高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用

巴明偉 趙新兵

（中建七局安裝工程有限公司，河南 鄭州 450000；商丘市日月新城投資開發(fā)有限公司，河南 商丘 476000）

高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，具有規(guī)格化生產(chǎn)、成樁質(zhì)量高、施工周期短、現(xiàn)場(chǎng)噪聲及環(huán)境污染小等特點(diǎn)，在建筑工程中得到了十分廣泛地使用[1]。在實(shí)際應(yīng)用中，高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁施工的不同環(huán)節(jié)必須合理控制其不同施工工藝，才能發(fā)揮其在建筑工程中的作用。

1 高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁概述

預(yù)應(yīng)力管樁是使用預(yù)應(yīng)力工藝和離心成型法構(gòu)成的空心混凝土構(gòu)件，在建筑工程施工中，對(duì)解決地基問題有著良好的效果。高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁的混凝土強(qiáng)度不低于C80，具有極高的承載力，更易打入密實(shí)沙化層和強(qiáng)化風(fēng)層中，擁有比沉管灌注樁更強(qiáng)的承載力，有利于節(jié)約施工周期和提升施工效率。

2 靜力壓入法施工

2.1 施工原理

靜力壓入法施工包括兩種壓樁方法，分別是頂壓式和抱壓式。頂壓式利用樁機(jī)的自重來平衡樁體沉樁過程中存在的阻力，并且從樁頂提供下壓力，推動(dòng)樁身的沉降，隨著靜壓力高于樁體入土的阻力，樁柱就會(huì)沿著入土方向下降，沉入土壤中形成樁[2]。抱壓式通過液壓系統(tǒng)來控制夾具，然后夾住樁身之后向下施壓，樁體的下壓力超過阻力之后，樁身就會(huì)開始下沉。

2.2 施工流程和控制要點(diǎn)

采用靜壓入法施工時(shí)，需要先對(duì)樁做好定位工作，之后控制壓樁機(jī)到位，進(jìn)行吊裝、對(duì)中控制，然后進(jìn)行壓樁。很多工程中，由于樁體較長(zhǎng)，因此不會(huì)僅有一節(jié)，而是會(huì)采用多節(jié)的形式進(jìn)行施工，所以還需要經(jīng)過焊接等工序，以保證對(duì)樁體總體質(zhì)量的控制效果，見表1。

表+ 施工流程和控制要點(diǎn)

2.2.1 測(cè)量放線

施工中，首先需要做好測(cè)量放線控制工作。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙做好計(jì)算，對(duì)水準(zhǔn)點(diǎn)和控制點(diǎn)進(jìn)行校對(duì)，并在圖紙上做好標(biāo)記[3]。按照控制網(wǎng)的位置計(jì)算出每根樁的坐標(biāo)，確定樁位。樁機(jī)就位后，做好樁位復(fù)核。

2.2.2 樁機(jī)選擇和對(duì)中

壓樁機(jī)的選擇應(yīng)該結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，在樁機(jī)就位之后先選擇調(diào)平機(jī)臺(tái)，并復(fù)核樁位，做好對(duì)中。壓樁工作中，使用吊錘和經(jīng)緯儀來對(duì)兩個(gè)方向進(jìn)行控制，做好樁體垂直度的監(jiān)控工作，控制其垂直度偏差在0.5mm，以及保證樁尖的偏差在20mm以內(nèi)。

2.2.3 壓樁

壓樁過程中既要減少擠土效應(yīng)，避免樁位偏離，也要做好壓力、入土深度的檢查和記錄工作[4]。如果發(fā)現(xiàn)壓力突然上升或者下降，應(yīng)停止壓樁，結(jié)合地質(zhì)信息分析目前存在的問題，查明當(dāng)前是否存在斷樁情況。其次，如果壓樁的過程中發(fā)現(xiàn)樁身偏移，就要停止施壓，在采取相應(yīng)措施之后繼續(xù)進(jìn)行壓樁工作。

