高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁施工相關(guān)問題分析

關(guān)鍵詞：應(yīng)力管樁；偏斜；斷樁；打樁施工要點(diǎn)

　　1 引言

　　預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁，即PHC樁(Prestressed High Strength Concrete Tube-shaped Piles)，用高強(qiáng)混凝土制成，針對普通混凝土管樁的抗拉能力低的特性進(jìn)行鋼筋預(yù)拉，提前在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓力，以抵消在打樁中產(chǎn)生的拉力，防止管樁過早出現(xiàn)裂縫，提高管樁的使用性能。高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁具有樁材質(zhì)量好、單樁承載力高、樁身耐打、施工快、工程地質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)、場地文明等優(yōu)點(diǎn)。鑒于這些優(yōu)點(diǎn)，預(yù)應(yīng)力管樁被廣泛運(yùn)用于各類建筑物和構(gòu)筑物的基礎(chǔ)工程上，如高層建筑、公共建筑一般工業(yè)與民用建筑、港口、碼頭、高速公路、橋梁、重型機(jī)床、倉庫、護(hù)岸等領(lǐng)域[1]。

　　2 預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁的特性

　　2.1 優(yōu)點(diǎn)

　　對于預(yù)制鋼筋混凝土管樁，一般是在打樁時受到拉應(yīng)力而破壞，因此在管樁中設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼筋，可以預(yù)先在混凝土中產(chǎn)生部分壓應(yīng)力，以抵消打樁時產(chǎn)生的拉應(yīng)力，避免混凝土管樁在打樁時受力開裂，失去其使用功能。同時，和預(yù)制鋼筋混凝土管樁比，含鋼率低、耐沖擊、耐久性和抗侮蝕性能高，以及穿透力強(qiáng)。

　　PHC管樁可打入密實(shí)的砂層及強(qiáng)風(fēng)化層，樁尖進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化層或密實(shí)砂層后，經(jīng)過強(qiáng)烈的擠壓，樁尖附近的強(qiáng)風(fēng)化層或密實(shí)砂層已不是原始狀態(tài)，樁端承載力可比原狀提高80-100％，所以管樁承載力設(shè)計值要比同樣直徑的沉管灌注樁或鉆孔灌注樁高，如Φ100-500管樁，最高設(shè)計承載力用到2700kN，相當(dāng)于Φ600和Φ700的鉆(沖)孔灌注樁。

　　2.2 缺點(diǎn)

　　預(yù)應(yīng)力混凝土管樁同時存在著很多缺點(diǎn)：

　　預(yù)壓應(yīng)力可在一定程度上提高管樁的開裂彎炬，但由于管樁采用高強(qiáng)混凝土，容易發(fā)生脆性開裂。因為是環(huán)形混凝上，因此抗彎能力比一般實(shí)心樁差，容易在水平荷載下發(fā)生撓曲，樁身斷裂和偏位是施工中常見的問題。

　　(1) 錘擊施工時噪音大，影響周圍環(huán)境，震動劇烈，擠土量大。

　　(2) 送樁深度受到限制，在深基坑開挖后截去的余樁較多。

　　(3) 與一般預(yù)制樁類似，管樁在有些地質(zhì)條件下不宣應(yīng)用或慎用。例如孤石和障礙物多的地層，有堅硬夾層的地層，石灰?guī)r地層，從松軟突變到特別堅硬的地層等。

　　3 管樁的偏樁產(chǎn)生原因以及解決方案

　　在沉樁的過程中很容易偏樁，如果不采取相應(yīng)措施繼續(xù)打樁，會使得樁身開裂，承載能力下降，影響基礎(chǔ)工程的竣工。

　　3.1 預(yù)應(yīng)力管樁偏斜原因

　　從管樁的制作、設(shè)計、施工過程來看，可能產(chǎn)生偏樁的原因以下幾點(diǎn)：制作誤差、設(shè)計失誤、本身地質(zhì)條件(外部環(huán)境)和打樁施工問題，土方開挖等等。

　　其中，設(shè)計失誤包括：樁的長細(xì)比過大，引起樁的縱向失穩(wěn)；樁間距過小，承臺下群樁平面布樁率偏高，從而加劇樁間距擠土影響等。這些設(shè)計失誤導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力管樁在打樁過程中產(chǎn)生偏斜，影響樁身質(zhì)量。一般而言設(shè)計失誤是可以避免的，只要選擇恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計方案。本身土質(zhì)條件的影響：在軟土地基中，淤泥質(zhì)土層一般較厚，呈流塑飽和狀，強(qiáng)度低，觸變性大，滲透性大，滲透性差。土方施工的原因主要有：土方開挖過早，土體內(nèi)部因打樁引起的超孔隙水壓力尚未消散完畢，擾動后土體的固結(jié)程度低。在基坑開挖后，因一側(cè)卸載，原士體被不平衡受力狀態(tài)加劇，引起打入樁隨著士體向基坑方向側(cè)移。

