監(jiān)理有限公司）

【摘要】預(yù)應(yīng)力混凝土管樁是體現(xiàn)當(dāng)代混凝土技術(shù)進(jìn)步與混凝土制品最新工藝水平的一種預(yù)制混凝土樁，其具有承載力高、施工速度快，樁質(zhì)量好和文明施工等優(yōu)點(diǎn)。筆者從自身工作入手，在本文中針對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的應(yīng)用狀況進(jìn)行了研究。

【關(guān)鍵詞】預(yù)應(yīng)力混凝土管樁；應(yīng)用；研究

1　引言

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁是一種具有一定抗壓性能、抗彎能力的受力桿件，它采用半擠土或擠土的形式將建筑物的荷載有效傳輸給地基土。由于預(yù)應(yīng)力混凝土管樁呈現(xiàn)規(guī)模性生產(chǎn)，管樁自身質(zhì)量、施工質(zhì)量和施工進(jìn)度等都能得到有效控制，單方混凝土高承載力也是其一大優(yōu)點(diǎn)。在設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的管徑和樁深時(shí)，為了切合當(dāng)?shù)氐鼗A(chǔ)設(shè)計(jì)的變形和承載力的要求，一般都是要結(jié)合工程當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況和結(jié)構(gòu)要求。從目前眾多的管樁工程看，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的樁深要小于40m，直徑小于1300mm。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁與普通管樁工程相比，其在樁身主筋施加了一定的預(yù)應(yīng)力，而混凝土在外界預(yù)約力的作用下，管樁在起吊、運(yùn)輸時(shí)的抗彎能力，在沖擊沉樁時(shí)的抗拉能力等都得到很大程度提高，繼而有效改善了預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的抗裂性能，同時(shí)還節(jié)約了混凝土鋼材，降低工程成本。目前預(yù)應(yīng)力混凝土管樁技術(shù)主要應(yīng)用在地質(zhì)土層分布比較均勻的地方，且多應(yīng)用在多、高層建筑物中。對(duì)于一些土層質(zhì)量較好的地方，為了提高沉樁時(shí)的貫入能力，有效減少沉樁時(shí)的排土量、施工噪音等，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁可采用敞口式施工方式。但這種施工方式下，由于管樁存在土塞的閉塞效應(yīng)，單樁承載力會(huì)相應(yīng)降低。

2　預(yù)應(yīng)力混凝土管樁特點(diǎn)分析

2.1預(yù)應(yīng)力混凝土管樁優(yōu)點(diǎn)分析

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁優(yōu)點(diǎn)比較多，一是單樁承載力高。由于預(yù)應(yīng)力混凝土管樁受到一定的擠壓作用，與同等直徑的鉆孔灌注樁、沉管灌注樁相比，其管樁承載力要高。二是抗裂抗彎性好。與普通混凝土預(yù)制樁相比，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁采用的是預(yù)應(yīng)力技術(shù)，所使用的鋼筋也具有較強(qiáng)的強(qiáng)度，管樁良好的抗裂性和抗彎性剛度使得其在施打過程和運(yùn)輸過程中都能確保樁身完整。三是成樁檢測方便，監(jiān)理強(qiáng)度較低，質(zhì)量過硬。四是預(yù)應(yīng)力管樁能大大縮短工期。由于預(yù)應(yīng)力管樁不需要等28天齡期，管樁成樁后就可以檢測樁基，提高施工效率。五是適應(yīng)性廣。大型設(shè)備基礎(chǔ)、擋土墻、工業(yè)與民用的建筑工程基礎(chǔ)、橋梁和碼頭基礎(chǔ)以及鐵路、公路基礎(chǔ)等，都能看到預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的身影，此外，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁對(duì)地質(zhì)地層的穿透能力也比較強(qiáng)。六是較高的經(jīng)濟(jì)效益。由于預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的單樁承載能力較強(qiáng)，可接駁，外界地質(zhì)環(huán)境和施工設(shè)備對(duì)其影響較小。七是環(huán)保文明。

