淺議靜壓預應力管樁在昆明施工中常見的幾個問題

孫維濤　方志剛

【摘要】本文總結了近幾年昆明地區預應力混凝土管樁的施工經驗，對造成各類質量問題的原因進行了分析，并提出解決、預防質量問題的措施，以便更好地指導管樁在昆明地區的應用。

【關鍵詞】 管樁；擠土；裂縫；硬夾層；焊接；基坑開挖

1. 前言

自1920年發明離心制管工藝以來，先張法預應力管樁在國際工程界受到空前的重視。由于其為工廠化生產，具有質量易為保證，單樁承載力高，貫入性能好，接樁容易， 造價低，工期短，環保好，抗震性能好等優點，而被世界各國廣泛地用于港口、公路、橋梁、市政、鐵路、水利、工民建等基礎工程中。我國自60年代起由鐵道部率先在國內生產使用PC樁。從80年代末至.90年代，管樁在東南沿海地區得到了迅猛的推廣與應用。昆明地區在2000年7月7日，首先由三合地基基礎有限公司從外省購進九根400，壁厚7.0mm，長7.0米的管樁于嚴家地村方舟綜合樓工地打了三根試樁。 其采用的打樁機械為DZ-110靜壓樁機。間隔15天后，做了靜載試驗，起到了預期的效果。此后二年，管樁在昆明地區得到了廣泛的認可和應用，生產管樁的廠家如同雨后春筍般地在昆明地區出現了十多家。下面就本人在管樁施工中碰到的一些問題做一淺述。

2. 擠土上浮

2.1 管樁的擠土現象雖然沒有預制方樁嚴重，然而由于"管塞效應"，進入樁管內的土是很有限的，據本人測試，管徑400mm，壁厚80mm的管樁在金蘭小區工程及云南省旅游局綜合樓工程中，進入管樁內的土層高度只有1.4～2.0米，大部分的土層還是被擠到了周圍。昆明金蘭小區工程設計為PC-A400（80）型管樁基礎，樁長為10、18、30米三種。總樁數1601棵。施工中發現大部分樁被抬升了8cm，部分達到12cm。離施工場地西部7.0米的一堵圍墻被擠裂，為此組織有關專家對此進行了分析。該工程地質情況如下：

①耕植土厚0.4米；

①-1人工填土厚0.4～3.0米；

②硬塑粘土厚1.6～2.4米 ；

②-1軟塑粘土厚0.4～1.4米；

③流塑泥碳質土厚0.7～2.2米；

④淤泥質粉質粘土厚1.0～2.9米；

⑤粉土厚1.0～6.1米；

⑤-1粉砂厚0.9～6.5米；

⑥粉質粘土厚0.6～4.1米；

⑦粉土厚2.2～5米⑧可塑粘土厚1.1～2.2米；

⑧-1粉土厚0.4～1.9米；

⑧-2泥碳質土厚0.3～2.5米；

⑨粘土厚1.6～4.9米。

2.2 樁基的持力層為⑦層粉土和⑨層粘土。由此看來，第⑤-1層為含水層，上下兩層為隔水層，地下水類型為空隙潛水，在此地質條件下，短時間內，大量樁體擠入含水飽和的砂土中，砂土中的水無處排泄，形成巨大的超靜空隙水壓力，水壓力向上及四周傳遞，形成土體及樁身位移，造成樁頂上浮及圍墻錯位變裂。

2.3 為了將變形破壞控制在最低限度，經討論后，得出以下幾點處理措施：

（1）在管樁施工前，先打入塑料排水板樁，或袋裝砂井，數量為管樁的一半其長度應穿入潛水含水層中。

（2）在管樁位置處，先用直徑比管樁小10～15cm的鉆機或長螺旋機進行引孔，引孔深度宜穿過潛水含水層。（3）合理安排施工順序，先大樁徑后小樁徑，先靠近建筑物后空闊地。樁密集時，先里后外，先長樁后短樁。

3. 管樁裂損

在昆明金蘭小區施工中，經常發現管樁被夾處出現縱裂、斜裂、環裂、外皮破壞、混凝土被夾碎等情況發生，經調查發現產生的原因如下：

（1）樁機夾持板與管樁不匹配，施工場地共有二臺靜壓樁機，一臺為武漢建機廠產的YZY500型，一臺為廣西建機廠產的YZY700型。施工當日，YZY500型樁機就有二根樁在夾持處損傷。經仔細檢查，該樁機雙夾持架有八塊夾持板，其中七塊是400樁夾持板，一塊是500樁夾持板。在500樁夾持板接觸處樁身嚴重損傷，后經改用與樁身相匹配的夾持，樁身不再被夾持夾壞。

（2）樁外徑不圓，形成橢圓樁，導致應力集中在夾鉗夾持部位，致使該處產生縱裂，環裂或破壞。管樁的成品外形尺寸的控制，現行國標《先張法預應力混凝土管樁》（GB13476-1999）做了明確規定，管樁進場時，應嚴格驗收，杜絕不合格產品的使用。此外，《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》（GB50202-2002）也做了樁徑允許偏差±5mm的規定。

（3）管樁有效預應力損失過大或樁身強度偏低。壓樁遇較高壓力時，每一個施壓行程后，松夾時由于土體和樁身的彈性變形使樁身出現拉應力若是樁身有效應力不足或強度偏低，則易出現環向裂紋。經到產家調查發現，產家對管樁蒸氣養護時，因蒸養時間不夠或蒸汽不足，會導致拆模放張時強度偏低，樁身縮短30～50mm，這樣一來樁身有效預應力損失估計要達到30%～40%。在施工中如同一廠家，同一規格丈量樁段的相對長度偏短時，應予以退貨。

