房建工程PCT樁復(fù)合地基的質(zhì)量控制研究

郭佳

中鐵二十二局集團(tuán)第四工程有限公司 天津 301700

1 概述

在房建工程施工中，地基處理是重要工序之一，地基處理的質(zhì)量及效果成敗，決定著上層建筑的高度及穩(wěn)定，隨著時(shí)代的發(fā)展，PCT樁復(fù)合地基處理方式被廣泛地應(yīng)用，適用于100m高以下的辦公樓或住宅樓的地基處理，抗震設(shè)防烈度6度～8度之間的抗震要求，主要適用于處理黏性土、砂土、粉土、素填土等軟土地質(zhì)，通過(guò)靜壓設(shè)備將樁打入土層中，利用樁身與樁間土產(chǎn)生的摩擦力及樁尖的阻力，以及對(duì)土體的擠壓，形成了PCT樁復(fù)合地基，其優(yōu)點(diǎn)較多：如管樁工廠化預(yù)制，產(chǎn)品種類型號(hào)多樣，質(zhì)量穩(wěn)定；現(xiàn)場(chǎng)污染小，噪聲低，適合城市環(huán)保要求較高地區(qū)使用；施工機(jī)械化程度高，施工效率高。但也有部分缺點(diǎn)：如管樁抗彎性較差，特別是分節(jié)處的連接質(zhì)量要求較高；沉樁過(guò)程中樁身傾斜，或者出現(xiàn)斷樁的情況等，其處理耗時(shí)且成本較大，所以施工質(zhì)量控制尤為重要。

2 工程概況

本工程為駐馬店市和諧佳苑(開(kāi)發(fā)區(qū)集中安置區(qū))建設(shè)項(xiàng)目，該工程主要由4棟高層住宅樓、4棟多層建筑、地下車(chē)庫(kù)組成，其中住宅樓地下2層，地上最高26層，主樓結(jié)構(gòu)為框架、剪力墻結(jié)構(gòu)、地下車(chē)庫(kù)為框架結(jié)構(gòu)，建筑高度最高77.4m，工程設(shè)防抗震烈度6度；其基礎(chǔ)采用PCT樁復(fù)合地基，樁型選用PCT400-95，有效樁長(zhǎng)不小于29m，樁頂設(shè)20cm厚級(jí)配砂石褥墊層；根據(jù)場(chǎng)地勘察結(jié)果，將地基土劃分為11個(gè)工程地質(zhì)層，為施工配樁及沉樁速度控制等方面，提供參考依據(jù)。現(xiàn)由上而下分層描述如下表：

地質(zhì)分層統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)地勘報(bào)告綜合判定本場(chǎng)地土類型為中軟土，建筑場(chǎng)地類別為Ⅲ類。

3 PCT樁施工流程

根據(jù)設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，PCT樁在正式施工前，應(yīng)進(jìn)行工藝性試驗(yàn)，以確定設(shè)備的選型、壓樁力和豎向承載力的曲線關(guān)系，以及確認(rèn)復(fù)合地基承載力及單樁承載力滿足要求后，再進(jìn)行工程樁施工，具體施工流程如下：

3.1 測(cè)量定位

壓樁前先用全站儀進(jìn)行施工放樣，并經(jīng)監(jiān)理檢查、復(fù)核、簽證。全站儀放樣樁位誤差根據(jù)規(guī)范要求控制到±2cm范圍內(nèi)，并采用木樁引設(shè)護(hù)樁，以便過(guò)程中校核樁位。

3.2 吊樁及喂樁

吊樁前，對(duì)樁身畫(huà)上尺度線，用于觀察過(guò)程中，壓入深度；然后利用樁機(jī)自身的起重機(jī)進(jìn)行吊裝，將樁尖就位、對(duì)中、調(diào)直，放入夾持框內(nèi)，起動(dòng)壓樁機(jī)的縱向和橫向行走油缸，將樁尖對(duì)準(zhǔn)樁位；起動(dòng)壓樁油缸將樁壓入土中1m左右停止，用吊錘調(diào)整樁在兩個(gè)方向的垂直度。第一、二行程壓樁是否垂直，是保證壓樁質(zhì)量的關(guān)鍵。

