高層建筑工程中靜壓預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)要點及質(zhì)量控制

許東陽

廈門城健建設(shè)有限公司（361000）

0 引言

由于高層建筑工程中靜壓預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)施工進度快、單樁造價低、對環(huán)境影響小，是建筑工程領(lǐng)域樁基施工時應(yīng)用普遍的一種施工技術(shù)。特別是該技術(shù)具有良好的土層穿越能力，在工程現(xiàn)場施工方便，施工質(zhì)量穩(wěn)定可靠，因此，探討預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)要點及質(zhì)量控制的可行措施，并進行深入的理論研究具有重要的意義。

1 工程概況

本工程為佳美安置房A1-2地塊項目，工程包括地下室主體、8#-12#樓主體、入口大堂、配套D號樓、配套E號樓、配套F號樓以及室外配套工程等，建筑總面積總101505.97m2,其中地上建筑面積67323.16m2，地下建筑面積34182.81m2。工程為框剪結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用靜壓預(yù)制管樁基礎(chǔ)。

2 施工難點分析

2.1 施工難點

佳美安置房A1-2地塊項目高層建筑工程的樁基工程采用全液壓靜力方法施工（如圖1所示），擠土效應(yīng)是該項目應(yīng)用靜壓預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)施工的難點。在靜壓預(yù)應(yīng)力管樁施工過程中，容易出現(xiàn)擠土效應(yīng)，即管樁沉樁時擾動了樁周土體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致土體應(yīng)力狀態(tài)改變。預(yù)應(yīng)力管樁在沉樁的過程中土體結(jié)構(gòu)容易受到侵擾，進而改變土體結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力狀態(tài)。擠土效應(yīng)主要是指隆起淺層土體，同時橫向擠出深層土體，擠土效應(yīng)破壞周圍路面和建筑物，對施工現(xiàn)場周圍影響較大，甚至造成工程基坑的坍塌、推移或增大，造成管樁的樁身傾斜或≤20m的淺樁上浮。由于高層建筑工程施工過程需要較長時間,需要嚴格控制施工工序，應(yīng)避免出現(xiàn)施工順序不合理、施工方法不規(guī)范、成樁數(shù)量太多及施工速度太快等問題，因為這些問題會進一步加劇擠土效應(yīng)[1]。

圖1 靜壓預(yù)應(yīng)力管樁施工示意圖

2.2 解決措施

合理控制靜壓預(yù)應(yīng)力管樁的布樁間距。采用預(yù)鉆孔沉樁方法，調(diào)整布樁密度，布樁間隔為＜樁徑5～10cm，孔徑為樁長的1/3，管樁深度為一般長度，隨鉆隨打。施工過程控制沉樁深度約1m/min，避免管樁下降太快。同時，為了確保管樁可以下降到設(shè)計位置，應(yīng)科學(xué)規(guī)劃施工工序，設(shè)置合理施工順序；根據(jù)管樁入土深度，采用“由高至低、先短后長”的施工順序。當布樁密度較大，同時和四周建筑物距離符合場地開闊的要求時，可以按從中間初始點向四周擴散的順序開展施工；當布樁密度較大，但距建筑物較遠或者施工場地面積較小時，應(yīng)按照從中間向兩端的順序進行施工；當布樁較密度較大，兩端距離建筑物一側(cè)近、一側(cè)遠時，應(yīng)按照由近向遠的順序進行施工；當群樁基礎(chǔ)＜管樁數(shù)量時，應(yīng)按照由中間向四周擴散的順序進行施工[2]。

對承臺邊緣的預(yù)應(yīng)力管樁，插樁施工前應(yīng)確定承臺內(nèi)其他管樁已完工，且已重新測定樁位無誤；在圍護結(jié)構(gòu)的深基坑預(yù)應(yīng)力管樁施工中，為了有效解決土體在基坑圍護結(jié)構(gòu)開挖后，因無法擴散壓樁土體,造成管樁擠土效應(yīng)，影響最終的承載力，管樁無法滿足工程標準，因此應(yīng)先壓樁再開挖基坑。先壓樁可以提前發(fā)揮止水效果，防止壓樁過程中基坑土體擴散對基坑圍護結(jié)構(gòu)造成破壞,同時保護了基坑圍護結(jié)構(gòu)的強度。為了減輕擠土效應(yīng)，工程中采取設(shè)置塑料排水板的措施消除部分孔隙水壓力。通過開挖地面排水溝、設(shè)置隔離板樁或地下連續(xù)墻等減少擠土現(xiàn)象。在沉樁施工前，完成施工現(xiàn)場周圍的建筑物及地下管線的監(jiān)測，當?shù)叵鹿芫€距離較近時，應(yīng)更改樁的種類或施工工序。合理把控施工活動的間隔時間，如果施工間隔時間過長，會影響預(yù)應(yīng)力管樁樁基施工效率，甚至阻礙沉樁作業(yè)施工進度。在靜壓預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)實踐應(yīng)用中，應(yīng)當避免在堅硬的土層中開展施工，施工前應(yīng)明確樁長組合、規(guī)格等[3]。

