預應力砼管樁在軟基處理中的技術應用

李岳明

摘要:本文主要對利用預應力砼管樁進行軟基橋臺基礎處理的應用情況進行詳細闡述,以便能讓我們清楚地掌握住相關的一些工藝技術要求,為日后在進行類似工程的施工控制時能起到參考借鑒的作用。

關鍵詞:預應力砼管樁;工藝特點;技術要求;應用情況

1 預應力砼管樁樁體特點

首先,讓我們來了解一下預應力砼管樁所指的是一種什么樣的施工樁體。其實,從這個名稱上可以看出,這類樁體其實已經概括出它的幾項顯著的結構特點了,即包含了“預應力”、“高強度”、及“圓管形”這三個顯著樁體特征。

由于這類樁體以前主要是用于房屋建筑的基礎處理,在最近幾年才逐漸被引用到公路工程這個領域范疇中來,因此,對于預應力砼管樁的具本控制要求,目前我們交通部暫時還沒有一套自已的行業標準,只能暫時參照建設部現有的幾套技術標準進行現場控制。

根據國家標準GB/T13476-1999《先張法預應力混凝土管樁》的相關規定,預應力砼管樁因其在預制生產時施加預應力值的不同,及設計抗裂彎矩、極限彎矩的不同,又將它分為“A類”、“B類”、“AB類”以及“C類”四種類型。下面,就讓我們先來了解一下它的一些結構特性吧。

單樁承載力高,樁身混凝土強度等級為C80,具有高強性能,φ600的預應力砼管樁的單樁允許承載力達到2500～3200KN。可作為高速公路橋涵結構物處的軟基處理。其單位承載力的造價比預制混凝土方樁和鉆孔灌注樁低,且僅為鋼樁的1/3～2/3,并節省鋼材。

抗彎性能好。預應力砼管樁選用高強度、低松馳的陰螺紋鋼筋作為預應力主筋,使樁身具有較高的預壓應力,其抗彎、抗裂性能良好,預應力砼管樁有卓絕的貫入性能,能穿透密實的砂層,能適應復雜的環境與地理條件。

質量穩定可靠。由于采用工廠預制的生產方式,能利用先進的工藝和設備,質量容易控制,產品質量容易保證,且成樁質量監測方便。

應用范圍廣。樁身耐防腐性能好,規格長度容易調整,使設計選用范圍廣,容易布樁,對樁端持力層起伏變化大的地質條件適應性強。

施工速度快,工期短。P預應力砼管樁在工廠商品化生產,能按施工要求及時供樁,施工前期準備時間短,一般能縮短工期1-2月。

施工現場文明。施工現場無砂石、水泥,無泥漿污染,對施工現場狹窄的工程特別有利。

2 預應力砼管樁工藝技術要求

在了解了預應力砼管樁的樁體特點及結構性能之后,那么,在進行管樁施打時我們應注意哪些事項,哪些具體要求呢?

在每一處管樁正式開工前,應按不少于1%的工程樁數量且不少于3根的數量進行試樁。試樁樁位應選在地質勘探孔附近,且試樁的長度及地質條件應具有代表性。

管樁施打前,應在樁身上劃出以米為單位的長度標記,并按從下至上的順序標明樁的長度,以便觀察樁的入土深度及記錄每米沉樁錘擊數。施打時,應由專職施工員及時準確地填寫施工記錄表,并經駐地監理驗證簽名后方可作為有效的施工記錄。

管樁施打時,應按以下原則確定施打順序:若樁距離周圍建筑物較遠、施工場地較開闊時,宜從中間向四周進行;若樁的其中一側靠近建筑物時,宜從毗鄰建筑物一側開始由近及遠的進行。另外,選樁時應根據試樁的長度,宜先選長后選短。

當管樁需要接長時,其入土部分樁段的樁頭宜高出地面0.5-1.0m,且任一單樁接頭的數量不宜超過4個。

當管樁采用焊接連接的接長時,焊接層數不得少于2層,內層焊渣必須清理干凈后方能施焊外一層,且焊縫應飽滿連續。焊好的樁接頭應待自然冷卻后方可繼續錘擊,自然冷卻時間不宜少于8分鐘,嚴禁用水冷卻或焊好即打。

當樁達到收錘標準而尚存有較長的樁長時,外露部分應進行切割,樁頭的切割宜采用鋸樁器進行,嚴禁采用大錘橫向敲擊截樁或強行扳拉截樁。

為了避免因碰到地下孤石而致使打入困難,應在每根管樁的第一節管節配備樁尖,以確保管樁的順利施打。樁尖宜采用鋼板制作,其規格及類型應根據地質條件及設計要求選用,建議使用封口型樁尖(十字型或圓錐形)。

