先張法高強(qiáng)混凝土預(yù)制管樁施工技術(shù)淺析

黃 霸

(中冶建設(shè)高新工程技術(shù)有限責(zé)任公司，北京 100065)

0 前 言

隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，樁基礎(chǔ)被廣泛地應(yīng)用于土木工程領(lǐng)域；同時(shí)隨著社會(huì)的進(jìn)步、科技的發(fā)展，樁基礎(chǔ)也日新月異，形成了“鋼筋混凝土預(yù)制樁、泥漿護(hù)臂成孔灌注樁、長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁、沉管灌注樁和內(nèi)夯灌注樁等”多種形式；但其中的“鋼筋混凝土預(yù)制樁”最為突出，它從最開(kāi)始的“普通鋼筋混凝土預(yù)制樁”發(fā)展為“離心混凝土管樁(RC)”，于1962年日本開(kāi)發(fā)了“預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(PC)”，再到當(dāng)今社會(huì)被廣泛使用的“預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁(PHC)”。

1 優(yōu)缺點(diǎn)分析

優(yōu)點(diǎn)：①單樁承載力好：其通過(guò)張拉高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力拉索使高強(qiáng)混凝土預(yù)加壓力，促使整個(gè)樁具備更高的承載能力；②施工速度快：因其樁身均采用預(yù)制法施工，可在廠家大批量制作，避免了混凝土在現(xiàn)場(chǎng)凝結(jié)所需時(shí)間，同時(shí)施打預(yù)制樁只需將樁下壓至土體達(dá)到規(guī)定位置便完成施工，減少了成孔、下鋼筋籠、澆筑混凝土等多個(gè)工藝，施工更加快捷；③環(huán)保：樁身在廠家制作，大大減少了混凝土對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)不需要泥漿護(hù)壁等護(hù)孔措施，減少了泥漿等對(duì)環(huán)境造成的污染；④質(zhì)量好：在廠家制作沒(méi)有條件限制，同時(shí)有更好施工、養(yǎng)護(hù)環(huán)境，使質(zhì)量更高；⑤地質(zhì)適應(yīng)能力強(qiáng)：可適用于砂土、黏土、淤泥質(zhì)土、卵石層、風(fēng)化巖等多種地質(zhì)；⑥造價(jià)低：因其離心構(gòu)造減少了混凝土使用，同時(shí)減少了成孔、制作鋼筋籠、澆筑混凝土等多個(gè)工藝，促使造價(jià)便宜。

缺點(diǎn)：①易發(fā)生擠土效應(yīng)：在下壓樁身時(shí)，會(huì)對(duì)土體進(jìn)行擠壓；應(yīng)合理安排施打順序，必要時(shí)采用引孔等措施即可避免。

2 施工工藝分析

2.1 施工工藝流程(見(jiàn)圖1)

圖1 施工工藝流程

2.2 施工準(zhǔn)備

場(chǎng)地平整：在樁基施工之前，應(yīng)對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整及處理，地面要有能夠承受打樁機(jī)荷載來(lái)回碾壓而不產(chǎn)生變形的能力，如不能滿足要求，則需對(duì)地面進(jìn)行換填、固化等相應(yīng)措施。

施工順序安排：在施工前對(duì)整個(gè)施工場(chǎng)地的打樁路線進(jìn)行規(guī)劃、分區(qū)、確定路線；施工順序要遵循“先大后小、先深后淺、先長(zhǎng)后短”的原則排布，同時(shí)盡量避免密集；當(dāng)在施工時(shí)無(wú)法避免，會(huì)產(chǎn)生較大的擠土效應(yīng)時(shí)，可以采用長(zhǎng)螺旋轉(zhuǎn)孔機(jī)等進(jìn)行引孔，引孔后再進(jìn)行施工，即可避免較大擠土效應(yīng)。

施工方法選擇：在施工前根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地點(diǎn)及項(xiàng)目特性選用合適的施工方式，分為錘擊法施工、靜壓法施工兩種：錘擊法施工有較好的穿透能力，施工容易、快捷，但在施工過(guò)程中會(huì)發(fā)出較大噪音，不利于在市區(qū)及人員密集居住區(qū)施工；靜壓法施工環(huán)保，不會(huì)產(chǎn)生較大噪音，但靜壓樁基自重大，且沉樁效果不如錘擊法。

