PHC管樁在工程中的質量通病分析與控制

馬俊蓮 王貴明

(1.太原理工大學校園規劃與建設處，山西太原 030024;2.山西警官職業學院基建設備處，山西太原 030006)

隨著我國城市建設的快速發展，高層建筑不斷涌現，其地基基礎工程目前正處于極其重要的位置，預應力高強混凝土管樁作為地基基礎工程的一種處理方式在我省目前的應用也越來越廣泛。其預應力高強混凝土管樁(PHC)是采用先張法預應力工藝，摻加高效減水劑，高速離心蒸汽養護成型的一種空心筒體細長混凝土預制構件。主要由圓筒形樁身、端頭板和鋼箍等組成。其混凝土等級不低于C80。在工業與民用建筑、市政、水利、港口、橋梁、公路等基礎工程上廣泛應用。其優點是自動化程度高、縱橫移動方便、運轉靈活、樁定位精確、不易產生偏心，施工無噪聲、無振動、無污染，施工速度快。其缺點是樁基靜壓設備龐大，對場地回轉半徑、平整度、地耐力要求高、進出場費用高、對角樁施工有一定影響。適用于軟土、填土及一般粉粘土層，特別適用于稠密及危房附近環境保護要求嚴格的地區沉樁;不宜在地下障礙物或孤石較多的地區施工。

下面利用實例，針對預應力高強混凝土管樁(PHC)在實際施工操作中易出現的質量通病進行分析，并根據出現原因進行預防或處理。

1 工程概況

太原理工大學新建教學樓，結構形式為框架—剪力墻結構，地上10層，地下1層，地上高度47.90 m，總建筑面積19 780 m2，基礎形式為樁承臺，承臺間為防水構造筏板。工程地質情況見表1。

表1 工程地質情況

根據地質情況、建筑物周邊環境(有學校、居民)及工期要求，設計選擇采用樁長24 m，混凝土等級 C80，型號 PHC-AB500(125)-24b的預應力高強混凝土管樁，樁端持力層為第⑦層粉質粘土層，單樁承載力特征值為2 050 kN，總樁數265根。采用靜力壓樁工藝施工。

2 預應力高強混凝土管樁(PHC)工程

施工過程中建設方、監理方對施工方的施工組織設計進行嚴格的審核，研究施工方案的可行性，對其組織管理機構、勞動力、材料投入計劃進行認真的分析，對進度、質量、安全保證措施進行了落實，對靜壓樁在施工過程中可能出現的質量通病進行重點分析，并針對質量通病提出相應的預防措施。做好預控工作，為工程質量起到事半功倍的效果。下面針對各種通病進行具體論述。

2.1 樁頂偏位

2.1.1 主要原因

1)樁入土后，遇到大塊堅硬的障礙物使樁向一側傾斜;2)二節樁施工時，上下節樁軸線不一致，使樁頂偏位;3)樁身原有彎曲，沉樁時把相鄰樁推向一側或地面隆起將鄰樁一起拱起。

2.1.2 預防措施及處理辦法

1)施工前清除沉樁區域內的地下障礙物;2)接樁時，保證上下節樁在同一軸線上，嚴格執行操作要求;3)在飽和軟粘土地區施工較密集的群樁時，應控制沉樁速度。

2.2 樁身傾斜

2.2.1 主要原因

1)施工場地不平，或表面松軟，施工機械產生傾斜，使樁身隨之傾斜;2)送樁時，送樁器與樁身不在同一軸線上;3)樁身彎曲度超過規定值、樁尖偏離中軸線;4)樁尖在地下遇到大塊堅硬障礙物;5)樁與樁接觸面不平，樁身受偏心荷載作用，沉入后樁身傾斜;6)二節樁施工時，由于接樁時上下樁不在同一軸線上，沉入后樁身傾斜;7)樁距太近，鄰樁壓樁時土體擠壓，使樁身傾斜。

