預(yù)應(yīng)力管樁施工的質(zhì)量控制

【關(guān)鍵詞】預(yù)應(yīng)力管樁；優(yōu)缺點(diǎn)；施工；質(zhì)量控制 

　　前言 

　　隨著國家科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的施工方法和技術(shù)不斷的涌現(xiàn)并且得到發(fā)展，預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)在基礎(chǔ)工程中得到廣泛的應(yīng)用，相應(yīng)的質(zhì)量問題也隨之出現(xiàn)。避免該問題的最好辦法是施工過程中預(yù)測到軟土地區(qū)中可能引發(fā)的工程質(zhì)量問題，預(yù)先采取必要的措施加以防范。并且要充分認(rèn)識到影響預(yù)應(yīng)力管樁施工質(zhì)量的因素是多方面的，有地質(zhì)方面的，有樁身質(zhì)量方面的，有勘察設(shè)計(jì)方面的，有施工方面的，所以施工質(zhì)量控制應(yīng)采取符合工程實(shí)際的針對性的預(yù)案和措施，嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)范規(guī)程，做好施工的質(zhì)量控制，確保樁基質(zhì)量及周圍環(huán)境的安全。隨著預(yù)應(yīng)力管樁理論研究的進(jìn)步和工程實(shí)踐的不斷積累，預(yù)應(yīng)力管樁施工應(yīng)用水平必將得到更大的提高。 

　　1、預(yù)應(yīng)力管樁的優(yōu)缺點(diǎn) 

　　（1）預(yù)應(yīng)力管樁的優(yōu)點(diǎn)：①施工前準(zhǔn)備時(shí)間短。由于制作過程的自動化程度高，經(jīng)高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)的管樁，從成型到使用僅需幾天時(shí)間。②適應(yīng)性強(qiáng)。對持力層起伏較大的地質(zhì)條件，設(shè)計(jì)可依靠樁長的調(diào)整，達(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)效果。③強(qiáng)度高，樁身耐打，穿透力強(qiáng)。成樁質(zhì)量可靠。④施工速度快，施工周期短，文明施工，現(xiàn)場整潔。⑤經(jīng)濟(jì)效益好，單位承載力造價(jià)相對較低。與其他混凝土預(yù)制樁相比單方混凝土可能提供的承載力高。 

　�。�2）預(yù)應(yīng)力管樁的缺點(diǎn)：①土層中含有較多難以清除的孤石（障礙物），或有不適宜作持力層且管樁又難以貫穿的堅(jiān)硬夾層地域。②管樁難以貫入的巖面上無適合作樁端持力層的土層，或持力層較薄且持力層上覆土較松軟，管樁難于貫入的巖面埋藏較淺且傾斜較大。 

　　2、預(yù)應(yīng)力管樁施工質(zhì)量控制 

　　2.1預(yù)應(yīng)力管樁的進(jìn)場檢查 

　�。�1）外觀：重點(diǎn)檢查管樁表面是否平整、密實(shí)有無蜂窩、露筋裂縫，色感均勻程度等。要求樁頂處無孔隙，混凝土不得高于接頭端面；預(yù)應(yīng)力鋼筋不允許斷筋、脫頭；合縫及包箍處不允許漏漿，內(nèi)表面不得塌落露筋。 

　�。�2）堆放：要求堆放場地堅(jiān)實(shí)平整，且必須按二支點(diǎn)法設(shè)置墊木，管樁應(yīng)按支點(diǎn)位置放在墊枕上，層與層之間用墊木隔開，每層墊木應(yīng)在同一水平上，堆垛時(shí)必須在兩側(cè)打好木楔防止?jié)L垛。 

　�。�3）吊運(yùn)：管樁吊運(yùn)應(yīng)輕吊輕放，嚴(yán)禁碰撞，如單節(jié)樁吊運(yùn)采用兩頭鉤吊法，豎起時(shí)可采用單點(diǎn)法。 

　　2.2樁機(jī)、樁錘及樁帽的選擇和樁機(jī)性能監(jiān)控 

　�。�1）在噪音不受限制的地區(qū)或地段，在地質(zhì)條件及周圍環(huán)境適合的情況下，優(yōu)先采用穿透力強(qiáng)的錘擊樁機(jī)；而在對環(huán)境噪音有限制的地區(qū)或與周邊建筑物尤其是有天然地基的建筑物較貼近時(shí)，則應(yīng)優(yōu)先采用靜力壓樁機(jī)。 