3 靜壓預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)要點

3.1 施工流程

施工流程:將制作完成且樁強度達100%設(shè)計強度的預(yù)應(yīng)力管樁運至沉樁點→樁位正前方與正側(cè)方、架設(shè)經(jīng)緯儀→插樁→沉樁→接樁→繼續(xù)沉樁→樁平面位移量測→送樁→撥出送樁、填蓋樁孔

3.2 測量定位

在正式施工前，應(yīng)按照工程的施工總平面圖，在不影響施工的地方設(shè)置高層建筑的軸線控制點和水準基點，復(fù)核無誤后放出軸線；根據(jù)樁基平面圖，確定管樁中心到高層建筑軸線的距離，并放出樁位中心線，標記管樁縱橫中心線相交的點為樁圓心。完成預(yù)應(yīng)力管樁樁位的測量放線，應(yīng)及時上報現(xiàn)場監(jiān)理人員，復(fù)核無誤后再開展施工。

3.3 靜壓預(yù)應(yīng)力管樁起吊

按照設(shè)計的樁機施工路線，安裝樁機；樁機準確就位后，開展樁的起吊作業(yè)。靜壓預(yù)應(yīng)力管樁起吊施工采用單點起吊，即單點法旋轉(zhuǎn)垂直進行吊樁，吊點距離樁頂0.31L（L為樁長）；當管樁被吊離地面時，應(yīng)檢查樁身，避免樁身存在斷裂等現(xiàn)象；如檢查時發(fā)現(xiàn)樁身已破裂，應(yīng)及時將此樁吊離，運出施工現(xiàn)場并作壞樁處理；應(yīng)邊吊樁邊檢查，保障樁身質(zhì)量。為了方便進行起吊施工，管樁應(yīng)堆放在施工場地周邊。

3.4 靜壓預(yù)應(yīng)力管樁對位

樁機準確就位后，按額定的總重量配置壓重，嚴格控制機架垂直度，垂直度允許偏差0.5%。管樁吊起進入樁架龍門后，先對準樁位中心，管樁對位應(yīng)徐徐放下，在樁頂扣上與有動滑輪組的壓梁箱相連貫的樁帽，保證樁帽中心和樁身縱軸線吻合一直，并保持垂直。為保證樁位的準確性，應(yīng)根據(jù)布設(shè)好的樁位標志，在地下埋設(shè)長約30cm的φ6mm的鋼筋，并以埋設(shè)的鋼筋為圓心，畫直徑為400mm的圓，管樁就位后的樁端四周須與該圓吻合。施工過程中，應(yīng)密切檢查施工動力設(shè)備、電源等運行情況，防止壓樁時設(shè)備故障導(dǎo)致施工間斷，確定施工設(shè)備均可正常運行后，方可進行正式壓樁。

3.5 沉樁

沉樁過程中隨時調(diào)整樁機水平，當壓樁下沉約0.5m時，從相互正交的兩個方向調(diào)整預(yù)應(yīng)力管樁的垂直度。調(diào)整好預(yù)應(yīng)力管樁的樁身垂直度后，即可繼續(xù)進行沉樁作業(yè)。詳細記錄每個預(yù)應(yīng)力管樁入土后的標高，在施工區(qū)附近應(yīng)設(shè)置不受沉樁影響的水準點，水準點數(shù)量≥2個。在整個施工過程中應(yīng)對水準點做好保護措施，避免水準點因施工行為受到損壞。在壓樁過程中，密切觀察壓力表，嚴格控制壓樁阻力，調(diào)節(jié)、平衡樁機靜力，解決沉樁過程容易偏心的問題。為確保壓梁導(dǎo)輪和導(dǎo)籠的正常接觸，應(yīng)認真檢查并詳細記錄靜壓預(yù)應(yīng)力管樁施工工藝和施工過程[4]。

