高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(PHC)施工技術(shù)及質(zhì)量控制

鄢維峰

(廣州城建職業(yè)學(xué)院，廣東廣州 510925)

樁基礎(chǔ)在建筑結(jié)構(gòu)中起著承上啟下的重要作用，其施工過(guò)程屬于一項(xiàng)重要的隱蔽工程，施工質(zhì)量容易受到場(chǎng)地自然條件、勘察技術(shù)、施工過(guò)程、終檢局限性、補(bǔ)救困難性等諸多因素的影響。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，城市多、高層建筑不斷涌現(xiàn)和新機(jī)械設(shè)備的不斷更新，也推動(dòng)了樁基礎(chǔ)施工領(lǐng)域技術(shù)水平的發(fā)展，高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(簡(jiǎn)稱PHC樁)因其自身具有規(guī)格化生產(chǎn)、成樁質(zhì)量易控制、沉樁質(zhì)量有保證、施工周期短、現(xiàn)場(chǎng)噪聲小、對(duì)環(huán)境污染小、振動(dòng)小、易檢測(cè)、經(jīng)濟(jì)性較好等優(yōu)點(diǎn)，受到廣泛應(yīng)用。但由于建筑相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范在此領(lǐng)域尚不完善，施工中容易造成不規(guī)范操作影響成樁質(zhì)量，因此，對(duì)高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工技術(shù)及質(zhì)量控制的研究具有重要的實(shí)用價(jià)值。

1 施工前的準(zhǔn)備工作

根據(jù)樁基礎(chǔ)的施工特點(diǎn)，準(zhǔn)備工作做得好不好，對(duì)成樁質(zhì)量有十分重要的影響。

1)熟悉圖紙:了解設(shè)計(jì)意圖。

2)弄清場(chǎng)地:上部如地形、地貌、表土承載力、四鄰建筑物、空中高壓線情況，供水、電的條件;下部如水文、地質(zhì)、管線、舊基礎(chǔ)等情況。

3)制定方案:如施工方法、設(shè)備、施工順序、布局、安全措施等。

4)測(cè)量控制:如水準(zhǔn)點(diǎn)、定位軸線;掌握施工場(chǎng)地、四鄰建筑物的結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀和沉降觀測(cè)的原始資料。

5)選擇機(jī)械:配備人員。

6)試樁:數(shù)量按總樁數(shù)的1%且不得少于5根;目的是校核設(shè)計(jì)依據(jù)和施工方案，預(yù)測(cè)單樁承載力，驗(yàn)證打樁設(shè)備選擇是否合適，確定收錘標(biāo)準(zhǔn)。專門的試樁要壓至呈破壞狀態(tài)(加荷再也上不去，樁被壓壞或變形超過(guò)規(guī)定)，工程樁兼試樁要壓至設(shè)計(jì)承載力的2倍。

2 靜力壓入法施工原理及流程

2．1 施工原理

1)靜力壓樁的原理。靜力壓樁俗稱“壓樁”，目前有兩類壓樁法，一類是頂壓式，即依靠樁基自身重量平衡沉樁過(guò)程中的阻力，當(dāng)靜壓力大于樁柱的入土阻力時(shí)，樁柱就沿入土方向按加壓設(shè)備的工作速度逐步壓入土中而成樁;另一類是抱壓式，即通過(guò)液壓油缸控制的夾具，夾住樁身并向下施壓，當(dāng)壓樁力大于“端阻力+摩阻力”時(shí)，樁往下沉，達(dá)到設(shè)計(jì)終壓力和預(yù)計(jì)的樁長(zhǎng)時(shí)終止壓樁。單樁極限承載力、終壓力、終壓控制標(biāo)準(zhǔn)即是與此有關(guān)的三個(gè)重要壓樁力學(xué)參數(shù)。