　�。�2）錘擊樁機(jī)施打預(yù)應(yīng)力管樁的要求。柴油錘爆發(fā)力強(qiáng)，錘擊能量大，工效高，錘擊作用時(shí)間相對較長，落距能隨樁端阻力的大小而自動調(diào)整，人為的控制因素較少。柴油錘的油門分 4 檔，如選錘合理，一般只開到 2 檔，這樣樁不易被打碎，錘也不易受到損壞，還應(yīng)做到“重錘低擊”。遇到特殊的地質(zhì)情況時(shí)，選錘應(yīng)更加慎重。如持力層較薄，宜選擇較低能量的樁錘，以防擊穿；而需穿越厚度在 5m 以上的密實(shí)砂層或進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化層的話，則應(yīng)選擇能量較高的樁錘并采用“低擊”的方法施打，避免因樁錘能量低而導(dǎo)致總錘擊數(shù)偏高。在施工過程中應(yīng)經(jīng)常檢查柴油錘氣罐的密閉性，以防因漏氣、漏油而造成沖擊能量忽高忽低，樁身破壞和對收錘標(biāo)準(zhǔn)的誤判。 

　�。�2）樁帽、樁墊的合理選擇是一個不可忽視的重要環(huán)節(jié)；套在樁頭上的樁帽筒，其內(nèi)徑不宜過大或過小，以大于樁徑 2～4cm 為宜，深度也不宜太深或太淺，以 30～40cm 為宜。錘與樁帽間的墊層宜采用豎向硬木或鋼絲繩填滿，厚度為 15～20cm；樁帽與樁頂間的墊層宜采用麻袋、紙墊和木夾板等襯墊材料，經(jīng)錘擊壓縮后的厚度宜為120～150mm，同時(shí)應(yīng)經(jīng)常檢查并及時(shí)更換，這對防止樁頭被擊碎及增強(qiáng)貫入能力都有好處。 

　　2.3打樁順序的合理安排和沉樁工藝的控制 

　　管樁基礎(chǔ)工程的質(zhì)量控制是一個系統(tǒng)工程，除了正確進(jìn)行勘察設(shè)計(jì)、嚴(yán)格控制樁身質(zhì)量和合理選擇沉樁形式外，對施工工藝的控制也是一個非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。施工中存在的質(zhì)量問題主要有樁位及樁身傾斜率超過規(guī)范要求，樁身破裂，樁端未到設(shè)計(jì)持力層，樁的承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求等，因而應(yīng)采取下列措施： 

　�。�1）合理安排沉樁順序和速度，嚴(yán)格監(jiān)控樁位及樁頂標(biāo)高。 

　　打樁前，應(yīng)及時(shí)對施工場地進(jìn)行平整處理，對明、暗河清除雜填土及淤泥，并按設(shè)計(jì)要求回填，以滿足打樁機(jī)移動的要求。如遇場地不平，應(yīng)在打樁機(jī)行走輪下加設(shè)墊板，使打樁機(jī)底盤保持水平。如遇施工的建筑物基礎(chǔ)為大面積預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，打樁方向宜由中間向兩邊對稱進(jìn)行。由于實(shí)際施工中的表層土質(zhì)、回填土往往為中軟素填土，為防止打樁機(jī)在移位時(shí)造成已沉樁出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象，應(yīng)在建筑物基礎(chǔ)的四周留有打樁機(jī)回返的余地，一般由建筑工地一側(cè)向單一方向進(jìn)行。當(dāng)施工場地毗鄰某建筑物時(shí)則應(yīng)從毗鄰建筑物處向另一方向施工，同時(shí)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)底標(biāo)高，先深后淺進(jìn)行沉樁。在實(shí)際施工中還應(yīng)控制沉樁數(shù)，以利于沉樁擠土效應(yīng)而引起的土體中孔隙水壓力的釋放，減少土體隆起。在沉樁過程中應(yīng)特別注意對成樁樁位及樁頂標(biāo)高進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控，如發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)的措施來進(jìn)行調(diào)整。 

