PHC管樁壓樁阻力及施工對策分析

趙羽

[關鍵記]PHC管樁；壓樁阻力；施工對策

一、研究內容

隨著預應力混凝土管樁在工程建設中的大量應用，對預應力混凝土管樁以及高強預應力混凝土管樁的研究也進一步加深。本文所要分析的內容是在PHC管樁施工過程中樁頂標高高于設計值樁身無法繼續(xù)進^、土層現(xiàn)象。分析PHC管樁施工過程中樁體在進入土層時所承受的阻力，找出解決壓樁阻力的技術措施。

二、壓樁阻力分析

設計人員對采用預應力混凝土PHC管樁的建筑結構進行單樁極限承載力設計時，基本是按照現(xiàn)行的建筑樁基設計規(guī)范進行設計計算的。在理論狀態(tài)下計算PHC管樁豎向承載力的經(jīng)驗公式將單樁的極限承載力大體分為兩部分，即樁外側摩阻力以及樁端阻力。

然而，設計規(guī)范標準關于計算預應力混凝土管樁的承載力公式并沒有考慮土塞效應對樁端阻力的影響，以及擠土效應對樁外側摩擦力阻力的影響。預應力混凝土PHC管樁在靜壓法施工沉樁過程中，抽端的土體一部分擠向樁周產生擠土效應，而另一部分涌入管樁內形成土塞產生土塞效應，在沉樁過程中土塞效應和擠土效應是同時發(fā)生的，兩者相互影響相互制約。隨著靜壓法施工PHC管樁的不斷進行，群樁效應也制約著樁基施工。

三、PHC管樁施工措施

1.工程概況

本課題依據(jù)某郵政處理中心綜合項目，研究預應力混凝土PHC管樁壓樁阻力對施工造成的影響以及施工對策。樁基礎形式為高強預應力混凝土管樁（PHC），直徑為500mm、AB型、壁厚為125mm、設計樁長為9m，單樁豎向極限承載力標準值Quk=4000KN。

2.PHC管樁施工措施

本工程采用靜壓法施工PHC管樁，施工機械采用液壓靜力壓樁機YZY800型及ZYJ600B各一臺，PHC管樁運輸采用托板掛車20t兩臺。具體施工方案：

（1）樁位放樣。根據(jù)布樁圖進行準確放樣，用全站儀、鋼尺定出每排樁位軸線和路基邊樁然后放樣逐樁中心，用消石灰作出樁位的圓形標記。為防止擠土效應及移動樁機時的碾壓破壞。針對單樁、獨立承臺以及群樁制定不同的放線方案。當樁數(shù)比較少時，采用坐標隨時復測：針對大面積群樁。在場地平整度較高的情況下，采用網(wǎng)格進行控制，并在端頭樁位延長線上埋設控制樁，以便復核。

（2）管樁吊運及壓樁。管樁吊起后，緩緩將樁一端送人樁帽中，待管樁放入樁機夾樁箱內扶正就位后，將樁插入土中30cm-50cm的深度后，用兩臺經(jīng)緯儀（在接近90度的夾角方向）雙向控制樁的垂直度，條件不具備也可采用兩個線錘進行垂直度控制。通過樁機導架的旋轉、滑動進行調整，確保管樁位置和垂直度符合要求后壓樁。

如超差必須及時調整，須保證樁身不裂，必要時拔出重插，不得采用強拔的方法快速糾偏而將樁身拉裂拉斷。

第一節(jié)樁入土30～50cm后檢查和校整垂直度，垂直度控制在0.5%以內。開動壓樁裝置，嚴格記錄壓樁時間和各壓力表讀數(shù)，保持連續(xù)壓樁并控制壓樁速度在1min/m-2min/m。

（3）PHC管樁接樁及焊接。靜壓樁至原地面0.5-1.0m時，停止靜壓進行接樁，接樁前下節(jié)樁的樁頭加上定位板，然后將上節(jié)吊放在下節(jié)樁端板上，依靠定位板將上下樁接直，其錯位偏差控制在2mm以內，開始焊接。

（4）PHC管樁終止壓樁。按照設計壓樁力1.3-1.5倍送樁，達到設計高程后持荷（正常壓力）10min且每分鐘沉降量不超過2mm后方可結束送樁。

（5）PHC管樁送樁或截樁。當管樁露出地面或未能送到設計樁頂標高時，則需要截樁。截樁要求必須用專門的截樁器，嚴禁用大錘橫向敲擊、沖撞。

四、常見問題原因

1.擠土效應和振動影響

原因分析：靜壓法施工預應力管樁屬于擠土型樁，往往由于沉樁時使樁四周的土體結構受到擾動，改變了土體的應力狀態(tài)，產生擠土效應：施工方法與施工順序不當。每天成樁數(shù)量太多、壓樁速率太陜、布樁過多過密，加劇了擠土效應。

