預應力混凝土管樁推廣應用中亟需解決的問題及對策

【摘要】：預應力混凝土管樁作為樁基礎擁有眾多優勢，有望成為建筑行業的翹楚，但由于諸多原因使其陷入推廣使用的瓶頸，本文全面剖析了目前預應力混凝土管樁在推廣應用中所遇到的問題，并提出了相應的對策，以期能夠指導其施工過程，減少事故的發生。

【關鍵詞】：預應力混凝土管樁;問題;對策

1、前言

隨著城市灼熱化發展，大量高層建筑逐步成為城市規劃的重心，需承受的荷載亦趨加大，傳統的淺基礎、鉆孔灌注樁等已遠遠不能滿足要求，高強度的預應力混凝土管樁應運而生，并逐漸發展成為高層建筑業的寵兒。預應力混凝土管樁本身為一細而長且等直徑環形預制砼構件，再采取錘擊或靜壓沉樁法打入地基土內以作為建筑物的基礎而承受上部結構傳來的荷載。[1]

預應力混凝土管樁之所以受到眾多學者、設計、施工人員的廣泛關注與其擁有眾多優勢是分不開的。它采用離心力作用、蒸汽養護技術、高強度的混凝土、先張法預應力等先進技術，集合了許多混凝土施工前沿的新工藝、新技術，所以有很高的承載能力，抗彎、抗裂性能良好[2];它的自重小，且沉樁時間不受季節影響，所以施工高效[3];由于大多是采用靜壓法沉樁，噪聲小，所以具有施工環保的特點[4]。以上優越性使得預應力混凝土管樁被使用的頻率逐漸增加。

預應力混凝土管樁是基礎工程施工最核心的階段，其施工質量、水平的高低將會決定整個工程的質量，因此設計與施工單位必須根據工程的實際情況選用合適的樁型，采取有效的對策保證施工過程的準確、規范性，避免工程事故的發生，使得預應力混凝土管樁得到充分使用，引領我國建筑業的發展。本文中剖析了預應力混凝土管樁在推廣使用過程中遇到的瓶頸問題，并提出了相應的對策，以期各施工單位在相應的工程中借鑒采納。

2、預應力混凝土管樁推廣應用中所出現的問題

質量問題：預應力混凝土管樁容易出現本身的質量問題，如混凝土強度不夠、蒸汽養護時間不足、截樁過程的控制易被忽略，使得其抗彎強度低，且經常出現使用非專業施工人員使用大錘對管樁進行橫向敲打或者拉拔現象;

適用范圍：由于預應力混凝土目前在國內外很多領域都有使用，屬于比較熱門的樁基礎，所以有些施工場地在沒有認真勘查、地質分析的情況下盲目使用管樁，發生不必要的工程事故;

施工順序：有些工期比較緊的工程容易出現沉樁后立刻進行基坑開挖工作的情況，而且沒有相應的排水措施或者沒有選擇恰當的施工路線，導致預應力混凝土管樁發生傾斜或失穩，造成工程事故;

放樣階段：預應力混凝土管樁的放樣階段由于施工人員不專業導致位置不準確，沉樁困難，亦使后期施工工作不能正常開展;

垂直度：管樁的起吊、沉樁過程中垂直度誤差太大，導致在起吊過程中管樁發生振動、旋轉、彎矩情況改變等現象，施工質量差;

沉樁方法：有一些比較落后的地區在選用沉樁方法時仍然采用錘擊法，選用錘的重量太輕或者落距太大，導致樁頭有破損現象，更甚有打偏現象;

沉樁方案：在沉樁過程中自始至終連續敲打管樁，由于自重大于摩擦力，使其一落到底，不能保證樁的連續性，基礎出現斷層現象，引發工程事故;

焊接質量：焊接接頭質量不易保證，導致管樁在沉樁過程中出現接頭錯位、強度差、承載力不足、抗浮能力差等問題，甚至會產生斷樁現象;

擠土現象嚴重：由于沉樁過程中其周圍的土體受到大范圍的影響，改變了土體力的狀態，再加上樁的接頭較多，焊接質量欠缺，管樁端停歇在硬土層中時間比較長，布樁過多過密，每天成樁數量太多，壓樁速率太快等均會加劇擠土現象的發生。

3、相應對策

質量問題：為保證管樁的抗彎等強度，混凝土強度一般設計為C60或C80;蒸汽養護條件要滿足，靜停7d后才可以沉樁;截樁應選用專業人員和使用專門的截樁器進行規范操作，以防樁體變形;