（4）因樁機不水平或管樁不垂直：樁機夾持油缸與夾持板間一般都以萬向球頭連接，使壓樁力任何時候都垂直向下，若樁身不垂直，那么壓進過程中，樁身會產生一個附加彎距，易造成斜向裂紋，嚴重時造成斷裂。因此，樁在入土1米前，須嚴格調整樁身的垂直度，土層淺部有障礙物，須將其清除后再壓。

（5）送樁時未用特制的送樁器，造成用來送樁的管樁被夾裂，夾破，因此當最終壓樁力小于2000 KN 時，可不用送樁器，超過2000KN 時，須采用送樁器送樁。

4. 穿越硬夾層受阻

在施工金蘭小區1幢號西北角時，部分樁壓至11米左右時，壓樁力超過2000KN ，而其他部位普遍只到800KN ，因此造成了部分樁被壓裂，壓斷，樁機被頂起等現象的發生。參看地質報告，11米左右正處于⑤1層粉砂中，該處的粉砂層厚度較大，標貫擊數較其他區域高，屬于地層的不均勻分布，設計有效樁長為30米，顯然不能將樁端放入此層中，經討論研究后，得出以下解決措施：

（1）增加配重，加到額定重量，這是一種最直接的辦法，但其弊端也是顯而易見的，首先施工場地須堅實，表層土承載力須達到150～160KPa，否則樁機難以運行，而金蘭小區的場地是沒有經過處理的耕植土，其次當壓樁力較大時，易造成樁身壓裂壓斷。

（2）采用鉆探、長螺旋鉆機引孔穿越硬夾層：鉆頭直徑宜比樁徑小10～15cm，因為引孔直徑過小，夾層土體未被剪壞，起不到引孔的作用，孔徑過大造成樁周摩阻力損失，引孔應做到隨引隨打，避免孔壁坍塌，阻塞孔洞。

（3）采用特制錐體樁尖：眾所周知，壓樁時，樁身受到四周的摩阻力及樁土體的抗剪切力。因此在壓樁時，在樁端部焊一個長30～40cm的樁尖，其頂板直徑比管樁直徑大3～4cm，將能有效地減少入土阻力。

5. 焊接中的問題

管樁的連接，目前常用的方法有焊接法、機械連接法，昆明地區多用手工焊接法。焊接的自然冷卻停歇時間，GB50202-2002《建筑地基基礎工程質量驗收規范》中規定為≥1min，而O3SG409《預應力混泥土管樁》圖集中規定為8 min，在實際施工中，施工操作人員為了片面地追求速度和利益，焊接往往是敷衍了事，焊接完，立馬沉樁，停歇時間往往也就是1min，這樣給施工質量帶來隱患。因昆明地區大部分地層為湖沼相沉積，淤泥、軟弱層厚度較大，高溫焊逢遇水引起脆裂，導致焊逢漏水，而使管腔慢慢進水，樁尖附近土體遇水軟化，加大樁基沉降量，引起樁基承載力達不到設計要求。管樁焊接是管樁施工中的重要環節，因此焊接停歇時間應統一控制不小于8min。

6. 基坑開挖

隨著土地資源的匱乏，高層建筑在昆明如火如荼，基坑也是越挖越深。很多建設、施工單位盲目搶工期，在管樁施工中，邊打樁，邊進行基坑開挖；甚著，圍著基坑周邊，一次將基坑開挖到基底，從而引發管樁質量事故。這樣的事故在昆明是不乏其例的。昆明某工地，設計樁型為PC-A600（110）-36～46，設計±0.00為1897.10，設計樁頂標高為1889.17～1890.77，基坑平均深度為6.5米，樁基持力層為⑧-1層粉土層，整塊場地分布有3～6厚軟塑～流塑狀態的泥炭土，及硬塑堅硬狀的黏土，中密～密實狀的粉砂。施工中，雖采取了長螺旋鉆機引孔的措施，但大部分樁仍有4米左右送不到設計樁頂標高，為了搶工期，建設方要求施工方先打基坑周邊的樁，并邊打邊開挖，從而使管樁向東邊傾斜，經小應變檢測，大部分樁在樁頂下6.0米左右處斷裂。所以挖土過程中必須采取以下措施：

（1）嚴禁邊壓樁邊開挖，開挖宜在基樁全部完成并至少隔15天后進行。

（2）合理安排挖土施工順序，挖土應延基坑長邊由一端開始隨挖隨運隨修。

（3）挖土宜逐層均勻進行，樁周土體高差不宜超過1m或按l：1放坡處理。

（4）為了減少挖土機械、運輸車輛對基底土產生擾動，挖土前應將挖機、運土車輛行進路面采用碳渣、磚塊填實；盡可能采用小型挖土機械、運輸車輛。

（5）注意保持基坑圍護結構或邊坡土體的穩定；基坑頂部周邊不得堆土或堆放其他重物。

7. 結語本人經歷的昆明地區的管樁工程除遇到上述所提及的問題外，還有管樁的強度問題、管樁的最終壓力值的確定問題，這些問題還須不斷從工程實踐中進行總結，從而形成理論，指導施工。總之，先張法預應力管樁在昆明地區的施工，施工單位須精心組織、精心施工，才能保證管樁的施工質量。

[文章編號]1619-2737（2013）08-04-064

[作者簡介]孫維濤（1971.10-）男，職稱：工程師，工作單位：云南官房地基基礎有限公司，公司經理，現從事地基與基礎工程管理，1994年畢業于云南民族學院計算專業。