（1）控制布樁密度，對樁距較密部分的管樁可采用預鉆孔沉樁方法，孔徑約比樁徑小50-100MM，深度宜為樁長的1/3-1/2，施工時應隨鉆隨打。

（2）控制沉樁速率，一般控制在1m/min左右；并制定有效的沉樁流水路線，并根據(jù)樁的入土深度，宜先長后短、宜先高后低。若樁較密集，且距建筑物較遠，場地開闊時。宜從中間向四周進行：

（3）設置袋裝砂井或塑料排水板，消除部分超孔隙水壓力，減少擠土現(xiàn)象；設置隔離板樁或地下連續(xù)墻：開挖地面排土溝。消除擠土效應。

（4）控制施工過程中停歇時間，避免由于停歇時間過程。摩阻力增大影響樁機施工，造成沉樁困難。

2.沉樁時遇到淺層障礙無法繼續(xù)沉樁

原因分析：由于地質勘察報告中未能特別強調淺層障礙物及局部的土層分布深度和性質，導致沉樁時遇到淺部（3-4M）的老基礎、大孤石，較深部（20M左右）的硬塑老黏土和非常密實砂層、沙礫石層等情況無法施工。防治辦法：

（1）打樁前應對場地原有建筑情況進行詳細了解，并安排進行探樁施工：對淺層障礙物可采用挖土機挖除，當無法操作施工時，可采用鉆機將障礙物鉆穿，然后在孔內插樁后沉樁，嚴禁移動樁架等強行回扳的方法糾偏。

（2）當樁已入土較深，樁無法拔出時，可采用小型鉆機將鉆具放入管樁中間的空洞中鉆孔，將障礙物鉆穿后繼續(xù)沉樁。

（3）選用的樁機能量大小應與設計要求、樁徑、樁長及地質條件相匹配。即樁機選型、配重應符合施工要求。

（4）施工過程中要嚴格控制好樁身垂直度，重點應放在第一節(jié)樁上，垂直度偏差不得超過樁長的0.5%，樁帽、樁身及送樁桿應在同一直線上，沉樁時宜設置經(jīng)緯儀在兩個方向上進行校準。

3.松孔工藝

PHC管樁采用靜壓工藝進行施工，靜壓前復核鉆孔位置是否準確，確定后方可進行靜力壓樁，壓樁采用壓力值和有效樁長雙控，終壓值按設計超壓20%為4800kN。PHC管樁設計樁長9m，分三段施工每段3m，復壓2-3次，最大沉降量小于等于30ram，具體控制指標由現(xiàn)場施工人員負責操作。壓樁時，壓力值不足必須繼續(xù)施壓，樁頂超深部分采取樁頭接樁，超出數(shù)值偏大時應及時向設計人員反映調整樁長。如果靜壓達到壓力值而有效樁長滿足不了設計要求，樁頂標高高出1000ram以上，采用松孔工藝。施工機械采用螺旋桿鉆孔機，即在該樁點中心處進行鉆機鉆孔，深度為工作樁端底部以上1000mm～1200mm，孔徑300mm。鉆孔達到指定深度后，正轉1/2時反轉提鉆，不得將土全部帶出。

采用松孔工藝施工PHC管樁時。應按標注方案圖點先進行靜壓施工，當施工時遇到PHC管樁無法繼續(xù)進入土層，時，標注樁點進行深引孔施工，引孔深度按該樁點樁底標高上1.5～2m。鉆機應在樁點外邊緣200 mm～500 mm處鉆孔，提鉆石不得帶出地下土，鉆孔后應在2小時內繼續(xù)施壓，樁頂標高超高控制在200mm以內。引孔工藝一般控制在群樁承臺范圍內的PHC管樁，可根據(jù)施工經(jīng)驗判斷具體樁點進行引孔施工。

五、結論

1.分析壓樁阻力受力機理可知，土塞效應只要影響壓樁阻力中樁端阻力因素，擠土效應主要影響壓樁阻力中樁身側阻力因素，群樁效應中樁端阻力與樁身側阻力都是壓樁阻力因素。但是以樁身側阻力為主。

2.經(jīng)過現(xiàn)場施工實際監(jiān)測PHC管樁沉樁全過程，得出壓樁阻力并不是隨著入土深度而逐步增加，而是伴隨著PHC管樁入土深度不同，所進入土層的地質條件而變化。在沉樁過程中，當樁端底部穿入相對剛性土層時，壓樁阻力雖然在不斷增加，當樁端穿透硬土層進入軟土層后。壓樁阻力變化明顯。

在施工預應力混凝土PHC管樁時，為了減小壓樁阻力對施工過程以及施工質量造成影響，松孔與引孔施工措施是可以實施應用的。