淺談曹妃甸工業區 PHC管樁施工技術

胡 利

預應力混凝土管樁是一種空心圓筒形的細長混凝土預制構件，主要用于軟土、一般粘性土或砂性較輕的軟粘土地基。這種基樁具有預制工廠化、質量可控制、單樁承載力強、施工周期短、造價便宜等特點，因此得到廣泛的應用。預應力管樁是采用預應力工藝，經離心成型，常壓—高壓蒸汽養護工藝在工程標準化、規模化生產制造的預應力中空圓筒體細長混凝土預制件，按混凝土強度等級分為預應力混凝土管樁(PC)和預應力高強混凝土管樁(PHC)。本文以唐山曹妃甸區基樁工程為例，論述了預應力 PHC管樁的施工技術。

1 工程概況

唐山曹妃甸二十二冶裝備制造有限公司生產基地鋼結構焊接車間，高約 28m，采用獨立柱基礎，對地基沉降敏感度一般，荷載約為 160 kPa，本工程場地需進行預制管樁處理方可滿足承載力要求。設計 ±0.000相當于絕對標高 4.800m，要求管樁的樁頂標高為 -3.000 m。樁數為 974根，樁長為 30 m，基樁類型為PHC-AB-400(80)-30a型。

2 工程地質條件

擬建的建筑物位于唐山市曹妃甸工業區 11 km處。場地地面起伏不大，地貌單元為第四紀海相沉積地貌。根據鉆孔資料，各個地層土質情況分述如下:

第①層素填土:灰黃色，濕，松散，主要由細砂組成，為人工吹填土。土層厚度為 1.2m～4.2m。第②層粉砂:灰色，飽和，松散狀態，主要由長石、石英組成，分選較好，磨圓度較好，含粘粒。土層厚度為 1.0m～4.2m。第③層粉質粘土:灰褐色，濕，軟塑，干強度低，切面稍粗糙，韌性低，搖振中等，含大量砂粒。土層厚度為 1.8m～7.3m。第④層粉砂:灰色，飽和，稍密 ～中密狀，以長石、石英為主組成，分選較好，磨圓度較好。土層厚度為 1.7m～6.7m。第⑤層粉質粘土:灰色，濕，可塑，有光澤，干強度中等，搖振中等。土層厚度為 4.1m～9.9m。第⑥層粉砂:灰黃色，飽和，中密狀態，長石、石英為主組成，分選較好，磨圓度較好。土層厚度為 1.6m～5.5m。第⑦層粉質粘土:黃灰色，濕，可塑，以粘土礦物顆粒為主，切面稍光滑，韌性中等，搖振一般。土層厚度為1.0m～17.4m。第⑧層粉砂:灰黃色，飽和，中密狀態，長石、石英為主組成，分選較好，磨圓度較好。土層厚度為 1.5m～4.1m。第⑨層細砂:黃褐色，飽和，密實，長石、石英為主組成，顆粒呈亞原狀，分選性較好，磨圓度較好。土層厚度為 3.4m～4.7m。第⑩層粉質粘土:黃灰色，濕，可塑，以粘土礦物顆粒為主，切面稍光滑，韌性中等，搖振一般。本層為本次勘察揭露的最底層，未穿透該層，土層揭露厚度為 5.0m～7.5m。

場地土為中軟場地土，該場地為建筑抗震一般地段。地下水位埋深為 0.50m～2.20m，對混凝土和鋼筋有強腐蝕性。場地內第②層粉砂及第④層粉砂有輕微中等液化現象，液化指數分別為4.50，7.50。

3 試樁試驗數據

試樁采用 PHC-AB-400(80)-30a型(Qu≥1 900 kN)及 PHCAB-500(100)-30a(Qu≥2 400 kN)型兩種各三根預制混凝土管樁，樁徑 400mm和 500mm兩種，長度 30m，分三節，每節 10m，在廠房內不影響柱基及設備基礎處進行試樁，試樁共計六根。從自然地面高程算起，持力層選在第⑦層粉質粘土。樁機型號為上海工程機械廠的 DH 558-110M，錘擊施工，錘重 5.0 t。

記錄錘擊數為:8m之前為 2擊 ～6擊，8m～12m為 8擊 ～22擊，13m～20m為 4擊 ～9擊，21m～24m為 13擊 ～28擊，25m～30m為 8擊～15擊。根據錘擊數結果表明場地存在兩個明顯硬層，即 8m和 21m開始的兩個粉砂層。經 7 d齡期靜力載荷試驗檢測，單樁承載力分別為 2 000 kN和 2 500 kN，均滿足設計要求，經技術經濟綜合對比，采用 PHC-AB-400(80)-30a型比較合適[3]。

4 高強預應力混凝土管樁施工

4.1 樁機就位與行走

施工前放好軸線，根據軸線測放樁位，并在樁位中心打短鋼筋定位。該工程表層土屬于剛白灰固化完成的粉土，局部填筑山皮石，為保證打樁機下地表土受力均勻，防止不均勻沉降，保證樁架處于垂直狀態和打樁機施工安全，在挖除山皮石填筑細砂后采用厚度約 2 cm～3 cm的鋼板鋪設在樁機底板下，鋼板寬度比樁機寬 2 m左右，保證樁機行走和打樁的穩定性。根據樁位施工流程，移動打樁機至樁位，調整樁架的垂直度，并用線墜由樁帽中心點吊下與地面上樁位點對中。