樁尖選用：樁尖一共分為十字型樁尖、開(kāi)口型樁尖、圓錐型樁尖三種：十字型樁尖有較大的破巖能力，適用于卵石、巖石層，但在砂質(zhì)土中時(shí)進(jìn)尺較困難；開(kāi)口型樁尖綜合性能較高，即適用于卵石、巖石層也可適用于砂層、土層；圓錐型樁尖適用于遇水易軟化地質(zhì)。樁尖類(lèi)型如圖2所示。

圖2 樁尖類(lèi)型示意圖

PHC樁進(jìn)場(chǎng)：通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研選用質(zhì)量較好、距離較近、價(jià)格適中的PHC管樁預(yù)制廠家，在施工前將管樁運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)集中堆放，同時(shí)要檢查管樁合格證、檢驗(yàn)報(bào)告及外觀質(zhì)量缺陷，將不合格品退回；堆放時(shí)在距離樁端0.2L處設(shè)置枕木，堆放高度不得超過(guò)4層，不同樁長(zhǎng)、首節(jié)樁應(yīng)分開(kāi)堆放。

配樁：根據(jù)樁基平面圖、地勘平面圖、地勘剖面圖、地勘報(bào)告，計(jì)算出持力層至樁頂標(biāo)高所需長(zhǎng)度，根據(jù)此長(zhǎng)度進(jìn)行實(shí)際樁長(zhǎng)配樁，一般管樁長(zhǎng)度規(guī)格有8、9、10、12、14 m等，根據(jù)所需長(zhǎng)度選用不同長(zhǎng)度規(guī)格的管樁進(jìn)行組合。

2.3 樁機(jī)進(jìn)場(chǎng)組裝

根據(jù)選用的施工方法確定進(jìn)場(chǎng)“錘擊樁機(jī)、靜壓樁機(jī)”，進(jìn)場(chǎng)后使用汽車(chē)吊配合在施工現(xiàn)場(chǎng)完成打樁機(jī)組裝，組裝完成后試運(yùn)行，確保沒(méi)問(wèn)題后投入使用。

2.4 測(cè)量定位

采用二級(jí)控制網(wǎng)進(jìn)行控制測(cè)量，首先根據(jù)建設(shè)單位給定的測(cè)量控制點(diǎn)于施工現(xiàn)場(chǎng)合適位置建立通視的一級(jí)控制網(wǎng)，其次通過(guò)一級(jí)控制網(wǎng)在場(chǎng)地內(nèi)建立二級(jí)控制網(wǎng)，以二級(jí)控制網(wǎng)控制樁位，并做出可靠標(biāo)記，其樁位偏差不得大于5 cm。

2.5 樁機(jī)就位

在樁位測(cè)量放線完成后，移動(dòng)樁機(jī)，使打樁孔對(duì)準(zhǔn)樁位，調(diào)整樁機(jī)水平，吊起首節(jié)樁，將樁頭下放至距地面1 m左右，使用全站儀復(fù)核樁位并移動(dòng)樁機(jī)進(jìn)行微調(diào)，保證樁位準(zhǔn)確，完成后開(kāi)始施工。

2.6 首節(jié)樁施工

不管采用錘擊法還是靜壓法，在樁下壓過(guò)程中應(yīng)采用兩臺(tái)全站儀或經(jīng)緯儀，在以樁心為圓心，以儀器為邊成60°～90°的方向上觀測(cè)管樁下壓的垂直度；在下壓至地面的0.5～1 m時(shí)，垂直度偏差不得大于0.3%，在下沉穩(wěn)定后垂直度偏差不得大于0.5%，在沉樁至樁端距離地面0.5～1 m時(shí)，停止沉樁，吊起下一節(jié)樁進(jìn)行接樁施工。

2.7 接樁施工

在接樁前選擇合適的接樁形式，常規(guī)的有機(jī)械接頭、焊接接頭，一般情況均選用焊接的形式連接，作為抗拔時(shí)常采用機(jī)械接頭。

采用焊接時(shí)，吊起下一節(jié)樁，下落樁頭至與前一節(jié)相接近時(shí)，將上下兩節(jié)樁清理干凈，保證表面清潔、干燥、無(wú)污物、無(wú)銹蝕，下放上節(jié)樁使上節(jié)樁端板與下節(jié)樁端板對(duì)齊，錯(cuò)位不得大于2 mm；滿足要求后使用電弧焊或CO2保護(hù)焊進(jìn)行焊接。焊接應(yīng)采用多層焊并不得少于3層，每層接頭應(yīng)錯(cuò)開(kāi)，焊縫不得夾渣、有氣孔，表面應(yīng)平整并均勻飽滿，至少達(dá)到二級(jí)焊縫要求；在焊接完成后靜置，采用電弧焊時(shí)靜置10 min，采用CO2保護(hù)焊時(shí)靜置5 min，時(shí)間到后再繼續(xù)沉樁。