2)壓樁過(guò)程與關(guān)鍵工序質(zhì)量控制要點(diǎn)。定樁位(測(cè)量、編號(hào)、復(fù)核)→壓樁機(jī)到位(確定型號(hào)、標(biāo)定技術(shù)參數(shù))→吊樁、對(duì)中(控制吊點(diǎn)、垂直度)→對(duì)中→焊樁尖(查焊接)→壓第一節(jié)樁(確保樁垂直度)→焊接接樁(查電焊工資質(zhì)、焊條、焊序、焊接層數(shù)、質(zhì)量、自然冷卻時(shí)間等)→壓第N節(jié)樁(進(jìn)行全過(guò)程測(cè)量、調(diào)控)→送樁→終壓(對(duì)送樁壓力與標(biāo)高進(jìn)行雙控)→移機(jī)(地壓耐力、壓樁順序)→截樁(鋸樁器截割)→記錄、核查壓樁及樁基檢測(cè)相關(guān)資料。

2．2 施工主要流程及要點(diǎn)

1)測(cè)量放線定樁位。測(cè)量放線必須嚴(yán)格把關(guān)，反復(fù)校核，務(wù)求不出任何差錯(cuò)。先要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行室內(nèi)計(jì)算，對(duì)建設(shè)單位提供的水準(zhǔn)點(diǎn)和控制點(diǎn)進(jìn)行校對(duì)，在圖紙上標(biāo)明。然后利用全站儀進(jìn)行精確測(cè)量放線，復(fù)核基準(zhǔn)水準(zhǔn)點(diǎn)和控制點(diǎn)，并根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況定出控制網(wǎng)。根據(jù)控制網(wǎng)計(jì)算出每條樁樁中坐標(biāo)并利用經(jīng)緯儀放出樁位。樁機(jī)就位后還須對(duì)樁位進(jìn)行再次復(fù)核。

2)樁機(jī)就位、吊樁與對(duì)中。根據(jù)工程實(shí)際情況選擇合適的打樁機(jī)械與設(shè)備。樁機(jī)就位后首先要調(diào)平機(jī)臺(tái)，復(fù)核樁位、對(duì)中，在壓樁過(guò)程中，宜用經(jīng)緯儀和吊線錘在互相垂直的兩個(gè)方向，監(jiān)控樁的垂直度，其垂直度偏差不宜大于0．5%，樁尖對(duì)位偏差小于20 mm。

3)壓樁。當(dāng)樁段垂直度符合要求后，嚴(yán)格按照施工方案及有關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求進(jìn)行壓樁。壓樁順序應(yīng)遵循減少擠土效應(yīng)，避免管樁偏位的原則。在壓樁過(guò)程中，應(yīng)隨時(shí)檢查和記錄壓樁壓力、入土深度，當(dāng)壓力表讀數(shù)突然上升或下降時(shí)，應(yīng)停機(jī)對(duì)照地質(zhì)資料進(jìn)行分析，查明是否碰到障礙物或產(chǎn)生斷樁等情況。同時(shí)觀測(cè)吊線錘的變化情況，嚴(yán)格控制樁身傾斜度，若發(fā)現(xiàn)樁身有明顯偏離趨勢(shì)，立即停止施壓，采取措施后再重新壓樁，當(dāng)施工達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的油壓值后緩慢卸壓。

4)接樁。采用鋼端板焊接接樁，下樁段沉至距地0．8 m左右時(shí)起吊上樁段，調(diào)整上下節(jié)樁中心線重合，對(duì)接前上下端板表面應(yīng)用鐵刷子清刷干凈，坡口處應(yīng)刷至露出金屬光澤，先在坡口周圍對(duì)稱點(diǎn)焊4點(diǎn)～6點(diǎn)固定上下樁，再分層施焊，焊接層數(shù)不少于3層，內(nèi)層焊渣清理干凈后方能在外層施焊，焊接時(shí)應(yīng)對(duì)稱連續(xù)施工，焊縫飽滿，無(wú)虛焊、漏焊和夾渣現(xiàn)象。應(yīng)盡可能縮小接樁時(shí)間，焊好的樁接頭應(yīng)自然冷卻后，方可繼續(xù)壓樁，自然冷卻時(shí)間應(yīng)大于8 min。