3.3 壓樁

通過(guò)夾持油缸將樁夾緊，然后壓樁油缸伸程，將壓力施加到樁上，通過(guò)壓力表讀數(shù)關(guān)系，以判斷樁的質(zhì)量與承載力。

3.4 接樁及送樁

當(dāng)下一節(jié)樁壓到露出地面0.5～0.8m時(shí)，接上一節(jié)樁。接樁時(shí)上、下節(jié)樁段應(yīng)保持順直、錯(cuò)位不超過(guò)2mm。逐節(jié)接樁時(shí)、節(jié)點(diǎn)彎曲矢高不得大于1/1000樁長(zhǎng)，且不得大于20mm。上、下節(jié)樁接頭端板坡口應(yīng)潔凈、干燥，且焊接處刷至露出金屬光澤。樁接頭焊好后進(jìn)行外觀檢查，檢查合格后必須經(jīng)自然冷卻8分鐘后方可繼續(xù)沉樁，嚴(yán)禁用水冷卻，整個(gè)接樁的停留時(shí)間不宜大于30min；對(duì)于最后一節(jié)，如樁頭在地面以下，但未達(dá)到終壓標(biāo)準(zhǔn)，可采用送樁器繼續(xù)壓入。

3.5 標(biāo)高及貫入度校核

當(dāng)樁尖達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，其進(jìn)入設(shè)計(jì)要求的持力層不小于1m，如果樁頂接近地面，而壓樁力尚未達(dá)到規(guī)定值，則可以用專制的送樁器進(jìn)行送樁當(dāng)樁長(zhǎng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求或壓力表讀數(shù)達(dá)到預(yù)先規(guī)定的終壓力值，便可停止壓樁，然后回填壓樁孔。

3.6 截樁

首先是終止壓樁后，高出地面的樁頭應(yīng)使用截樁器進(jìn)行切除，不得使用機(jī)械強(qiáng)制掰斷；其次是開(kāi)挖完成后，按照設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高要求，超出部分必須使用截樁器截?cái)?，保護(hù)好樁頂。

3.7 樁基檢測(cè)

本工程按照設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，工程樁施工完成后28天后方可進(jìn)行復(fù)合地基的質(zhì)量檢驗(yàn)。復(fù)合地基承載力檢驗(yàn)數(shù)量不應(yīng)少于總樁數(shù)的0.5%且不應(yīng)少于3點(diǎn)；PCT樁單樁承載力檢驗(yàn)數(shù)量為總樁數(shù)的5%且不少于3根；采用低應(yīng)變動(dòng)力試驗(yàn)檢測(cè)樁身完整性，檢查數(shù)量不低于總樁數(shù)的20%。

4 PCT樁施工質(zhì)量通病及預(yù)防措施

在PCT樁靜壓施工整個(gè)流程中，結(jié)合以往的施工經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)經(jīng)常出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，如樁偏移、沉樁困難，未達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高或者進(jìn)入持力層厚度不足、壓樁過(guò)程中壓力出現(xiàn)異常，樁身?yè)p壞，無(wú)法繼續(xù)使用等質(zhì)量通病，根據(jù)以往施工情況統(tǒng)計(jì)，樁位偏移情況出現(xiàn)的概率最大，針對(duì)以上質(zhì)量通病，對(duì)其進(jìn)行原因分析，并明確相關(guān)的預(yù)防措施。

4.1 樁偏移

其產(chǎn)生的主要原因：(1)壓裝機(jī)機(jī)身未調(diào)平或者施工過(guò)程中因地基不均勻沉降導(dǎo)致的傾斜。(2)測(cè)量放樣產(chǎn)生的誤差。(3)首節(jié)樁插入時(shí)，精度不足。(4)相鄰樁施工時(shí)，因擠土效應(yīng)，對(duì)已施工完的樁造成的擠壓，產(chǎn)生的偏移。(5)接樁質(zhì)量差，造成接頭開(kāi)裂或斷開(kāi)，導(dǎo)致樁偏移。