采用機(jī)械接頭時(shí)，同樣將兩節(jié)樁端板對(duì)齊，同時(shí)清理干凈，在端板上預(yù)留的機(jī)械接頭口部放入機(jī)械接頭，再將上節(jié)樁端板的預(yù)留機(jī)械接頭口對(duì)準(zhǔn)機(jī)械接頭，放下上節(jié)樁，機(jī)械接頭便通過(guò)其自鎖能力鎖緊。

2.8 送樁施工

在沉樁、接樁、再沉樁的循環(huán)施工下，最后會(huì)到最后一節(jié)樁施工，在將此節(jié)樁沉至地面時(shí)，便需要送樁器將樁身繼續(xù)下送，直至達(dá)到樁頂標(biāo)高及規(guī)定的樁壓力值/達(dá)到規(guī)定貫入度。

送樁一般采用12 m長(zhǎng)的同直徑鋼制送樁器施工，在送樁時(shí)要保證送樁器與樁身完整對(duì)接，才開(kāi)始送樁，直至將樁身送入規(guī)定的持力層深度，同時(shí)滿足規(guī)定樁壓力值/達(dá)到規(guī)定貫入度。

兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)滿足時(shí)，通知監(jiān)理確認(rèn)復(fù)核，并填寫(xiě)樁基施工記錄，完成此樁施工，將打樁機(jī)按計(jì)劃施工順序移動(dòng)至下一根樁位置，按程序繼續(xù)施打，直至完成所有樁基。

2.9 樁基檢測(cè)

在所有樁基施工完成后，應(yīng)對(duì)單樁承載力及樁身完整性進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)必須由有資質(zhì)的第三方進(jìn)行。

樁身完整性檢測(cè)：一共有高應(yīng)變法、低應(yīng)變法、鉆芯法、聲波透射法四種，應(yīng)采用兩種及以上的方法，而預(yù)制樁沒(méi)有樁芯也沒(méi)用聲波管，所以只能采用高應(yīng)變法、低應(yīng)變法進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)；其檢測(cè)數(shù)量高應(yīng)變法不少于5%且不少于5根，低應(yīng)變法應(yīng)100%全部檢測(cè)，若當(dāng)?shù)夭块T(mén)有其他要求時(shí)，還需滿足當(dāng)?shù)匾蟆?/p>

單樁承載力：?jiǎn)螛冻休d力一般選用單樁豎向靜載抗壓、單樁豎向靜載抗拔來(lái)檢測(cè)樁的承載能力，其檢測(cè)數(shù)量同一條件不得少于1%并不少于3根，當(dāng)總樁數(shù)少于50時(shí)，不少于2根。

2.10 樁頭處理

PHC樁因其離心構(gòu)造，在與承臺(tái)、底板等結(jié)構(gòu)連接時(shí)需要對(duì)樁頭進(jìn)行處理，因?yàn)镻HC樁樁頭都為端板，沒(méi)有鋼筋與承臺(tái)、底板等結(jié)構(gòu)連接，便使用“填芯”來(lái)增加樁與底板的連接；填芯原理很簡(jiǎn)單，就是根據(jù)填芯高度制作擋板，再制作鋼筋籠放置于PHC樁內(nèi)部，使用微膨脹混凝土澆筑。而填芯一般根據(jù)樁的使用功能決定，對(duì)于抗壓樁填芯高度不應(yīng)小于1.2 m，對(duì)抗拔樁填芯高度不應(yīng)小于3 m。如圖3所示。

圖3 PHC樁結(jié)構(gòu)示意圖

3 結(jié) 語(yǔ)

PHC樁施工便捷，施工速度快，在施工前應(yīng)提前做好部署，選用高質(zhì)量的PHC樁，并在施工的過(guò)程中嚴(yán)格把控，以避免樁身原材料出現(xiàn)問(wèn)題，在開(kāi)始施工后，應(yīng)嚴(yán)格把控樁位，避免樁位偏差過(guò)大；在沉樁的過(guò)程中嚴(yán)格保證樁一直處于垂直下落，保證樁身垂直度；在接樁時(shí)嚴(yán)格按規(guī)定施工，保證焊接質(zhì)量、接頭質(zhì)量，以確保樁身完整性；最后在施工完成后要保證填芯高度、混凝土質(zhì)量、鋼筋數(shù)量。

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