2.2.2 預防措施及處理辦法

1)要求施工場地平整，對軟弱地基應先鋪碎石墊層后再平整場地;2)初沉時，對不垂直的樁及時糾正，控制垂直度小于0.5%;3)預先檢查樁，不宜采用樁身彎曲和樁尖偏離中軸線超過規定的樁;4)障礙物不深時，可挖除障礙物續填后再壓或做補樁處理;5)保證樁接觸面平整，使樁不受偏心荷載;6)接樁時，上下樁必須保持在同一軸線上。

2.3 樁身斷裂

2.3.1 主要原因

樁身在施工中出現較大彎曲，在反復沖擊的集中荷載下，超過樁身抗彎強度而斷裂，這種情況出現主要由于樁的長細比過大，沉樁時又遇到硬土層所造成。

1)樁在制作過程中，樁身彎曲超過規定;2)樁尖偏離中軸線，沉樁時遇到硬土層把樁尖擠向一側;3)上下節樁軸線不一致;4)在飽和軟粘土中沉樁時，超靜孔隙水壓力的影響和土方開挖產生過大的土壓力差使樁身發生彎曲。

2.3.2 預防措施及處理辦法

1)控制每節樁的長細比，一般不應超過40;2)施工前檢查樁身彎曲情況，對樁身彎曲度矢高大于0.1%樁長且大于20 m的樁或樁尖偏離縱軸線時，不宜使用;3)施工前清除場內地下障礙物;4)應及時糾正在初沉時發生傾斜的樁;5)嚴格按照操作要求接樁，以確保上下兩節樁在同一軸線上;6)樁在堆放、起吊、運輸過程中，嚴格按有關規定或操作規程執行。

2.4 樁壓不下去

2.4.1 主要原因

1)樁端停在砂層中接樁，中途間隔時間過長;2)壓樁部分設備工作失靈，壓樁停歇時間過長;3)樁尖碰到夾砂層，壓樁阻力突然增大，甚至超過壓樁能力而使樁機上抬。

2.4.2 預防措施及處理方法

1)避免樁端停在砂層中接樁;2)及時檢查壓樁設備;3)以最大壓樁力作用樁頂，采取停車再開，忽停忽開的辦法，使樁有可能緩慢下沉經過砂層。

2.5 沉樁達不到設計控制要求

2.5.1 主要原因

1)未能摸清場地工程地質情況，尤其是持力層的起伏情況，致使設計考慮的持力層或選擇樁尖標高有誤;2)局部有堅硬夾層或砂夾層;3)施工中遇到障礙物，如大石頭、舊埋設物等;4)樁機選擇太小或太大，使沉樁不到或超過設計標高;5)壓樁順序不合理，因擠土效應致使沉樁達不到設計標高。

2.5.2 預防措施及處理辦法

1)工程地質情況應詳細探明，使勘察報告與實際情況相符;2)合理正確選擇持力層或樁尖標高;3)遇有硬夾層時，可采用先鉆后壓法，以利沉樁，但樁尖至少進入未擾動的土層中4倍樁徑深度;4)根據工程地質等條件，確定施工的最終控制標準。一般情況下，以一種控制標準為準，以另一種控制標準為參考;5)合理選擇樁機型號;6)合理安排壓樁順序，減少擠土效應。若出現這種情況，可采用預鉆孔法進行沉樁。

3 結語

通過對預應力高強混凝土管樁施工過程中各個環節的控制，特別是質量通病的控制，使太原理工大學新建教學樓工程在高效、有序的狀態下順利竣工，通過單樁豎向靜荷載實驗及樁的低應變檢測，各項指標均達到設計要求。經過第三方沉降觀測驗證，目前沉降均勻、穩定，取得較好的工程效益。體現了選擇預應力高強混凝土管樁的合理性，為未來選擇預應力高強混凝土管樁作為地基處理的形式積累了豐富的經驗，并為其發展奠定了一定的基礎。