PCC 樁施工技術(shù)初探

師勝杰

（中鐵六局集團有限公司海外工程分公司， 北京 100070）

現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁（PCC 樁）是吸收了預應力混凝土管樁、振動沉管樁和振動沉模薄壁混凝土防滲墻等技術(shù)優(yōu)點，采用專用施工機械先將內(nèi)外雙層套管形成的空心圓柱腔體，在活瓣樁靴的保護下沉入地基。達到設計深度后在腔內(nèi)灌砼，振動拔管。樁芯土體與外部土體之間形成PCC 樁。樁與樁間土組合形成復合地基，承擔荷載。

1 PCC 樁基施工原理及適用范圍

1.1 PCC 樁基成樁機理

PCC 樁基施工技術(shù)是根據(jù)振動沉模排土、現(xiàn)場灌注混凝土而形成的管樁，主要是依靠打樁機沉腔上部錘頭的振動力將環(huán)形腔體在活瓣樁靴的保護下打入要求的設計深度，在腔體內(nèi)澆筑混凝土后振動拔管，樁芯土體與外部土體之間形成PCC樁。

1.2 PCC 樁技術(shù)優(yōu)點與適用范圍

（1）技術(shù)優(yōu)點。①施工適用性強：PCC 樁屬于剛性樁，樁身強度較高，可達到C20～C25，樁徑可達到1.5m，并采用邊振動、邊加壓的沉管方式，處理深度可＞25m。②施工質(zhì)量易控制。PCC 樁施工工藝簡單、過程清晰、可操作性強，混凝土現(xiàn)場質(zhì)量易控制，便于質(zhì)量的監(jiān)督管理。③樁基檢測便捷。PCC 樁采用小應變或人工開挖進行檢測，檢測費用低，一般僅占工程總造價的1～2%。檢測周期短、檢測范圍廣。④加固效果顯著。PCC 樁采用半排土、半擠土的振動沉管方式，大大提高路基承載力。若樁端至持力層，承載力是粉噴樁的10 倍，且系群樁基礎，沉降量小。

（2）適用范圍。PCC 樁基適用于處理黏性土、粉土、淤泥質(zhì)土、松散或稍密砂土及素填土等地基，適用于各種結(jié)構(gòu)物的大面積地基處理。適用范圍較廣。

2 施工工藝質(zhì)量控制要點

2.1 PCC 樁機械性能與構(gòu)造

（1）施工機具的主要技術(shù)性能要求：沉樁深度達到25m 以上；樁徑為1000～1500mm；管樁壁厚100～150mm；混凝土可多次加料；提升力至少達到30t，壓樁力加上高頻振動荷載達到100t。

（2）PCC 樁機構(gòu)造。打樁機械基本組成包括以下幾部分：①底盤(含卷揚機等)；②龍門支架；③振動頭；④鋼質(zhì)內(nèi)外套管空腔結(jié)構(gòu)；⑤活瓣樁靴結(jié)構(gòu)：⑥成模造漿器；⑦混凝土分流器。

2.2 施工質(zhì)量控制要點

（1）施工準備階段質(zhì)量控制。做好清表場地平整等工作。

（2）樁機就位及測量控制。按設計坐標對樁位進行放樣，樁位允許偏差控制在±200mm 以內(nèi)。保證樁機活動時無傾斜、地基無沉降。

2.3 混凝土灌注質(zhì)量控制

（1）混凝土材料控制?；炷猎牧鲜褂靡獫M足國家現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定，骨料粒徑≤25mm，以防止灌漿時堵管。此外，一般采用泵送混凝土，坍落度宜控制在16～20cm。混凝土到場后要進行坍落度試驗，檢測合格后方可用于施工。

（2）混凝土灌筑過程控制。振動沉管到設計深度時檢查套管腔內(nèi)是否有積水，確認無水后立即進行混凝土澆筑，盡量減少等待時間。灌筑混凝土過程中為確保樁身混凝土質(zhì)量，要求澆筑高度高出設計樁頭標高50cm 作為樁頭，混凝土澆注過程要連續(xù)，并保證混凝土充盈系數(shù)≥1.1。