3 錘擊法施工

3.1 施工原理

錘擊法就是通過錘擊將樁體打入到地下，錘擊法就是俗稱的打樁，在打樁的過程中，會(huì)使用樁錘的沖擊動(dòng)能。在使用錘擊法時(shí)，會(huì)經(jīng)過定位放線、放樁尖、樁管起吊、試擊等步驟。

3.2 錘擊法的施工要點(diǎn)

3.2.1 放線和樁機(jī)就位

施工前根據(jù)軸線放出樁位線，使用短木樁或鋼筋做好定位，使用白灰進(jìn)行標(biāo)記[5]。打樁區(qū)附近要設(shè)置至少兩個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)。做好樁基的軸線和標(biāo)高復(fù)核工作，繪制樁位平面布置圖。確定樁基的行走路線，樁機(jī)就位后，平移樁架，控制導(dǎo)桿中心線和打樁的方向保持一致，確保樁位準(zhǔn)確。

3.2.2 打樁

確定打樁的先后順序，根據(jù)基礎(chǔ)標(biāo)高采用先深后淺的方式進(jìn)行施打。施打參數(shù)還要考慮樁位和周圍建筑物之間的距離，一般采用先遠(yuǎn)后近的方式[6]。在打樁的過程中，應(yīng)該先用短落距輕打，樁體入土1m~2m之后，再以全距離進(jìn)行施打。

3.2.3 截樁

完成打樁之后，要將樁頭以及不能打入的樁身截掉，保證樁頂滿足設(shè)計(jì)高程要求。截樁時(shí)應(yīng)該使用專用的鋸樁器，避免使用大錘橫向敲擊截樁，或者強(qiáng)行扳拉的截樁方法，以保證截樁后樁體依然有較高的質(zhì)量。

4 工程施工案例

4.1 工程概況

某建筑工程為九層框架結(jié)構(gòu)，共32.5m高，地質(zhì)土層淤泥層較厚，采用高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁，樁徑為550mm，壁厚100mm，采用錘擊法進(jìn)行施工，管樁的混凝土強(qiáng)度為C80。每根管樁的承載力為700kN，平均有效樁長(zhǎng)為27m，總共使用214根管樁。

4.2 施工準(zhǔn)備

4.2.1 樁錘和樁架的選擇

本工程使用的樁架為D308S履帶行走樁架，該樁架的特點(diǎn)在于移動(dòng)和行走比較靈活，因此在現(xiàn)場(chǎng)使用比較簡(jiǎn)單。

在樁錘的選擇中，綜合分析樁錘在尺寸、形狀、入土長(zhǎng)度的影響，并且要保證能夠利用樁錘使管樁克服阻力，因此樁錘必須提供比較大的夯擊力。樁側(cè)的摩擦力和樁尖的阻力是影響灌入的主要因素。

4.2.2 施工方案的完善

為了保證施工方案的完善性，確定打樁順序時(shí)需要考慮很多不同方面因素的影響，包括打樁位置的地質(zhì)狀況、施工現(xiàn)場(chǎng)的整體情況等。因此樁位的測(cè)點(diǎn)需要嚴(yán)格按照樁基的施工圖進(jìn)行。施工過程中，需要對(duì)吊點(diǎn)的位置進(jìn)行合理布置，對(duì)方管樁也要做好避免出現(xiàn)震動(dòng)或者碰撞的情況，可以在下面專門放置木墊來限制管樁的移動(dòng)。

嚴(yán)格控制管樁成型制造到打樁施工的間隔，保證混凝土的強(qiáng)度能滿足施工設(shè)計(jì)要求。如果現(xiàn)場(chǎng)需要堆放管樁，必須要堅(jiān)持先進(jìn)場(chǎng)先使用的原則，避免管樁在現(xiàn)場(chǎng)存放過長(zhǎng)時(shí)間影響管樁質(zhì)量和強(qiáng)度，也能保證科學(xué)的管理流程，提升打樁工作的秩序性。