5)送樁。利用送樁器將樁頂送入設(shè)計(jì)標(biāo)高。送樁器中心線要與樁身中心線吻合一致。

6)終壓條件。正式壓樁前，應(yīng)按所選樁機(jī)型號(hào)對(duì)管樁進(jìn)行試壓，以確定壓樁的終壓技術(shù)參數(shù)。施工中常視設(shè)計(jì)要求及工程情況以樁長(zhǎng)(或標(biāo)高)和油壓值進(jìn)行雙控，根據(jù)設(shè)計(jì)單樁極限承載力和樁端進(jìn)入持力層的深度，結(jié)合樁頂壓力標(biāo)定值來(lái)控制。如果油壓值達(dá)到設(shè)計(jì)要求，而樁長(zhǎng)小于設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)時(shí)，將終壓值提高1級(jí)再壓，方可終止施工;當(dāng)樁長(zhǎng)已滿足設(shè)計(jì)要求，而油壓值未得到控制時(shí)，須繼續(xù)送樁直到滿足設(shè)計(jì)要求為止(若送樁深度超過(guò)1．5 m還未能達(dá)到終壓值，則應(yīng)及時(shí)通知設(shè)計(jì)人員，以便作出相應(yīng)的調(diào)整)。

3 錘擊打入法施工原理及流程

3．1 施工原理

1)錘擊沉樁的原理。錘擊沉樁俗稱“打樁”，即利用樁錘的沖擊動(dòng)能使預(yù)制樁沉入土中。

2)打樁過(guò)程與關(guān)鍵工序質(zhì)量控制要點(diǎn)。定位放線→放樁尖→樁管起吊就位、焊接樁尖→試輕擊→打入第1 m，校正垂直度→打順后全落距施打→接樁→記錄每下沉1 m的錘擊數(shù)和下沉量→測(cè)量完成后的樁頂標(biāo)高和地面標(biāo)高→遷移樁機(jī)至下一個(gè)樁位。

3．2 施工主要流程及要點(diǎn)

1)定位放線與樁機(jī)就位。根據(jù)軸線放出樁位線，用短木樁或鋼筋打好定位樁，并用白灰作出標(biāo)志，便于施打。樁基軸線的定位點(diǎn)，應(yīng)設(shè)置在不受打樁影響的地點(diǎn)，打樁地區(qū)附近需設(shè)置不少于2個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)，施工中據(jù)此檢查樁位的偏差以及樁的入土深度。樁基的軸線和標(biāo)高均應(yīng)進(jìn)行復(fù)核，并做好樁位平面布置圖。根據(jù)工程實(shí)際情況確定合適的樁基行走路線，根據(jù)地層情況，選擇合適的樁尖。樁基就位時(shí)，樁架應(yīng)平移，導(dǎo)桿中心線應(yīng)與打樁方向一致，并檢查樁位是否正確，然后將樁提升就位并緩緩放下插入土中。

2)穩(wěn)樁。樁頭端插入樁位后，先用低錘擊一兩下，樁入土一定深度穩(wěn)定后，目測(cè)、吊線錘或經(jīng)緯儀縱橫雙向校正樁身垂直度。同時(shí)，應(yīng)在樁架或樁身上設(shè)置尺寸標(biāo)志，以便在施工中隨時(shí)觀測(cè)、記錄打樁數(shù)據(jù)。

3)打樁。施工前應(yīng)確定打樁先后順序:根據(jù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)標(biāo)高，宜先深后淺進(jìn)行施打;根據(jù)樁的規(guī)格，宜先大后小、先長(zhǎng)后短進(jìn)行施打;根據(jù)樁位與原有建筑物的距離，宜先近后遠(yuǎn)進(jìn)行施打。打樁時(shí)，應(yīng)先用短落距輕打，待樁入土1 m～2 m后，再以全落距施打。打樁一般宜重錘低擊，樁入土的速度應(yīng)均勻，錘擊間距時(shí)間不要過(guò)長(zhǎng)，要連續(xù)打入，打樁時(shí)防止錘擊偏心。