預(yù)防措施：(1)靜壓機(jī)進(jìn)場(chǎng)前，平整場(chǎng)地，如遇軟弱地層，應(yīng)采取磚渣等材料進(jìn)行鋪墊或換填處理；然后利用靜壓機(jī)自身的油缸調(diào)平機(jī)身，并在施工過(guò)程中觀察機(jī)架四周是否有不均勻沉降。(2)測(cè)量完成坐標(biāo)放樣后，應(yīng)采用設(shè)置護(hù)樁，并在放樣點(diǎn)處插上防碰撞標(biāo)識(shí)牌，避免施工過(guò)程中損壞，造成樁點(diǎn)的偏移；壓樁前，再用護(hù)樁進(jìn)行一次校核，確保無(wú)誤。(3)首節(jié)樁插入時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)可利用吊錘線進(jìn)行校核垂直度，直至首節(jié)樁完全插入，對(duì)中誤差控制在10mm以內(nèi)。(4)壓樁前，制定合理的壓樁順序，針對(duì)管樁的擠土效應(yīng)特點(diǎn)，正確的壓樁順序尤為重要，可以降低沉樁過(guò)程中出現(xiàn)的樁身無(wú)法壓入、樁體回彈以及造成其他已施工完樁體涌起等情況；通常確定打樁順序的基本原則是：根據(jù)樁的密集度及周?chē)h(huán)境，分區(qū)考慮打樁順序：按照先長(zhǎng)后短，先深后淺，根據(jù)管樁直徑，宜先大后小的原則，根據(jù)建筑物的主次關(guān)系，先主后輔，如場(chǎng)地比較開(kāi)闊，距離建筑物較遠(yuǎn)，可由中間向四周進(jìn)行，對(duì)稱進(jìn)行壓樁；如樁比較密集，一側(cè)靠近建筑物，宜采取先從靠近建筑物的一側(cè)樁位先施工，逐步向外推進(jìn)，以免因樁體的擠土效應(yīng)，對(duì)臨近既有建筑物造成擠壓破壞；對(duì)于位于深基坑內(nèi)的管樁，應(yīng)先施工管樁，完成后再施工基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，這樣有利于擠土壓力的釋放，避免出現(xiàn)將已施工完的樁體擠壓偏移；同時(shí)還要控制管樁的靜壓速度，一般控制在1m/min左右。(5)接樁處的焊縫質(zhì)量是管樁施工關(guān)鍵工序之一，可以減少壓樁過(guò)程中出現(xiàn)斷樁的概率；首先焊接工藝上要采用4點(diǎn)定位方式，沿樁身四周進(jìn)行點(diǎn)焊，然后是焊層數(shù)不少于2層，焊接完成后自然冷卻8分鐘以后再進(jìn)行沉樁，從而可以降低焊縫處出現(xiàn)開(kāi)焊、斷裂的情況。

4.2 沉樁困難，未達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高或者進(jìn)入持力層厚度不足

其產(chǎn)生的主要原因：(1)靜壓機(jī)設(shè)備壓力不足，使管樁不能達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高；(2)壓樁過(guò)程不連續(xù)，出現(xiàn)停頓時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，使土體側(cè)壓力得到恢復(fù)，造成沉樁困難；(3)壓樁過(guò)程中，地質(zhì)與原設(shè)計(jì)勘察地質(zhì)不符或遇到孤石等情況；(4)壓樁后期，因擠土效應(yīng)造成的壓樁困難；(5)樁體插入時(shí)，垂直度不符合規(guī)范要求，隨著樁體壓入長(zhǎng)度加大，傾斜角度隨之增大，會(huì)產(chǎn)生與臨樁相撞的情況出現(xiàn)，造成無(wú)法繼續(xù)沉樁。