4.3 施工流程

4.3.1 試樁施工

施工之前進(jìn)行靜載荷抗壓試驗(yàn)，使用錨樁橫梁作為反力裝置，以及兩臺(tái)千斤頂。實(shí)驗(yàn)中使用了錨樁和試樁，第一根試樁的靜荷載力為6200kN，符合7級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求，沉降量在1h后增大，標(biāo)準(zhǔn)為16.7mm/h，直到地基被破壞后停止。第二根試樁荷載力是5000kN，符合9級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求，沉降量在45min之后加大，標(biāo)準(zhǔn)為15.2mm/h，加載到地基受到破壞。第三根為4000kN，穩(wěn)定后到增加4500kN。經(jīng)過試樁，確定滿足施工要求，方可進(jìn)行后續(xù)施工。

4.3.2 測(cè)量施工

施工之前需要做好測(cè)量工作，先進(jìn)行場(chǎng)地清理，清除場(chǎng)地中的雜物，然后確定場(chǎng)地平整之后的標(biāo)高，以及準(zhǔn)備好測(cè)量器具和施工設(shè)備。同時(shí)完成對(duì)中線的測(cè)量和控制樁的測(cè)量工作，在測(cè)量放線工作完成后進(jìn)行技術(shù)交底。

4.3.3 打樁機(jī)的安置

移動(dòng)打樁機(jī)之前，需要做好對(duì)現(xiàn)場(chǎng)尤其是對(duì)移動(dòng)路線的勘查，以便可以確定樁基移動(dòng)的安全性。對(duì)于鉆桿和地面的角度，應(yīng)該使用吊錘進(jìn)行測(cè)量，并且將誤差控制在1%，在樁機(jī)的長(zhǎng)度標(biāo)定好之后，再根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行工程的施工工作。

4.3.4 下節(jié)樁的起吊和壓樁施工

在樁機(jī)就位之后就要進(jìn)行起吊工作，管樁起吊之后要對(duì)樁外壁的標(biāo)記進(jìn)行準(zhǔn)確處理。使用了兩條線錘來控制垂直度，并以90°的標(biāo)準(zhǔn)控制夾角。對(duì)于管樁壓入的開始階段，應(yīng)該避免和地下障礙物碰撞，所以一都使用低速壓入的方式。壓樁過程中，應(yīng)該觀察壓樁力的情況，保證樁體可以順利沉降。施工過程中，應(yīng)該控制上節(jié)管樁垂直度誤差在0.15以內(nèi)，所以需要嚴(yán)格控制樁錘、樁帽、送樁器的位置，保證處在一條直線上，做好沉樁施工中樁身垂直度的觀察，控制誤差始終在1%以內(nèi)。如果硬土中有樁尖插入，那么不能強(qiáng)行進(jìn)行施工，而且施工過程中一旦出現(xiàn)樁身損壞的情況，要馬上停止施工[7]。

4.3.5 上節(jié)樁施工控制

本工程的上節(jié)樁施工中，管樁的樁頭需要多出地面長(zhǎng)度0.5m~1.0m，并且施工過程中應(yīng)該控制下節(jié)樁保持完成。樁身起吊之后，上節(jié)樁必須和下節(jié)樁的中心對(duì)準(zhǔn)，而且要矯正垂直度，以及避免出現(xiàn)扣縫問題。對(duì)于下節(jié)樁樁頭位置還要設(shè)置導(dǎo)向箍，方便對(duì)上節(jié)樁的施工，而且要控制上下節(jié)的錯(cuò)位在2mm以內(nèi)。

4.3.6 焊接施工

焊接之前要對(duì)樁頭的位置進(jìn)行檢查，以及對(duì)上下端板的表面做好清理工作，施工時(shí)可以使用鐵刷子。在上下節(jié)固定之后，可以移除導(dǎo)向箍，然后采取分層的方法開展焊接工作。本工程使用了手工焊接的方法，焊接的數(shù)量為3層，焊接接頭自然冷卻之后再進(jìn)行后續(xù)的工作。

5 結(jié)語

使用高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁施工時(shí)，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況做好施工技術(shù)的選擇，并且在樁體沉降的過程中，做好對(duì)垂直度的檢測(cè)和控制，保證壓入的角度和精度。另外，不能忽視施工之前的準(zhǔn)備工作，做好現(xiàn)場(chǎng)勘查和設(shè)備準(zhǔn)備，保證施工的順利進(jìn)行。