4)接樁。管樁的連接可采用焊接、機(jī)械快速嚙合連接。焊接接樁:當(dāng)下節(jié)樁段的樁頭高出地面0．5 m時(shí)，先做管樁的封底，清理好上下節(jié)樁的接頭，在下節(jié)樁的樁頭處裝設(shè)導(dǎo)向箍，引導(dǎo)上節(jié)樁對(duì)位后固定，拆除導(dǎo)向箍，2人～3人同時(shí)在樁的四周對(duì)稱地分層施焊，焊縫應(yīng)連續(xù)、飽滿，焊完后應(yīng)自然冷卻不少于5 min，嚴(yán)禁用水冷卻或焊好后立即施打(壓)，雨天焊接時(shí)應(yīng)采取可靠的防雨措施。檢查焊接質(zhì)量符合要求(宜采用探傷檢測(cè))后再繼續(xù)施工。機(jī)械快速嚙合接樁:采用嚙合連接的樁需要專門定制，由專門開有銷槽的端板制作。當(dāng)下節(jié)樁段的樁頭高出地面0．5 m～0．8 m時(shí)，先做管樁的封底，清理好上下節(jié)樁的接頭，將接頭板面滿涂瀝青涂料，把連接銷插入下端連接板的銷槽內(nèi)，將上節(jié)樁吊起，使連接銷槽對(duì)準(zhǔn)下面的連接銷，然后放下利用樁的自重加壓，完成接樁。

5)送樁。對(duì)于送樁，送樁的深度不宜大于2 m，否則由于土的摩阻，送樁器難以拔出，送樁前應(yīng)先測(cè)量樁的垂直度，檢查樁頂質(zhì)量，合格后及時(shí)送樁;送樁的最后貫入度應(yīng)參考相同條件下不送樁時(shí)的貫入度并修正。送樁后的樁孔應(yīng)立即回填或覆蓋。

6)截樁。打樁完畢，應(yīng)將樁頭和無(wú)法打入的樁身截掉，以使樁頂符合設(shè)計(jì)高程。截樁宜采用鋸樁器，嚴(yán)禁采用大錘橫向敲擊截樁或強(qiáng)行扳拉截樁，確保截樁后管樁質(zhì)量。

7)管樁封底和插筋封頂。為了增強(qiáng)樁端持力層的承載力，必須對(duì)管樁的樁下端進(jìn)行封底。在第一節(jié)樁打到距地面約0．5 m時(shí)，先向樁管內(nèi)澆筑C30的細(xì)石混凝土，把樁下端約1．5 m～2．0 m高內(nèi)芯封堵密實(shí)，然后再進(jìn)行接樁。

樁頂填芯和插入連接鋼筋，對(duì)承壓樁，須對(duì)樁上端1．20 m的內(nèi)芯插入連接鋼筋，用C30的無(wú)收縮混凝土封堵密實(shí);與樁承臺(tái)連接的鋼筋，一般對(duì)樁徑 300(4Φ14)，400(4Φ16)，400(4Φ20)等插入填芯部分加箍筋Φ6@200，伸入承臺(tái)內(nèi)不小于30d。

4 高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工質(zhì)量檢查驗(yàn)收

按時(shí)間順序分為三個(gè)階段:施工前檢驗(yàn)，施工中檢驗(yàn)，施工后檢驗(yàn)。

1)施工前檢驗(yàn):樁的外觀質(zhì)量、樁身混凝土強(qiáng)度;電焊條、打樁或壓樁設(shè)備檢驗(yàn);樁基定位復(fù)核等。2)施工中檢驗(yàn):打或壓入深度、停錘標(biāo)準(zhǔn)、靜壓終止壓力值、樁身的垂直度;接樁的質(zhì)量，接樁的間歇時(shí)間，樁頂完整狀況;每米進(jìn)尺的錘擊數(shù)、最后1 m進(jìn)尺錘擊數(shù)、總錘擊數(shù)、最后三陣十錘的貫入度和樁尖標(biāo)高;樁頂、樁位地面土體的豎向和水平位移觀測(cè)值等。3)施工后檢驗(yàn):應(yīng)在樁承臺(tái)土方已經(jīng)開挖完畢后進(jìn)行，應(yīng)進(jìn)行樁位、樁長(zhǎng)、樁徑、樁身質(zhì)量(動(dòng)測(cè))和單樁極限承載力(靜載)的檢驗(yàn)。全部檢驗(yàn)合格，才能進(jìn)行樁承臺(tái)的施工。

5 結(jié)語(yǔ)

高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(PHC樁)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，總結(jié)出一套比較完整、成熟的高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工技術(shù)及質(zhì)量控制方法，是我們建筑從業(yè)人員在理論研究和工程實(shí)踐中不斷努力的方向。

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