靜壓PHC管樁施工技術(shù)質(zhì)量控制

楊文革

摘 要：高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PHC管樁）施工對環(huán)境無污染、施工速度快，這種施工技術(shù)在我國沿海地區(qū)比較多見。由于這種施工方法具有單樁承載力高和混凝土強(qiáng)度高的優(yōu)良特性，所以在工程施工中被經(jīng)常使用。但靜壓PHC管樁施工時(shí)需綜合考慮建筑物上部結(jié)構(gòu)的受力特征、復(fù)雜地質(zhì)情況以及其它一些重要因素。文章結(jié)合實(shí)際工程案例，介紹了PHC管樁靜壓法施工技術(shù)的應(yīng)用情況，針對靜壓管樁施工質(zhì)量問題展開分析與探討，重點(diǎn)對某些復(fù)雜環(huán)境下PHC管樁的施工技術(shù)進(jìn)行研究分析，以供靜壓PHC管樁施工實(shí)踐參考，也為今后此類樁基施工質(zhì)量控制提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：靜壓PHC管樁；施工技術(shù)；質(zhì)量控制；措施

中圖分類號：TU7531 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）06-0148-02

1 PHC管樁的發(fā)展與應(yīng)用概述

1.1 PHC管樁的概述

管樁，在物理概念中又稱預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁，即高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，簡稱PHC管樁；這種靜壓管樁作為一種快速興起的基樁形式，選擇了兩種技術(shù)手段進(jìn)行，一是先張法預(yù)應(yīng)力工藝，二是在成型建行方面，采取離心技術(shù)，在此基礎(chǔ)上制成預(yù)制樁。形狀是圓管型，材料是混凝土材質(zhì)。通常適用于各類建筑物的低承臺(tái)樁基礎(chǔ)，如鐵路橋梁、機(jī)場、工業(yè)與民用建筑、水利及市政工程和一些常見的港口碼頭等；同樣PHC管樁也適用于一般黏性土及回填土、淤泥和淤泥質(zhì)土、粉（砂）性土、非自重濕陷性黃土以及強(qiáng)風(fēng)化（全風(fēng)化）的巖層、堅(jiān)硬的碎石土層和砂土層中，并且不受地下水位高低的影響。與一般的錘擊法沉樁方式相比，PHC管樁尤其適用于軟硬突變的土層中。由于其具有靜壓無噪聲的優(yōu)點(diǎn)，特別是在城市和居民區(qū)的新建和改造工程施工中那些對環(huán)保要求較高的地區(qū)，尤為適用。現(xiàn)階段，我國在PHC管樁制作方面，技術(shù)已達(dá)到一定水平，在設(shè)計(jì)、產(chǎn)、運(yùn)、檢等方面能力較強(qiáng)。與此同時(shí)，在沿海地區(qū)建設(shè)了以樁基礎(chǔ)型為核心模式的建筑工程。本文就以我國沿海的廈門地區(qū)PHC管樁施工技術(shù)為例，結(jié)合現(xiàn)實(shí)情況展開探討分析。對PHC管樁而言，常用的沉樁技術(shù)有兩種，一是靜壓法，二是錘擊法。不過，在廈門地區(qū)，使用靜壓法進(jìn)行工程建設(shè)的比較多。一般的靜壓樁機(jī)設(shè)備可具體分為抱壓和頂壓兩種不同的方式；而抱壓式樁機(jī)有包括了單層抱夾靜壓法。具體來講，PHC管樁在我國沿海地區(qū)工程施工中得到大面積推廣使用，一定重要原因是，和其它樁型進(jìn)行對比，PHC管樁優(yōu)勢明顯，具體如下：

①PHC管樁單樁具有較高的承載力，單位承載力造價(jià)低廉，有良好的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，可節(jié)約施工成本；

②PHC管樁基于工廠化生產(chǎn)，樁身質(zhì)量相當(dāng)穩(wěn)定；與此同時(shí)，在施工的起始階段，施工方法并不復(fù)雜，且準(zhǔn)備時(shí)間不長，建設(shè)進(jìn)度較快，且十分高效；

③采取PHC管樁技術(shù)進(jìn)行施工時(shí)，不會(huì)對現(xiàn)場造成環(huán)境污染，不會(huì)出現(xiàn)野蠻建設(shè)情況，且基本上沒有噪音，對周邊住戶基本上不會(huì)存在干擾；

④靜壓PHC管樁進(jìn)行施工時(shí)，其成樁的長度比較靈活，受設(shè)備影響不大，和其它樁型進(jìn)行對比，配樁相對靈活一些。

1.2 PHC管樁靜壓施工流[1]

PHC管樁靜壓施工流程圖，如圖1所示。

靜壓PHC管樁施工法是一種快速興起的樁基施工方法。這種施工法包括測量定位放線、壓樁、接樁、送樁或截樁以及管樁與承臺(tái)連接等一些重要工序流程。經(jīng)過工程實(shí)踐表明，靜壓PHC管樁施工法施工速度快、質(zhì)量可靠、經(jīng)濟(jì)效益高而且安全、環(huán)保污染小。