預(yù)防措施：(1)正式施工前，應(yīng)進(jìn)行工藝性試驗(yàn)，根據(jù)地質(zhì)情況、樁徑大小、壓入深度等，綜合考慮，合理選擇靜壓機(jī)的型號(hào)。(2)對(duì)于壓樁不連續(xù)問(wèn)題，首先是減少人為原因造成的停頓；其次是提高接樁焊接速度，現(xiàn)場(chǎng)焊接時(shí)，可用兩臺(tái)電焊機(jī)同時(shí)對(duì)稱進(jìn)行焊接，為避免兩臺(tái)焊機(jī)同時(shí)焊接時(shí)，閃光對(duì)眼睛的傷害，可在管樁上設(shè)置一個(gè)遮擋的工裝，以隔開(kāi)對(duì)面的電焊閃光影響；最后是進(jìn)入持力層時(shí)，嚴(yán)禁停歇，應(yīng)一次性壓樁到位。(3)仔細(xì)分析地質(zhì)分層情況，提前做好預(yù)案，當(dāng)穿入硬土層時(shí)，應(yīng)加大靜壓力或采取引孔措施。(4)由于密集管樁的擠土效應(yīng)，應(yīng)合理安排壓樁順序，采取隔樁跳打的方式，避免形成“封閉”樁。(5)壓樁過(guò)程中，全程要有技術(shù)人員對(duì)樁體垂直度進(jìn)行控制測(cè)量，如遇到障礙物造成傾斜，應(yīng)將樁體拔出，清理障礙物后，重新進(jìn)行沉樁。

4.3 壓樁過(guò)程中壓力異常

其產(chǎn)生的主要原因：(1)地質(zhì)情況與設(shè)計(jì)不符，造成的沉樁速度過(guò)快或者無(wú)法壓入。(2)地下有障礙物，阻礙壓樁。(3)壓樁順序不合理。

預(yù)防措施：(1)當(dāng)出現(xiàn)地質(zhì)情況與設(shè)計(jì)不符時(shí)，如出現(xiàn)較軟的地層或者淤泥層，靜壓機(jī)壓力與正常壓力變小，但沉樁速度卻加快，甚至出現(xiàn)樁體自行沉入情況，應(yīng)將情況詳細(xì)記錄，綜合分析處理；對(duì)于無(wú)法壓入的情況，一般出現(xiàn)在樁端進(jìn)行持力層時(shí)，可適當(dāng)增長(zhǎng)樁尖，提高穿刺能力。(2)對(duì)于地下有障礙物的情況，埋入較深，可采取螺旋鉆進(jìn)行引孔的方式，將障礙物擊穿，然后再進(jìn)行重新沉樁，此方式也可解決壓入困難的情況。(3)提前規(guī)劃好壓樁順序，可按照上文的相關(guān)壓樁順序進(jìn)行控制，不再敘述。

4.4 樁身破損，造成無(wú)法繼續(xù)使用

產(chǎn)生的主要原因：(1)管樁存放不規(guī)范造成的樁體破損；(2)吊裝操作不規(guī)范引起的磕碰損壞；(3)送樁時(shí)，送樁桿與樁體不垂直，造成偏壓，使樁頭損壞；(4)樁體傾斜時(shí)，強(qiáng)力進(jìn)行糾偏，因偏壓造成的損壞。

預(yù)防措施：(1)堆放場(chǎng)地平整、堅(jiān)實(shí)，排水條件良好；堆放時(shí)應(yīng)采取方木進(jìn)行兩點(diǎn)支墊，不得使用有棱角的金屬構(gòu)件；兩點(diǎn)支承時(shí)應(yīng)設(shè)在距樁端0.21倍樁長(zhǎng)處，三點(diǎn)支承時(shí)應(yīng)設(shè)在距樁端0.15倍樁長(zhǎng)及樁中點(diǎn)處，每層支承墊木必須保持在同一平面上；雨季和春融期間，應(yīng)防止因地面軟化發(fā)生不均勻下沉造成基樁斷裂和損壞。(2)吊樁時(shí)必須先夾緊軌鉗，正面吊樁時(shí)，樁與導(dǎo)桿中心距離不得大于4m。吊樁宜采用兩點(diǎn)吊施工方法，同時(shí)設(shè)置纜風(fēng)繩，人工輔助進(jìn)行拉扯，防止管樁與機(jī)械碰撞，造成樁體混凝土的損壞。(3)選擇與樁徑匹配的送樁器，施工時(shí)，應(yīng)使送樁桿和樁體在同一軸線上，防止出現(xiàn)偏壓，造成樁頭損壞。(4)當(dāng)樁體出現(xiàn)傾斜初期時(shí)，就應(yīng)調(diào)整壓入角度，可適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行糾偏，并嚴(yán)格控制壓力，循序漸進(jìn)，防止對(duì)樁頭造成損壞，當(dāng)傾斜過(guò)大時(shí)，可將樁體拔出，重新回填后，再進(jìn)行二次壓樁。