2.4 振動拔管成樁質(zhì)量控制

（1）為了保證樁頂和樁身混凝土強度，在軟弱土層內(nèi)的拔管速度宜為0.6～0.8 m/min，在松散或稍密砂土層內(nèi)宜為1.0～1.2m/min，在軟硬交替處應降低拔管速度，速度宜≤1.0m/min，并停拔留振10s。

（2）管腔內(nèi)灌滿混凝土后，應先振動10s 再開始拔管，邊振邊拔，每拔1m停拔并振動5～10s，如此反復直至沉管全部拔出。

（3）在拔管過程中根據(jù)土層的實際情況二次添加混凝土，以滿足樁頂混凝土標高要求。

（4）距離樁頂5.0m 時宜一次性成樁。

2.5 樁頭及樁帽施工質(zhì)量控制

（1）沉管拔出后清潔并處理樁頭，保證設計尺寸和厚度。

（2）待樁身定型后（一般施工后24h 時），根據(jù)設計樁帽的尺寸清理樁頭部分的土芯，支立模板并澆筑樁帽。

2.6 樁頭褥墊層施工控制

樁帽混凝土達到強度要求后，進行褥墊層施工。以越南河內(nèi)城市輕軌項目為例，設計墊層厚度50cm，各層厚度允許誤差±20mm，按以下步驟施工：

（1）鋪設第一層碎石，厚度20cm，采用小型推土機或挖掘機進行。采用壓路機按照設計要求碾壓，局部轉(zhuǎn)角人工夯實。

（3）鋪設第一層土工格柵。檢查土工格柵的質(zhì)量，滿足設計要求，格柵之間的搭接位置至少要重疊2～3 網(wǎng)格。

（4）鋪設第二層碎石，厚度20cm，按設計要求碾壓。

（5）鋪第二層土工格柵。

（6）鋪設最后一層碎石，厚度10cm，按設計要求碾壓。

施工完畢后，再復核平面和高程。

3 常見問題及應對措施

PCC 樁在施工過程中可能會存在樁尖達不到設計標高、埋管、斷樁、縮頸、樁頂平面位置偏差大、成樁標高偏低、砼用量偏大、冒漿等問題，具體原因分析及應對措施如下：

3.1 樁尖達不到設計標高

原因分析：①局部地質(zhì)復雜，遇有各類地下障礙物；②施工機械能力不足；③沉管偏斜；④群樁施工影響。

擬采取措施：①選擇符合要求的施工機械；②溝通設計員研究修改方案；③及時發(fā)現(xiàn)沉管偏斜，校正樁架垂直度；④群樁施工，安排合理施工順序。

3.2 埋管

原因分析：①起重能力不夠；②沉管到位以后耽誤時間過長；③地下水位偏高。

采取措施：①選擇具有足夠起重能力的機械，配置千斤頂?shù)仍O備輔助；②控制沉管最終貫入度；③在黏土層較厚或者地下水偏低的地段施工時，可在樁管底加焊一道Ф14mm 的鋼筋圓箍。

3.3 成樁標高偏低

原因分析：①砼投料不足；②樁位地層屬流態(tài)淤泥等軟弱地層。

擬采取措施：①設法在管內(nèi)增加投料；②成樁后立即開挖立模，用現(xiàn)場同標號砼接樁。

選擇2017年1月—2018年5月我院行全麻氣管插管麻醉的肝癌手術(shù)患者96例，按照隨機數(shù)字表法將患者分成兩組，每組48例。對照組男26例，女22例；平均年齡（65.2±8.3）歲；平均體質(zhì)量指數(shù)（21.6±2.2）kg/m2。觀察組男25例，女23例；平均年齡（65.4±8.5）歲；平均體質(zhì)量指數(shù)（21.5±2.1）kg/m2。經(jīng)分析，兩組患者性別、年齡、體質(zhì)量等基礎資料比較，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），具有可比性。本研究已獲醫(yī)院倫理委員會審查批準，患者及其家屬自愿簽署知情同意書。