適用范圍：在某些特殊土質地區不能強行使用預應力混凝土管樁，如高地下水位、軟土、巖溶、石灰巖層喀斯特發育、有老基礎、孤石的土層應斟酌使用;由于關于管樁的抗震性能研究較少，抗震能力不能保證，故在抗震烈度比較高的地區也不宜使用此法，盡量選用灌注樁比較好;

施工順序：基坑開挖時要注意順序，先開挖基坑，再進行沉樁，沉樁完成后等隔一段時間樁體穩定后再開挖，并注意進行樁位復查、規劃好施工路線及恰當的排水方法，確保樁體的穩定，一般要求樁頂直徑1米范圍內禁止大型的機械設備碾壓作業;

放樣階段：通過專業的設備、施工機械、專業的放樣人員進行樁位的放樣工作，在此過程中要嚴格按照施工圖紙進行放樣，以確保樁位的準確性，保證沉樁的質量，避免出現施工事故;

垂直度：應采用先進的吊裝設備，在起吊過程中應嚴格控制樁的垂直度，對樁下半部分進行嚴格的管控，其錯位偏差應不超過2mm，此過程中對于施工速度也要有嚴格控制，益慢，不能拋擲、碰撞管樁，若有此情況發生必須經過再次檢查才可使用;

沉樁方法：盡量避免使用錘擊沉樁法，若使用，應選用合適的樁錘，采用“重錘低擊”的原則沉樁，并應加強對打樁的施工管理工作，制定嚴格完整的打樁方案，避免打偏，造成應力偏心;

沉樁方案：沉樁應采用兩種作業模式，一是點擊作業，剛開始要點擊敲打沉樁，避免第一節管樁由于自重作用沉到地基底部，在整個沉樁過程采用鋼絲繩對其約束;二是連續作業，當管樁所受阻力大于其自重時就可采用該方式不斷沉樁;

焊接質量：加強對焊接工作的管理，應選用有相應焊接證的施工人員進行操作，不能為降低成本而隨意進行人員選用，對于焊接方法也應該加強操作人員的學習，焊縫應飽滿、不留孔隙，目前應用比較多的是端頭板電焊聯接法，隨著施工技術的不斷發展，應加強施工領域內資源共享，共同進步，同時要時刻注意焊縫的長度與寬度的控制，在坡口四周應選擇6 點對稱電焊，焊接的層數≥2 層;

擠土現象：為盡量避免擠土，需注意以下四點：

1）控制打樁密度，對于排布比較緊密的管樁可采用預鉆孔沉樁方法，施工時做到隨鉆隨打或使用跳打法，不可緊密布樁直接沉樁;

2）控制沉樁速率，一般要求不超過 1 m/min 。要求制定合理的沉樁路線，并遵循“先長后短、先高后低”的打樁原則， 若樁距比較小，宜選用從中間向四周打的方法;若樁一側緊鄰建筑物，宜從靠近建筑物的一端開始，該措施能有效減弱擠土現象;

3）減少施工過程中的間歇時間，如果中途間歇時間太長、會增大摩擦阻力，造成沉樁困難;

4）在含水量比較豐富的地區，采用真空預壓、人工降低地下水位或采用排水板等辦法進行排水，降低土體含水量，緩解擠土現象;

4、結論

由于預應力混凝土管樁的應用面越來越廣，其在建筑基礎行業中的角色愈發重要，但施工過程容易發生各種各樣的問題，所以有關其設計、承載能力、施工方面的工作需要引起我們足夠的重視。本文總結剖析了預應力混凝土管樁的優點、應用現狀、推廣使用時經常遇到的問題及解決方案，提出了如何減少預應力混凝土管樁事故的預防措施，以期對以后的預應力混凝土工程的施工有一定的指導意義。只要我們能從勘查、設計、施工、使用各個方面杜絕隱患的發生，善于總結工程經驗，明確預應力混凝土管樁的適用環境，在施工中嚴格遵守其施工工藝及質量控制要求，預應力混凝土管樁的推廣使用就不是問題。在建筑行業各方面的努力下，預應力混凝土管樁定能在以后建筑業的發展中彰顯魅力。

參考文獻：

[1]張國勛.PHC 管樁水平承載力試驗與數值模擬研究[D].廈門：華僑大學，2012.

[2]張華華.水平荷載樁的現場試驗與數值模擬分析[D].揚州：揚州大學，2007.

[3]Gharbawy S E， Iskander M G，Olson R E.Application of suction casson foundation in the gulf of Mexico[A].0CT8832，1988：531-538.

[4]DUN， X，J.A Soil Structure-Interaction Analysis of Tall Buildings [D].University of Southern California， 2005.