5 施工注意事項(xiàng)

(1)根據(jù)地質(zhì)分層情況，其接頭應(yīng)避免硬塑層或處在地質(zhì)分層處，以減少樁身在硬塑層停歇時(shí)間；當(dāng)采用端板焊接連接時(shí)，連接位置應(yīng)避免在同一水平面上；所以在施工前，應(yīng)提前根據(jù)樁底標(biāo)高和地層情況做好配樁工作。

(2)終樁標(biāo)準(zhǔn)的控制，以樁端進(jìn)入持力層的深度不小于設(shè)計(jì)要求，且不小于有效樁長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)控制為主，試樁時(shí)的終樁壓力為參考值；如樁端達(dá)到硬塑黏性土、中密以上的粉土、砂土、軟巖時(shí)，樁長(zhǎng)未達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，以試樁時(shí)最大終壓力值為準(zhǔn)，樁長(zhǎng)作為參考值。

(3)基坑開(kāi)挖時(shí)，首先滿足設(shè)計(jì)齡期要求后，再進(jìn)行開(kāi)挖；同時(shí)為了減少土體擠壓力，可在開(kāi)挖前，在基坑四周設(shè)置應(yīng)力釋放溝，使應(yīng)力釋放完之后，再進(jìn)行開(kāi)挖；當(dāng)有基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)將基坑支護(hù)完成后，再進(jìn)行開(kāi)挖；基坑清土和截樁時(shí)應(yīng)小心謹(jǐn)慎，不應(yīng)造成設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高以下樁身斷裂和擾動(dòng)樁間土層，截柱宜采用鋸樁器，嚴(yán)禁采用大錘橫向敲擊截樁或強(qiáng)行板拉截樁。

(4)起重臂下嚴(yán)禁站人，在吊裝的過(guò)程中，司機(jī)不得離開(kāi)駕駛室。

(5)起重機(jī)吊裝時(shí)，當(dāng)樁體進(jìn)入夾持器，壓樁開(kāi)始之前，必須檢查起重機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)的鋼絲繩是否放松，吊鉤是否脫離，防止壓樁時(shí)，拉斷鋼絲繩和壓彎起重臂。

(6)施工樁機(jī)頂部應(yīng)安裝避雷針，如有大雨、雷電、大霧或六級(jí)以上大風(fēng)時(shí)，應(yīng)停止作業(yè)。

結(jié)語(yǔ)

由于其PCT樁復(fù)合地基優(yōu)點(diǎn)，使在房建工程中得到廣泛的應(yīng)用，但有效的施工質(zhì)量控制措施，才能確保達(dá)到設(shè)計(jì)效果。本文通過(guò)其施工工藝及施工質(zhì)量通病的分析和研究，對(duì)過(guò)程中易出現(xiàn)的樁偏移、沉樁困難等問(wèn)題，提前采取了相關(guān)措施；如對(duì)壓樁順序的合理規(guī)劃，以降低擠土效應(yīng)產(chǎn)生的擠壓力；對(duì)地質(zhì)分層情況的分析，合理配樁，避免在硬塑層中設(shè)置接頭，以減少停歇時(shí)間等措施，最后該工程管樁通過(guò)單樁承載力靜載試驗(yàn)和樁身完整性檢測(cè)，其單樁極限承載力為2760kN>單樁承載力特征值1380kN，樁身完整性檢測(cè)均為I類樁，其試驗(yàn)結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。表明該工程的質(zhì)量控制措施研究，為靜壓管樁施工質(zhì)量通病的解決提供了方向，對(duì)同類型施工具有一定的借鑒作用。