4.2 打樁

打樁前應先檢查樁頂和樁尖處不得有蜂窩、麻面、裂縫和掉角。第一節樁經起吊后，必須嚴格控制其垂直度，采用經緯儀或雙面吊線法進行樁身垂直度控制，垂直度不超過 0.5%，施工2m～3m后再吊線，垂直度無誤后再施打。打樁過程中，嚴格控制打樁速率，重錘低擊，以減小地基土中超孔隙水壓力的增長速率，防止對周圍土體及相鄰樁產生嚴重擠壓，造成土體隆起，致使鄰樁產生位移，造成擠偏。

4.3 接樁

接樁就位時，使上下節管樁的中心線重合，偏差不得大于5mm。這是一項施工中監理經常檢查的項目，而節點彎曲矢高一般不易檢查。接樁時要注意新接樁節與原樁節的軸線一致，兩施焊面上的泥土、油污、鐵銹等要預先清刷干凈。焊接時，為減少焊接變形，應沿接口周圍采用國產 E43型焊條對稱點焊 4個點，分層施焊，接樁處涂刷 200μm厚焦油環氧涂料，上下各延 200mm。

4.4 送樁

為將管樁打到設計標高，需采用送樁器，送樁器用鋼板制作，長 4m。設計送樁器的原則是打入阻力不能太大，容易拔出，能將沖擊力有效地傳到樁上，并能重復使用。在管樁頂部放置樁墊，厚薄均勻，將送樁器下口套在樁頂上，采用儀器調正樁錘、送樁器和樁三者的軸線在同一直線上。送樁完成后，及時將空孔回填密實。

4.5 收錘及驗收

按照設計要求，確定停止或繼續打樁施工。終壓值必須達到設計要求后才能收錘，抗壓樁需做三次穩壓試驗，每次穩壓時間3 s，并做好試驗記錄。一般工程均是以標高控制，以貫入度校核。

5 施工中常遇問題及對策

5.1 施工中樁身傾斜較大

打樁時，樁錘、樁帽、樁身中心線應重合，當樁身傾斜率超過0.8%時，應找出原因并設法糾正;當第一節樁沒有全部進入土層時，應當及時觀測和糾正樁身傾斜，可適當采用移動樁架等強行回扳的方法糾偏，當第二節樁焊接后必須保證垂直度，否則處理難度太大。

5.2 樁身移位與樁頂上浮

PHC樁作端承樁并承受較大荷載時，對樁頂上浮和樁身位移等要求較高，沉樁擠土對周圍建筑及地下管線有一定影響。開口PHC樁排土系數為 0.7～1.0，當采用封閉式樁靴時排土系數為1.0，為全排土樁，所以在沉樁時采取了必要的防止樁頂上浮、樁身位移和擠土的措施。打樁過程中應詳細觀察周圍管樁沉降或上升情況，在周圍管樁上設置觀察點，利用遠處的固定水準點進行對比分析，從而確定沉降或上升情況。根據工程實際情況，采取壓樁流水從內向外的方向，以盡量減少對先施工樁的影響，樁頂上浮及樁身位移均控制在規范允許范圍之內。

5.3 截樁時產生裂縫

由于PHC樁樁身較脆，在受到強烈撞擊時，易產生貫穿性縱向裂縫，影響樁的使用，所以在沉樁完畢需截除多余樁身時，宜用以下方法:采用專用的PHC樁環形切割機切割或者是采取工具鋼套箍，緊箍在切口下部樁身上，再沿套箍鑿出一道溝槽，然后再行擴大、切斷，截樁時嚴禁用大錘敲砸。

5.4 施工中樁頭破碎

施工中經常遇到樁頭破碎的情況，主要原因是:1)樁墊已經磨損壞，需要及時更換;2)打樁過程中樁帽大，樁在樁帽中位置不固定，容易產生偏心現象，造成瞬時錘擊應力過大，擊碎樁頭。本工程中由于樁帽較大，且樁墊更換不及時，樁頭破碎率在2%左右。

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，以免管樁受彎。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。

6 結語

在管樁施工過程中，會遇到很多問題，所以施工單位應嚴格按照有關技術規范要求組織施工，并不斷總結經驗和教訓，才能提高我們對PHC管樁的認識和實踐水平。

[1] 郭 導.預應力 PHC管樁施工技術淺談[J].港口科技，2008(4):15-18.

[2] 趙啟豪.淺談靜壓預應力高混凝土(PHC)管樁施工技術[J].廣東建材，2008(4):50-52.

[3] GB 50202-2002，建筑地基基礎工程施工質量驗收規范[S].

[4] GB 50300-2001，建筑工程施工質量驗收統一標準[S].

[5] GB 50007-2002，建筑地基基礎設計規范[S].

[6] JGJ 94-94，建筑樁基技術規范[S].

[7] 02G 10，先張法預應力混凝土管樁[S].