2.2預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的不足

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁雖然具有較多優(yōu)點(diǎn)，但也有不足，在實(shí)際施工中，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁不宜使用的工程地質(zhì)條件也較多，如硬隔層的地區(qū)、孤石和障礙物多的地層、石灰?guī)r地區(qū)、上軟下硬及軟硬突變較為明顯等地區(qū)都不宜使用。

3　預(yù)應(yīng)力混凝土管樁質(zhì)量控制與問題的分析

3.1工藝過程質(zhì)量監(jiān)控要點(diǎn)

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁屬于高等混凝土制品。由于預(yù)應(yīng)力管是雙向預(yù)應(yīng)力，工藝比較復(fù)雜，有很高的質(zhì)量指標(biāo)要求，如高精確度、插口細(xì)部尺寸要求高、抗?jié)B性指標(biāo)及抗裂性指標(biāo)等。與預(yù)應(yīng)力管工藝相比，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁工藝相對(duì)簡單，但其在樁頭鋼件與樁身混凝土連接尺寸、混凝土強(qiáng)度等方面也都有較高的要求。例如管樁的外觀質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)分為優(yōu)等品、一等品、合格品和次品。其中優(yōu)等品要求最高。粘皮和麻面、局部磕損、樁身合縫漏漿、內(nèi)外表面漏筋、斷筋脫頭、內(nèi)表面硅塌落、樁套箍凹陷等都是不允許出現(xiàn)的，表面漏縫要求不能出現(xiàn)縱向和環(huán)向裂縫。又如一等品，局部粘皮和麻面總面積不得超過樁總外表面積的0.2%，深度不應(yīng)大于5mm，且要求修補(bǔ)。樁身合縫漏漿累積長度不超過管樁長度的5%，深度不大于100mm。局部磕損深度不超過5mm，每處面積不大于20立方厘米等。因此，在預(yù)應(yīng)力混凝土管樁質(zhì)量監(jiān)控過程中，需要嚴(yán)格把握監(jiān)控關(guān)，確保合格工程。

3.2常見質(zhì)量問題分析及防治措施

3.2.1端頭鈑傾斜

有關(guān)端頭鈑傾斜限度，針對(duì)不同品級(jí)，也有不同規(guī)定：優(yōu)等品不大于0.3D，一等品不大于0.4D，合格品不大于0.5D。由于端頭鈑傾斜會(huì)導(dǎo)致打擊時(shí)樁頭混凝土出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，影響工程質(zhì)量，即使采取墊層厚度進(jìn)行補(bǔ)救，也是無濟(jì)于事，也無法消除應(yīng)力集中。造成端頭鈑傾斜的原因主要有：一是端頭鈑的沉頭凹坑深淺不一；二是以拉頭中心絲桿為張拉桿中心的工藝，最容易出現(xiàn)絲桿傾斜或者拉頭本身平面與絲桿不垂直；三是由于鋼筋的定長沒有準(zhǔn)確切斷，導(dǎo)致墩頭后部受拉的鋼筋長度出現(xiàn)不一致現(xiàn)象。

3.2.2樁身彎曲

管樁在使用過程中要承受很大的軸向垂直荷載，樁身彎曲就會(huì)減弱自身承載能力。導(dǎo)致管樁彎曲的原因有：主筋定長切斷不準(zhǔn)，主筋受力不均勻；墩頭、鋼筋質(zhì)量問題導(dǎo)致在張拉、離心、蒸養(yǎng)中出現(xiàn)少量主筋斷裂；管樁模具本身平直度不好或剛度不夠等。