　�。�2）采取有效措施，保證樁接頭及樁靴的焊接質(zhì)量。當(dāng)超過預(yù)制樁長度時(shí)，接頭質(zhì)量是管樁樁基質(zhì)量的關(guān)鍵，均采用鋼端板焊接法。每段管樁沉管后，需要樁段對接時(shí)，應(yīng)對接口的管端預(yù)埋鋼箍進(jìn)行除銹處理，對連接部位上的雜質(zhì)、油污、水分也要清理干凈。同時(shí)還應(yīng)注意焊條的質(zhì)量， 在拼接處應(yīng)由兩個焊工對稱進(jìn)行環(huán)焊，焊接層數(shù)不小于兩層，焊縫應(yīng)飽滿連接，并做好相應(yīng)的后繼防腐工作。管樁中心線與拼接管樁中心線偏差不大于 2mm，焊接后焊縫應(yīng)自然冷卻，嚴(yán)禁用水冷卻和焊完立即施打。對于一部分管樁在沉樁后樁頂標(biāo)高超過設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，要采取截樁措施（一般不宜截樁）。為確保截樁后的管樁質(zhì)量，不得使用大錘硬砸。應(yīng)使用截樁機(jī)械或手工方法， 先將截樁處樁身下部一定范圍用鋼抱箍緊，或用混凝土堵住再沿其上緣用鋼釬在樁身四周對稱鑿穿后再用錘打下。如須切斷鋼筋可用氣割法進(jìn)行。預(yù)應(yīng)力管樁的樁靴常使用鋼樁靴，目前常用的有開口平底型、封底十字刀型和閉口鈍圓錐型 3 種。根據(jù)軟土地基地層構(gòu)造及多年的施工經(jīng)驗(yàn)，宜采用封底十字刀型，因其較易保持沉樁的直線性，穿進(jìn)硬層性能好，適用于打穿堅(jiān)硬地層（如中密以上的礫砂層），如需進(jìn)入較硬的強(qiáng)風(fēng)化層，則宜增加腳刃和鋼板厚度。樁靴焊縫也要嚴(yán)格控制，當(dāng)采取將平放于地面上的樁“翻身”的辦法時(shí)應(yīng)保證全周邊焊接牢固，否則施打過程中很容易脫落，對樁的破土能力及導(dǎo)向性均會造成影響，結(jié)果會降低樁端承載力；如樁尖落在透水性較好的砂層上，則成樁后樁管腔內(nèi)會不斷冒水，對樁頭接頭及承臺施工造成很大的難度。 　�。�3）控制好打樁力 

　　由于管樁橫截面面積遠(yuǎn)小于實(shí)心預(yù)制樁， 因而在施工過程中要控制打樁力， 以免施打過程出現(xiàn)樁身破損，打爛樁頭或接頭。對于錘擊沉樁，其錘擊過程中產(chǎn)生的應(yīng)力會以應(yīng)力波的形式傳至樁端，然后又反射回來。在周期性拉壓應(yīng)力的作用下，為防止預(yù)應(yīng)力混凝土管樁沉樁出現(xiàn)環(huán)向裂縫，應(yīng)控制錘擊過程中產(chǎn)生的壓應(yīng)力小于所選預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的抗壓極限強(qiáng)度；拉應(yīng)力小于所選預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的抗拉極限強(qiáng)度。在實(shí)際施工過程中，可根據(jù)施工現(xiàn)場的具體情況，在預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的制作中對樁端的鋼筋進(jìn)行加強(qiáng)，在打樁過程中一般采用 2～5cm 的夾層橡膠板作為緩沖墊加設(shè)在預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的樁端，以減少落錘對預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的損壞。落錘重量除應(yīng)滿足上述預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的質(zhì)量要求外，還不宜小于預(yù)估的試樁極限承載力的 1/10；對于靜壓沉樁、只要求靜壓力不能超過所選預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的抗壓極限設(shè)計(jì)值。壓至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，靜壓力一般應(yīng)大于或等于 1.25 倍的單樁設(shè)計(jì)極限承載力。管樁沉樁至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，應(yīng)做好相應(yīng)打樁力的原始記錄，如遇局部沉樁不符合要求，應(yīng)及時(shí)通知設(shè)計(jì)、監(jiān)理做好相應(yīng)處理，保證沉樁質(zhì)量。 

　�。�4）沉樁過程應(yīng)連續(xù)跟進(jìn)，避免中途停歇。 

　　在預(yù)應(yīng)力管樁的沉樁過程中，樁周圍的土體發(fā)生急速而激烈的擠壓，土中孔隙水壓力急劇上升，土的抗剪強(qiáng)度大大降低，這時(shí)樁身很容易下沉，一旦中途停歇下來，隨著時(shí)間的推移，樁周土體中的孔隙水壓力就逐漸消散，土體發(fā)生固結(jié)，土的抗剪強(qiáng)度逐漸恢復(fù)和提高，這時(shí)要繼續(xù)沉樁就相當(dāng)困難，特別是在較厚的粘土、粉質(zhì)粘土層中幾乎無法繼續(xù)沉樁，所以無論采用錘擊還是靜壓沉樁都應(yīng)盡量避免中途停歇。 