2 靜壓PHC管樁應(yīng)用中存在的質(zhì)量問題

隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，靜壓PHC管樁在工業(yè)生產(chǎn)和建筑施工中得到了廣泛的應(yīng)用，靜壓沉樁法除了施工工期短；造價(jià)低等幾大優(yōu)勢外還有單樁抗彎性能較好等特點(diǎn)，因此這種施工技術(shù)也越來越被國內(nèi)工程設(shè)計(jì)院、施工業(yè)主和以及廣大工程技術(shù)人員高度重視和積極采用，到目前為止已經(jīng)在很多區(qū)域得到了十分廣泛的應(yīng)用。對靜壓PHC管樁施工技術(shù)而言，盡管存在前文闡述的優(yōu)勢，不過，在技術(shù)層面上依舊存在一些難以解決的問題，若在施工時(shí)，質(zhì)量無法進(jìn)行控制，技術(shù)無法得到保證，極有出現(xiàn)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的情況。

接下來本文就工程建設(shè)過程中時(shí)常碰到的質(zhì)量把控方面的詳細(xì)手段進(jìn)行闡述，就也許會(huì)出現(xiàn)的事故案例進(jìn)行深入討論，僅供業(yè)內(nèi)同行作為參考。

以廈門某工程施工建設(shè)項(xiàng)目為例，該工程為復(fù)雜地質(zhì)，項(xiàng)目總占地面積約為8公頃，框架為11層，結(jié)構(gòu)是剪力墻，而基礎(chǔ)則選擇靜壓PHC 管樁，長度大概是18 m。涉及的土層類型眾多，包括了雜填土、花崗巖、粘性土等，而持力層主要是花崗巖，巖石風(fēng)化為砂礫開關(guān)。2010年4月份，著手建設(shè)樁基，同年6月，完全樁基建設(shè)工作。其中，編號為1#樓的基樁有143個(gè)，建設(shè)時(shí)，有60個(gè)因?yàn)檎系K而出現(xiàn)斷裂，占比42%[2]。

2.1 靜壓PHC管樁施工擠土效應(yīng)問題

如果從級別上看，其可以看成是擠土樁。在淤泥質(zhì)的粘土中，因?yàn)槠錆B透性不強(qiáng)，若出現(xiàn)數(shù)量龐大的樁體壓入，在極短的時(shí)間中對地基進(jìn)行擠壓，則會(huì)出現(xiàn)巨大的水壓，若水壓無法及時(shí)消除，則會(huì)進(jìn)一步加大沉樁的難度，也許會(huì)出現(xiàn)樁身反彈；在地基土層中，因?yàn)橛行?yīng)力減弱，則出現(xiàn)了隆起，以及出現(xiàn)側(cè)向位移，嚴(yán)重時(shí)，導(dǎo)致樁體往上抬升，或者是在橫向出現(xiàn)擠動(dòng)，導(dǎo)致出現(xiàn)浮樁，甚至是斷樁情況。

2.2 靜壓PHC管樁施工樁身裂縫或斷樁問題

對PHC管樁而言，造成樁身出現(xiàn)開裂，或者是出現(xiàn)斷樁情況，其原因相當(dāng)復(fù)雜，具體來說，包括：

①質(zhì)量原因。如進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)，時(shí)間沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求；預(yù)應(yīng)力沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)；垂直度未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)；強(qiáng)度太弱，等。

②地質(zhì)原因。若在地基中出現(xiàn)孤石，或者是有塊石等物、堅(jiān)硬的夾層需要穿透，以及在樁端持力層傾斜度較大且持力層上為軟土層等這些情況就會(huì)導(dǎo)致靜壓PHC管樁施工樁身裂縫或斷樁問題出現(xiàn)；

③具體施工原因，例如在靜壓PHC管樁運(yùn)輸起吊過程中由于支點(diǎn)或振動(dòng)不符合施工要求，樁身垂直度偏差過大或者樁機(jī)傾斜，抱夾器夾片磨損或者抱夾器千斤頂漏油等問題也有可能造成抱夾力不平衡，送樁過深、樁機(jī)行走時(shí)壓住露出地面的樁頂、截樁頭不規(guī)范、挖土過程挖掘機(jī)的鉤動(dòng)和土壓力的作用等這些施工不佳造成樁身裂縫與斷樁，一旦稍有控制不慎就容易出現(xiàn)斷樁問題。

2.3 施工場地淺層軟土問題

由于淺層軟土引起的靜壓 PHC管樁工程質(zhì)量事故在廈門地區(qū)占有一定的比例。施工軟土地基在廈門地區(qū)分布比較廣泛，經(jīng)常在地表下0.52 m就會(huì)出現(xiàn)軟土。而靜壓樁機(jī)自重很大，底板對地基土的附加應(yīng)力達(dá)80～140 kPa，加之壓樁過程對地基土的擾動(dòng)，大大超過軟土地基的承載能力。在這種場地進(jìn)行靜壓PHC管樁施工，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致淺層地基土破壞，產(chǎn)生樁位位移、樁身受水平力的作用產(chǎn)生側(cè)移、傾斜、裂縫、斷樁。