3.2.3管樁的環(huán)裂與縱裂

管樁的環(huán)裂是施工場地經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象，主要發(fā)生在4O0mmA級(jí)管樁。根據(jù)國標(biāo)GB13476-2009的規(guī)定，預(yù)應(yīng)力管樁的主筋不得少于6根?？梢圆扇∵m當(dāng)增加主筋數(shù)量增強(qiáng)混凝土的預(yù)應(yīng)力；在運(yùn)輸、起吊和翻動(dòng)過程中，減小拖拉。管樁縱裂有兩種現(xiàn)象，一是裂縫較淺，發(fā)生在管樁內(nèi)壁凈水泥漿層部位，有時(shí)伴有龜裂。解決措施：在靜停時(shí)，降低蒸養(yǎng)坑溫度，延長靜停時(shí)間，保持較大的環(huán)境濕度；調(diào)整離心制度，充分倒?jié){。二是發(fā)生在外表面，深度長達(dá)幾十厘米甚至2米。解決措施：均勻放慢降壓降溫速率，在釜的旁邊建一條保溫窯，提高蒸壓釜利用率。

4　靜壓預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工方法及質(zhì)量檢查

4.1施工方法

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的施工方法一般有錘擊法和靜壓法，由于靜壓法施工具有保護(hù)環(huán)境和文明施工等優(yōu)點(diǎn)，近年來得到了廣泛的使用。其工藝流程一般為：測量放線→樁機(jī)就位→首節(jié)樁起吊就位→復(fù)核調(diào)整樁位→樁端入土→初步加壓→檢查校正樁身垂直度→正式沉樁→觀測校正樁身垂直度→壓至樁頂距地面0.5～1.0m時(shí)，再吊入上一節(jié)樁就位→接樁→繼續(xù)沉樁→做好壓力值記錄→沉樁移機(jī)到下一根樁位。

4.1.1測量放線

根據(jù)施工總平面圖在不受施工影響的地方設(shè)置建筑物的軸線控制點(diǎn)和水準(zhǔn)幾點(diǎn)，并經(jīng)復(fù)核無誤后放出建筑物軸線，然后根據(jù)樁基平面圖中心線點(diǎn)到建筑物軸線的距離放出樁位中心線，并對(duì)縱橫中心交線橡膠的圓心點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)識(shí)。測量放線后還需報(bào)現(xiàn)場監(jiān)理人員進(jìn)行審核。

4.1.2管樁進(jìn)場和堆放

所有進(jìn)場管樁均應(yīng)達(dá)到100%的強(qiáng)度，按照不同規(guī)格、長度及壓樁的順序分別堆放，做好標(biāo)識(shí)。如可采用“即用即送”的組織方法供樁則更好。

4.1.3管樁起吊

起吊點(diǎn)應(yīng)符合力學(xué)原理要求，在距樁頂端0.2m出設(shè)置吊點(diǎn)，吊索與樁之間應(yīng)加襯墊，吊繩子與管樁夾角大于45°。

4.1.4管樁就位及初步加壓

通常利用附設(shè)在樁機(jī)上的起重臂和吊鉤將樁吊運(yùn)到樁機(jī)中部的豎向圓形夾具中，用夾具的液壓系統(tǒng)和與樁徑相符的弧形夾片將樁嵌固在裝架上。對(duì)于首節(jié)樁可采用移動(dòng)樁機(jī)，使樁中心點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)地面樁位的標(biāo)識(shí)點(diǎn)的方法就位，在樁端入土初壓至樁身基本穩(wěn)定后，校正垂直度進(jìn)行正式沉樁。

4.1.5接樁

接樁分端板焊接連接和機(jī)械接頭連接，目前普遍采用焊接連接，當(dāng)下一節(jié)樁施壓到離地面0.5～1.0m時(shí)，起吊上一節(jié)樁，與下一節(jié)樁對(duì)接好并對(duì)其垂直度復(fù)核無誤后開始施焊，待焊接符合要求及焊縫基本冷卻后，在繼續(xù)施壓沉樁，直到施工完畢。整個(gè)沉樁、接樁、送樁過程宜連續(xù)進(jìn)行，并應(yīng)根據(jù)地質(zhì)資料確定各節(jié)樁的長度，避免在樁端接近設(shè)計(jì)持力層進(jìn)行接樁。