3.4 砼用量偏大

原因分析：①遇有地下枯井、墳坑、下水道、防空洞等洞穴，使砼灌注時流失；②在飽和淤泥或淤泥質(zhì)軟土中施工，混凝土灌注時擴散，樁身擴大。

擬采取措施：①先打試樁，分析砼耗用量，在腔管上適當部位設置補料窗口；②了解施工現(xiàn)場情況，存在洞穴預先挖開清理，用素土填埋并夯填。

3.5 冒漿

原因分析：提升速度慢，注漿量大。

擬采取措施：通過適當加快提升速度、減少注漿量進行控制，使孔口微微翻漿即可。

4 檢驗、試驗

4.1 成樁過程質(zhì)量檢查

（1）PCC 樁成樁質(zhì)量檢查應包括成孔、混凝土拌制及灌注等過程的檢查：

①對用于拌制混凝土的原材料質(zhì)量和計量、混凝土配合比、坍落度、混凝土強度等級進行檢查。

②樁位的放樣偏差檢查。

③沉管前檢查腔體的垂直度，終孔檢查最后30s 的電流、電壓值。

④混凝土灌注前對成孔垂直度、孔深、孔底是否有水和泥漿情況進行檢查。

⑤對PCC 樁頂標高、樁長、樁位、垂直度偏差、混凝土充盈系數(shù)、混凝土強度、拔管速度等應按規(guī)定進行檢查，并做好記錄。

⑥每個臺班應留置不少于3 組混凝土試塊，現(xiàn)場同條件養(yǎng)護，用來檢測樁身混凝土實際強度。

（2）檢查項目及相關要求。具體各檢查項目及標準要求見表1。

表1 PCC 樁成樁過程檢查項目、標準及檢查方法

4.2 樁身質(zhì)量檢測要求

成樁14d 后開挖樁芯土，檢查樁體成型質(zhì)量和量測壁厚，開挖深度宜≥3m。檢查數(shù)量應為總樁數(shù)的0.～0.5%，每個單項工程不少于3 根。PCC 樁質(zhì)量檢驗標準應符合表2 的規(guī)定，并做好記錄。

表2 PCC 樁檢測項目、標準及檢查方法

4.3 樁基檢測試驗

依據(jù)《現(xiàn)澆混凝土大直徑管樁復合地基技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 213-2010）[2]的要求，對采用PCC 樁處理的軟基區(qū)域，需要按照比例進行靜載試驗和小應變試驗以及單樁復合地基承載力實驗。PCC 樁完成混凝土澆筑7d 后可進行小應變試驗以檢測樁身的完整性，28d 后可以進行單樁靜載試驗以確定單樁的承載力。在施工難度復雜或者有特殊要求的區(qū)域，還要進行單樁復合地基承載力試驗，以確定樁和樁周土共同作用下的承載力。

各種試驗項目的數(shù)量要求分別為：小應變檢測數(shù)量≥總樁數(shù)的10%，對設計等級為甲級或者地質(zhì)條件復雜，試驗數(shù)量應不少于總樁數(shù)的20%。

對于單樁靜載試驗和單樁復合地基承載力試驗樁，宜為總樁數(shù)的0.2～0.5%，每單項工程不少于3 根。

5 結(jié)束語

PCC 樁是建筑施工領域新興的一種軟基處理方式，該方法具有承載力高、無泥漿污染、工程造價低、節(jié)省混凝土、施工速度快、加固深度大、工后沉降小等優(yōu)點，近幾年在我國推廣應用較多，有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。隨著國家“一帶一路”倡議的推動，該技術(shù)也沖出了國門，被引進到世界其他國別進行推廣應用。