　　3.2 管樁偏斜的解決方案

　　管樁偏斜后，一般可以從糾偏、補(bǔ)樁、加固、加強(qiáng)承臺等幾個方面下手[2]。

　　在基礎(chǔ)設(shè)計方面，除滿足規(guī)范對樁矩的要求外，宜根據(jù)地質(zhì)條件適當(dāng)增大樁矩，獨(dú)立承

　　臺當(dāng)樁數(shù)小于9根時，樁間距宜大于3.5d(d為樁徑)，當(dāng)樁數(shù)超過30根時，樁間距宜大于4d。承臺下群樁平面布樁率宜控制在4％~5％．設(shè)計長樁時確定合適的長細(xì)比。采取有效的降水措施，將基坑周圍地下水位降至開挖面以下，增強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性，防治流砂的發(fā)生，控制坑邊荷載，做好排水措施，減少雨水對土體的滲流作用�；�坑支護(hù)結(jié)構(gòu)在滿足基坑穩(wěn)定性及自身強(qiáng)度，剛度要求的前提下，設(shè)計應(yīng)考慮管樁位移因素。開挖施工采用分段分層開挖，控制一次開挖深度，盡可能緩慢釋放土體自重應(yīng)力，減少土體位移，防止樁體受擠壓而樁體偏位，影響工程質(zhì)量。

　　4 管樁斷樁的產(chǎn)生原因以及解決方法

　　4.1 管樁在打樁過程中很容易產(chǎn)生斷樁問題

　　管樁在打樁過程中很容易產(chǎn)生斷樁問題，主要有以下幾個方面：由于成樁范闈內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)孤石、硬夾層、基巖面坡度大等情況，容易產(chǎn)生管樁斷裂等情況；在靜壓法過程中，等到靜壓結(jié)束后，土體有一定的彈性變形，樁身會有一定程度的上浮到達(dá)一定程度，使得樁身破壞；錘擊樁身時，未采用“重錘輕擊”，在樁端沒有采取保護(hù)措施樁頭露出過多，使得在基坑開挖時，挖土機(jī)產(chǎn)生碰撞，在樁端產(chǎn)生水平力，使得樁受拉破壞等等。

　　4.2 斷樁檢測方法

　　樁一旦被打入土體之后，不可以直接檢查出樁身的質(zhì)量，一般只能通過專門的器械進(jìn)行測試，才能得出。一般根據(jù)反射波法曲線測試得到的曲線式樣進(jìn)行判斷。不同的破壞形式具有不同的特質(zhì)：如果樁頭被鐵鉤弄斷，缺陷處為一個水平突變界面，其余結(jié)構(gòu)仍保持連續(xù)，反射波比較單一：復(fù)壓或擠上效應(yīng)產(chǎn)生的斷裂，會在斷口處產(chǎn)生一定的水平位移。

　　4.3 斷樁的解決方案

　　1)采取復(fù)打方式，防止樁體在初打完后上浮，受拉斷裂；

　　2)在設(shè)計樁體打入方式時，應(yīng)根據(jù)土質(zhì)、樁的規(guī)格選擇適當(dāng)?shù)腻N重；

　　3)在樁頭部分進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，采用樁帽保護(hù)樁頭，或者較軟的樁墊，來減少錘擊拉應(yīng)力；

　　4)在打樁中，一旦發(fā)現(xiàn)樁身傾斜，即停止施工，采取糾偏措施后繼續(xù)打樁；

　　5)在打樁過程中，速度不宣過快，不宜過慢，過快容易使得樁基受損，過慢容易使得樁周圍土體固結(jié)，不易再次打入土體。因此在打樁過程中應(yīng)控制打樁速度：

　　6)在土體開挖時，不宜過分?jǐn)噭訕抖送馏w，應(yīng)采取人工開挖；

　　7)一旦確定為斷樁后，需經(jīng)過有關(guān)設(shè)計部門重新進(jìn)行設(shè)計樁基，確定補(bǔ)樁數(shù)量以及補(bǔ)樁確切位置。

　　5 結(jié)語

　　隨著現(xiàn)在對于施工技術(shù)、安全性和經(jīng)濟(jì)性要求的提高，人們對于預(yù)應(yīng)力管樁的研究未曾停止腳步。不斷地在理論與實(shí)踐中間建立起適合現(xiàn)在施工技術(shù)的預(yù)應(yīng)力管樁體系。今后，預(yù)應(yīng)力管樁的使用前景依然很廣泛，它的研究仍需不斷繼續(xù)深入探討，在計算方面管樁與土體的共同作用，管內(nèi)土體的擠塞，都有深入研究的價值；在施工方面，徹底解決偏樁問題、斷樁問題、打樁機(jī)械的改進(jìn)、施工組織的優(yōu)化，都會引起后來者的注意。相信，預(yù)應(yīng)力管樁在日后的研究、施工中真正滿足設(shè)計使用的要求。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] 熊學(xué)玉．預(yù)應(yīng)力工程設(shè)計施工手冊．中國建筑工業(yè)出版社，2003

　　[2] 張忠苗, 喻君, 張廣興. PHC管樁和預(yù)制方樁受力性狀試驗對比分析[J]. 巖土力學(xué), 2008,29(11).