2.4 焊接接頭質(zhì)量問題

對靜壓PHC管樁而言，其長度在15～25 m之間，在廈門是十分普遍的。這個(gè)時(shí)候，任一基樁都要進(jìn)行焊接，接頭為2個(gè)或3個(gè)。焊接過程中，技術(shù)工的水平、焊接態(tài)度、工藝以及基樁的垂直度、焊接結(jié)束后進(jìn)行冷卻的時(shí)間長短等，都會(huì)影響著接頭的質(zhì)量。從上述闡述的一些比較普遍的質(zhì)量問題來看，進(jìn)行施工時(shí)，不但要進(jìn)行常規(guī)的質(zhì)量把控，還必須進(jìn)行針對性的質(zhì)量把控。

3 靜壓PHC管樁施工質(zhì)量的控制措施

基于上述常見的樁身裂縫與斷樁質(zhì)量問題，除了對PHC管樁施工時(shí)采取嚴(yán)格的質(zhì)量管控措施之外，還應(yīng)該有針對性地采取一些質(zhì)量控制措施。

①研究工程樁基施工圖、地質(zhì)勘察報(bào)告、周邊場地的施工環(huán)境條件，根據(jù)具體設(shè)計(jì)要求控制施工質(zhì)量。

②嚴(yán)格審核施工方案。施工方案作為靜壓PHC管樁施工指導(dǎo)文件，應(yīng)重就以下問題展開方案審核：例如，壓樁行走路線和順序是否有利于減少擠土影響；每日壓樁量與超孔隙水壓力、壓樁速率的影響；對密集群樁所采取減輕和避免管樁位移、上浮措施；壓樁擠土對鄰近管線、道路等建筑物產(chǎn)生的影響及防范措施；設(shè)備選型是否滿足終壓條件要求；表層地基土是否滿足設(shè)備負(fù)重行走要求；周邊邊坡、建筑物等環(huán)境能否滿足壓樁最小距離要求；以及靜壓PHC基樁上浮和位移監(jiān)測方案等。

③認(rèn)真做好試驗(yàn)樁和試沉樁。試驗(yàn)樁或試沉樁應(yīng)選在有代表性的地基鉆孔附近。

④審查施工單位申報(bào)的焊條等質(zhì)保資料、PHC管樁設(shè)備的報(bào)審資料以及考察設(shè)備的施工能力和完好性。

⑤進(jìn)場管樁應(yīng)該重點(diǎn)檢查型號和規(guī)格是否與施工設(shè)計(jì)要求一致；管樁有無裂縫； 其堆放是達(dá)到要求規(guī)范；除此之外還應(yīng)檢查管樁生產(chǎn)日期，確保管樁有足夠施工齡期。

⑥積極做好地下障礙物清理查探工作。參數(shù)的控制確定應(yīng)該以承載力特征值靜載試驗(yàn)極限承載力為依據(jù)；樁與自然地面距離保持在200～300 mm，以防樁機(jī)底盤直接壓住樁頂，從而造成斷樁或裂縫；如果施工場地的地表承載能力不足以承受PHC樁機(jī)行走時(shí)，就應(yīng)該積極采取填土等技術(shù)措施；基坑土方開挖時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制坑內(nèi)放坡坡度，分層開挖土方，防止坑內(nèi)土體滑動(dòng)而推移工程樁，防止挖土機(jī)械壓歪或鉤壞管樁；當(dāng)樁長和樁位出現(xiàn)異常時(shí)，要及時(shí)協(xié)同設(shè)計(jì)、施工和管樁供應(yīng)單位分析原因，處理解決異常。

4 結(jié) 語

靜壓PHC管樁施工技術(shù)是現(xiàn)代建筑目前以及今后必然要廣泛采用的建筑施工技術(shù)。而靜壓PHC管樁成樁在地下承擔(dān)著整個(gè)建筑物的荷載，如果靜壓PHC管樁不能達(dá)到施工設(shè)計(jì)所規(guī)定的承載力如果出現(xiàn)問題，或者樁身質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，則可能對整個(gè)建筑造成巨大的安全隱患，如果程度不嚴(yán)重，將會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)破裂，出現(xiàn)不規(guī)則的沉降；如果程度比較嚴(yán)重，可能會(huì)造成結(jié)構(gòu)倒塌，出現(xiàn)安全事故。因此，建設(shè)單位要不折不扣的落實(shí)靜壓PHC管樁施工設(shè)計(jì)的有關(guān)規(guī)章制度。大量實(shí)例表明，如果地表不夠硬實(shí)、土方開挖，或者是出現(xiàn)擠土的情況，都會(huì)對施工造成嚴(yán)重的沖擊。因此，進(jìn)行工程建設(shè)過程中，一定要給予足夠的重視，為靜壓PHC管樁施工提供可靠的技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鄭志良.PHC管樁施工過程中的質(zhì)量控制[J].江西建材，2015，（13）.

[2] 王雄星.PHC管樁施工過程施工質(zhì)量控制[J].江西建材，2015，（17）.