3.6 送樁及對樁頂高程與終止沉樁壓力的控制

送樁是利用送樁器施工，把預(yù)應(yīng)力管樁沉到設(shè)計位置。靜壓預(yù)應(yīng)力管施工采用全液壓靜力方法，樁頂高程和終樁壓力的大小是確保高層建筑工程整體施工質(zhì)量的重要指標。準確控制樁頂?shù)母叱讨笜?，避免不準確的樁頂高程影響上部施工；終止沉樁壓力可以體現(xiàn)出預(yù)應(yīng)力管樁未來的實際承載力，在預(yù)應(yīng)力管樁施工中，必須嚴格控制樁頂高程和終止沉樁壓力兩項指標。首先根據(jù)工程設(shè)計要求，嚴格把控施工過程中的樁頂高程。在樁頂滿足設(shè)計要求時，觀察沉樁阻力值并做好詳細記錄；結(jié)合實際工程的地質(zhì)情況和施工實踐經(jīng)驗，準確判斷終止沉樁壓力值，確保終止沉樁壓力滿足設(shè)計要求，無法判斷時，應(yīng)及時上報技術(shù)人員，根據(jù)指示繼續(xù)施工。當樁頂高程未達設(shè)計要求、樁尖已進入砂層時，應(yīng)參考沉樁阻力判斷終止沉樁壓力，保證終止沉樁壓力滿足并超出設(shè)計要求。另外，注意以下情況需要進行區(qū)別對待:當相對樁身強度阻力并不大時，應(yīng)繼續(xù)進行沉樁，直到符合設(shè)計標高；當阻力≥18MPa且樁尖下不存在軟弱土層時，即可終止施工；當樁尖下如果是軟弱土層時，則應(yīng)反復(fù)施壓，確保樁尖越過軟弱土層，該情況下樁尖應(yīng)進入設(shè)計持力層[5]。

3.7 焊接接樁

壓至其頂端，在地面上≥70cm時可停止壓樁，開始繼續(xù)接樁焊接（如圖2所示）。工程采用電焊接樁，鋼板采用低碳鋼、結(jié)422焊條，焊接前在樁頭設(shè)置預(yù)埋鐵件，鐵件應(yīng)除銹處理并確保表面清潔干凈。當接樁焊接利用CO2氣體保護預(yù)應(yīng)力管樁時，可采用交流手工焊接。單個樁機配置2臺電焊機。焊接接樁時，為減少焊接變形和殘余應(yīng)力，安排2人同時對角分段進行焊接作業(yè)。樁找正之后，當樁節(jié)之間間隙較大時，可在上下樁結(jié)合面之間的間隙用鐵片填實，然后焊接牢固；上下樁結(jié)合面之間的間隙≤2mm，保證焊縫外觀連續(xù)飽滿。焊好后施工人員應(yīng)敲掉焊縫表面的焊渣，先自檢，再由質(zhì)檢人員和監(jiān)理檢查，確保焊接質(zhì)量合格。為有效解決焊縫驟冷發(fā)生裂縫的問題，焊好的樁接頭在自然冷卻后，方可繼續(xù)沉樁，自然冷卻時間≥8min；冷卻過程避免用水冷卻，防止焊好直接繼續(xù)沉樁。當發(fā)生貫入度劇變、樁身突然發(fā)生傾斜、移位、樁頂或樁身出現(xiàn)嚴重裂縫或破碎等情況時，可暫停施工及時上報。

圖2 焊接接樁示意圖

4 結(jié)語

通過應(yīng)用靜壓預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)，總結(jié)了施工技術(shù)和質(zhì)量控制要點，工程實踐證明可以從技術(shù)上有效減輕擠土效應(yīng)對管樁施工質(zhì)量的影響，防止管樁出現(xiàn)焊接裂縫，系統(tǒng)的解決了靜壓預(yù)應(yīng)力管樁施工質(zhì)量通病。靜壓預(yù)應(yīng)力管樁在高層建筑工程中應(yīng)用廣泛，要求在施工過程中嚴格把控施工技術(shù)，不斷提高建筑行業(yè)技術(shù)水平。