4.1.6沉樁記錄與成樁

沉樁過程中的記錄包括管樁就位記錄、垂直度、入土深度、每節(jié)樁的長度、接樁長度或最終樁頂標(biāo)高相應(yīng)的壓力值、貫入度等參數(shù)，而后即可成樁。當(dāng)需要用送樁器成樁時(shí)，高于地面的樁身應(yīng)截出后，才能移機(jī)下一根樁位。

4.2施工現(xiàn)場的檢驗(yàn)

4.2.1管樁植樁前的質(zhì)量檢驗(yàn)

管樁植樁前的質(zhì)量檢驗(yàn)是決定工程質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)因素，植樁前的質(zhì)量檢驗(yàn)主要檢查材料在運(yùn)輸、吊裝過程中有無損壞現(xiàn)象；檢查所發(fā)材料是否符合施工要求。具體檢查內(nèi)容是：一是檢查管樁的樁徑、長度、類型、根數(shù)等；二是檢查管樁本身是否存在環(huán)向裂縫或者縱向裂縫。這也是重點(diǎn)檢查的內(nèi)容。只有確認(rèn)管樁規(guī)格、尺寸、質(zhì)量等級(jí)都符合施工標(biāo)準(zhǔn)，才能進(jìn)行施工；三是檢查管樁的外觀質(zhì)量。例如管樁的內(nèi)外表面是否良好，是否出現(xiàn)合縫漏漿現(xiàn)象；樁頭與樁縱軸是否垂直，樁有否發(fā)生彎曲等。在質(zhì)量檢查過程中，檢察人員要嚴(yán)格質(zhì)量關(guān)，嚴(yán)格執(zhí)行檢查標(biāo)準(zhǔn)，不放過任何一個(gè)細(xì)節(jié)問題，切實(shí)為優(yōu)等建筑工程奠定良好基礎(chǔ)。

4.2.2管樁基礎(chǔ)施工后的質(zhì)量檢查

管樁基礎(chǔ)施工后的質(zhì)量檢查首先是成樁質(zhì)量檢查。樁頂標(biāo)高、樁身垂直度、樁身質(zhì)量等都是此項(xiàng)檢查的主要內(nèi)容。檢查要求截樁后的樁頂標(biāo)高可有一定范圍的誤差，即要求在10mm左右。樁身垂直度允許偏差為1%。對(duì)于樁頂平面位置的偏差，不同樁頂平面要求數(shù)值也不相同。例如單柱單頂允許偏差值是80mm，垂直于條形樁基縱向軸的樁，允許偏差值100mm。而平行于條形樁基縱向軸的樁允許偏差值為150mm等。在對(duì)樁尖進(jìn)行質(zhì)量檢查時(shí)，要考慮到樁尖的配置類型。例如配置開口型樁尖的工程樁，要采用動(dòng)測法檢查。而對(duì)于配置封口型樁尖的工程樁樁身質(zhì)量檢查是，可以采用直觀法，用燈光照射進(jìn)行檢查。即在管樁收錘后，立即將低壓電燈泡沉入管樁內(nèi)腔內(nèi)檢查。其次管樁基礎(chǔ)施工后的質(zhì)量檢查第二項(xiàng)是單樁豎向承載力的檢測。在檢測中采用現(xiàn)場高應(yīng)變動(dòng)測法或者靜載荷試驗(yàn)法，同時(shí)要確保檢測樁數(shù)不得少于同一規(guī)格樁總數(shù)的0.5%，且整個(gè)工程不得少于2根。

5　結(jié)語

綜上所述，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)工程的施工質(zhì)量主要取決于兩個(gè)方面，一方面是管樁本身的制作質(zhì)量，另一方面則是壓樁施工質(zhì)量。作為工程技術(shù)人員，我們只要嚴(yán)格把握管樁的進(jìn)場質(zhì)量關(guān)，并按照壓樁施工操作規(guī)程，認(rèn)真施工，就一定能減少和避免出現(xiàn)工程質(zhì)量問題，確保工程質(zhì)量?！?/p>

【參考文獻(xiàn)】

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