收錘標準應滿足設計要求,即以進入樁端持力層2m、最后貫入度不得超過80cm/10擊為控制標準(錘擊能宜采用錘重2.5t,沖程0.8-1.2m)。

用于施打預應力混凝土管樁的樁機可根據PHC樁的設計長度與施工成本,結合實際現場地質情況選用。目前,管樁施打的方式主要有錘擊式和液壓式兩種。而具體采取何種形式,應根據地質條件予以選用。在選擇樁錘時,必須充分考慮樁的形狀、尺寸、重量、入土長度、結構形式以及土質、氣象等條件,并掌握各種錘的特性。樁錘的夯擊能量必須克服樁的貫入阻力,包括克服樁尖阻力、樁側摩阻力和樁的回彈產生的能量損失等。如果樁錘的能量不能滿足上述要求,則會引起樁頭部的局部壓曲,難以將樁送到設計標高。

在進行錘擊沉樁時,因地層較軟,初打時可能下沉量較大,宜低錘輕打,隨著沉樁加深,沉速減慢,起錘高度可漸增。在整個打樁過程中,要使樁錘、樁帽、樁身盡量保持在同一軸線上。必要時應將樁錘及樁架導桿方向按樁身方向調整。要注意盡量不使管樁受到偏心錘打,以免管樁彎扭破壞。打樁較難下沉時,要檢查落錘有無傾斜偏心,特別是要檢查樁墊樁帽是否合適。如果不合適,需更換或補充軟墊。每根樁宜連續一次打完,不要中斷,以免難以繼續打下。

預應力砼管樁混凝土強度宜超過80%時才能吊裝,吊裝有兩種方法:當樁長大于13m的預應力砼管樁宜采用支點法,兩支點設在離樁兩端0.21L處;當樁長不大于13m時,可采用直接進行水平起吊,采用專用吊鉤鉤住管樁兩端內壁直接進行水平起吊。預應力砼管樁強度達到100%時方可運輸,樁在運輸過程中支承應滿足堆放的要求,并且要綁扎牢固。預應力砼管樁堆放場地要堅實平整,且最下層要在兩支點下放墊木,且墊木支撐點應在同一平面上。本工程預應力砼管樁的堆放層數不得超過四層。預應力砼管樁的吊裝、運輸及堆放過程中應輕起輕放,應避免振動、碰撞、滾落。

3 預應力砼管樁質量檢測要求

預應力砼管樁在施工完成后的質量檢測方法,與CFG樁一樣,一般需要進行(大)小應變無破損檢測、單樁承載力及復合地基承載力幾項常規指標的檢測,以進一步驗證其完工后的處理質量及處理效果。下面,就讓我們來參照《預應力混凝土管樁基礎技術規程》DBJ/T15-22-98的有關要求,來了解一下它的一些常規檢測項目以及各個檢測項目的檢測頻率。

一般情況下,在施工完每一處預應力砼管樁后,應按設計要求進行以下幾個方面的檢測:

須進行單樁荷載試驗3根,及復合地基堆載模擬試驗2點,其承載力要求分別為:單樁承載力不得小于500KN,復合地基承載力不得小于300Kpa。

須進行高應變無破損檢測及低應變無破損檢測,其檢測頻率需視各個項目的合同協議書或習慣而定,一般為:高應變檢測0.5%,低應變檢測5%。

當管樁生產數量達到30000延米時,須作為一個檢驗批隨機抽取2根管樁委托具有相應檢測資質的檢測單位進行“抗裂彎矩”及“極限彎矩”兩項指標的試驗,外徑為40cm管樁的具體要求為:A類管樁:抗裂彎矩≥52KN·m;極限彎矩≥77KN·m;B類管樁:抗裂彎矩≥75KN·m;極限彎矩≥135KN·m。

結束語

綜上所述,由于預應力砼管樁比其它類型樁體具有獨一無二的工程優點,因此,在最近幾年才迅速躋身于軟基橋臺基礎處理的應用領域,而得到工程技術管理人員的一致認可與肯定。本人相信,只要我們在日常的施工中能善于觀察,勤于積累,逐漸認識到預應力砼管樁用于軟基橋臺基礎處理不可替代的優越性,相信其應用前景將會更加的廣闊。

參考文獻

[1]《預應力混凝土管樁基礎技術規程》DBJ/T15-22-98.

[2]國家標準GB/T 13476-1999 《先張法預應力混凝土管樁》.