　�。�5）控制好樁的入土深度、樁端持力層、貫入度、最后一米錘擊數(shù)等，確保達(dá)到設(shè)計(jì)承載力。 

　　錘擊管樁除摩擦樁按樁長控制外，通常以最后貫入度及樁進(jìn)入持力層的深度雙控作為收錘標(biāo)準(zhǔn)，往往忽略了總錘擊數(shù)、最后 1m 錘擊數(shù)、樁身反彈值等相關(guān)的重要因素。個別人片面追求貫入度越小越好，但如沒有貫入度和貫入度極小時(shí)，還進(jìn)行錘擊，能量主要是用于破壞樁身上，樁便會打損、打爛。PC 樁沉樁總錘擊數(shù)不宜超過 2000 擊，最后 1m 錘擊數(shù)不宜超過 250 擊；PHC 樁的總錘擊數(shù)不宜超過 2500 擊，最后 1m 錘擊數(shù)不宜超過300 擊。樁身混凝土強(qiáng)度隨錘擊數(shù)的增加而逐漸降低，下降率達(dá) 30%～40%左右，對樁身質(zhì)量會不利，同時(shí)也會損壞樁錘。一般以最后 3 陣貫入度 20～30mm/10 擊為宜，貫入度的大小是錘重、落距、工程地質(zhì)條件、設(shè)計(jì)樁徑及樁長、樁距的綜合體現(xiàn)，只要單樁承載力的取值和樁進(jìn)入持力層的深度合理，且樁尖下有足夠的下臥層，即使最后貫入度以 120mm/10 擊為收錘標(biāo)準(zhǔn)，靜載試驗(yàn)結(jié)果表明它也能達(dá)到設(shè)計(jì)承載力，這一點(diǎn)在工程實(shí)例中已得到證實(shí)。如貫入度已達(dá)到通常的收錘標(biāo)準(zhǔn)，而樁的入土深度與設(shè)計(jì)要求及地質(zhì)報(bào)告不符，就應(yīng)繼續(xù)連續(xù)地錘擊 3 陣并以貫入度無變化為收錘標(biāo)準(zhǔn)，以免造成誤判。按目前通常使用的樁靴及施工技術(shù)，我們認(rèn)為不宜考慮樁尖進(jìn)入中風(fēng)化層，對進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化層的深度也應(yīng)適當(dāng)控制。靜壓預(yù)制管樁的摩擦樁同樣以設(shè)計(jì)樁長為終壓控制條件，終壓控制條件以設(shè)計(jì)樁長控制為主，終壓值作對照。但對一些設(shè)計(jì)承載力較高的工程，終壓值宜盡量達(dá)到設(shè)計(jì)取值的 1.5～1.7 倍，并視土質(zhì)及布樁情況考慮復(fù)壓；對于 14～21m 的中長樁，其終壓力控制在設(shè)計(jì)取值的 1.7～2 倍以上，宜復(fù)壓 3 次為好；而小于 14m 的短樁在個別風(fēng)化巖層埋置較淺，其終壓力應(yīng)控制在設(shè)計(jì)取值的 2～2.5 倍以上，并應(yīng)連續(xù)復(fù)壓 3～5 次以上。 

　　⑹注重實(shí)際打樁，驗(yàn)證勘察資料。一般來說，設(shè)計(jì)依據(jù)勘察報(bào)告選樁型，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)提出打樁控制指標(biāo)。打第一根試樁時(shí)大家都很重視，業(yè)主、設(shè)計(jì)、土建、監(jiān)理、勘察等各方都到現(xiàn)場，看打樁的情況，檢驗(yàn)勘察資料的準(zhǔn)確性。但許多時(shí)候，對后續(xù)的工程施工的鋪開，就有點(diǎn)顯得不夠重視實(shí)際打樁中發(fā)生的情況。我們認(rèn)為打樁是一種最好的原位試驗(yàn)，必須重視實(shí)際打樁的結(jié)果，打樁記錄真實(shí)地反映了地層大致的變化情況及厚度，應(yīng)該用每根樁的打樁記錄來驗(yàn)證地質(zhì)勘察資料，而不應(yīng)單憑地質(zhì)勘察資料決定樁的可打與否。 

　　地質(zhì)情況有時(shí)候變異是很大的，而且勘察資料有時(shí)候還存在問題。筆者曾碰到這樣的事，工程勘察資料把持力層的強(qiáng)～中風(fēng)化細(xì)砂巖錯定為全風(fēng)化，而全風(fēng)化層上又沒有什么硬土層，設(shè)計(jì)根據(jù)勘察資料選用管樁，施工后有許多樁被打爛，有的樁總錘擊數(shù)不到 30 錘便將樁打爛，設(shè)計(jì)剛開始不相信施工方的話，堅(jiān)持認(rèn)為是施工的工藝水平不行，拖了很久，后來許多樁經(jīng)低應(yīng)變檢測為斷樁，又緊靠斷樁打地質(zhì)孔證明該持力層為中風(fēng)化，設(shè)計(jì)不得已才改樁型為挖孔樁。 

　　3結(jié)語 

　　預(yù)應(yīng)力管樁以其樁身質(zhì)量可靠、承載力高、經(jīng)濟(jì)且施工快速等優(yōu)點(diǎn)，在軟土地區(qū)得到了廣泛的推廣運(yùn)用，取得了良好的效果。但由于某些地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，施工經(jīng)驗(yàn)不足，要對施工的質(zhì)量控制過程中發(fā)現(xiàn)的一些問題加以歸納總結(jié)，以供類似工程參考。 

　　參考文獻(xiàn)： 

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