淺談?lì)A(yù)應(yīng)力空心方樁施工質(zhì)量問題和預(yù)防措施

文/梁軍起 上海三凱工程咨詢有限公司 上海 201084

1、前言

先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁（以下簡(jiǎn)稱預(yù)應(yīng)力空心方樁）是采用先張法預(yù)應(yīng)力工藝和離心成型法制成的一種空心筒體細(xì)長(zhǎng)混凝土預(yù)制構(gòu)件，主要由正方形樁身、端頭板和鋼套箍等組成。

預(yù)應(yīng)力空心方樁因質(zhì)量可靠、價(jià)格適中、施工方便且工期短等優(yōu)點(diǎn)在大量工程實(shí)踐中得到應(yīng)用，在浙江省和沿海發(fā)達(dá)地區(qū)空心方樁應(yīng)用量占樁基總數(shù)的80%以上，該趨勢(shì)在全國(guó)各地蔓延，尤其是采用機(jī)械快速接頭技術(shù)可實(shí)現(xiàn)在北方嚴(yán)寒冬季進(jìn)行施丁。使空心方樁的適用性進(jìn)一步得到提高。但近年部分空心方樁的質(zhì)量有所下降，施工中不斷遇到斷樁、裂樁、打爛樁頭等現(xiàn)象.造成很大的經(jīng)濟(jì)損失，因此我們必須在預(yù)防空心方樁質(zhì)量通病方面采取一系列措施，提高空心方樁的生產(chǎn)工藝水平。

2、空心方樁的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍和條件

空心方樁樁節(jié)由筒體的預(yù)應(yīng)力混凝土樁身和兩端的鋼端板及裙板（鋼套箍）組成。樁節(jié)長(zhǎng)一般為4～13m不等。有高壓蒸養(yǎng)釜的廠家，生產(chǎn)HKFZ樁（樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)≥C80），一般廠家生產(chǎn)KFZ樁，空心方樁接駁采用端頭板電焊焊接法，樁尖用封口十字刃鋼樁尖。

一般情況下，空心方樁有如下特點(diǎn)：①外表面積大且成方型或多邊角型，在土層中樁體與土的休止角比圓型的外表大得多，這就意味著空心方樁比管樁在同等地質(zhì)條件下能獲得更大的承載力，為工程省下大量的基礎(chǔ)資金；②方樁的理論計(jì)算抗剪力是同等管樁的2～3倍，據(jù)日本建設(shè)省的實(shí)際測(cè)試，是管樁的4.5倍，這說明空心方樁的抗震性能非常優(yōu)越，很值得在多震的區(qū)域及高層建筑、大面積地下室的建筑物基礎(chǔ)中推廣使用，從而使得空心方樁具有設(shè)計(jì)選用范圍廣，容易布樁的特點(diǎn)；③對(duì)樁端持力層起伏變化大的地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)；④運(yùn)輸?shù)跹b方便；⑤施工前期準(zhǔn)備時(shí)間短；⑥施工速度快，工期短；⑦施工現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)潔；⑧樁身耐打，穿透能力強(qiáng)；⑨成樁質(zhì)量監(jiān)測(cè)方便。

空心方樁的應(yīng)用條件：空心方樁適宜應(yīng)用在基巖埋藏深、強(qiáng)風(fēng)化巖層或風(fēng)化殘積土層厚的地質(zhì)條件，空心方樁的持力層。一般選在強(qiáng)風(fēng)化巖層。樁尖進(jìn)入強(qiáng)化巖層l～2m，一般可滿足設(shè)計(jì)承載力要求，且沉降量與沖鉆孔樁差不多。在風(fēng)化殘積土厚度大于7～8m時(shí)，樁尖持力層選在堅(jiān)硬的殘積土層中也可滿足設(shè)計(jì)承載力和沉降要求。

空心方樁應(yīng)用也有其缺點(diǎn)和局限性，用柴油錘施打噪音大，震動(dòng)劇烈，擠土影響大；當(dāng)基坑較深（如有幾層地下室時(shí)），由于送樁長(zhǎng)度的限制，在開挖后截去的余樁較多。在某些工程地質(zhì)條件下也不宜應(yīng)用預(yù)應(yīng)力空心方樁：①孤石和障礙物多的地層；②有堅(jiān)硬隔層的地區(qū)；③石灰?guī)r地區(qū)；④從軟塑層突變到特別堅(jiān)硬層地區(qū)。

3、預(yù)應(yīng)力空心方樁施工中的質(zhì)量問題

3.1 樁身斷裂

樁身斷裂是一種較為常見的質(zhì)量問題，在施打過程中一般不易被發(fā)現(xiàn)，很多情況下都足在打樁完成后通過檢測(cè)才能發(fā)現(xiàn)，引起的原因有以下幾個(gè)方面。首先預(yù)應(yīng)力空心方樁制作時(shí)所用原材料如水泥.砂、石不符合要求致使樁身局部強(qiáng)度夠，樁身存制作時(shí)就存在薄弱部位，施打時(shí)薄弱部位易出現(xiàn)斷裂，或者制作時(shí)幾何尺寸偏差過大，樁身彎曲超過規(guī)范要求，這樣樁尖偏離樁縱軸線，錘擊沉樁時(shí)因彎曲導(dǎo)致斷裂其次地層中存在空心方樁難以穿過的堅(jiān)硬障礙物，或者存在較厚松軟的上覆土層，而強(qiáng)風(fēng)化層很薄甚至沒有，施打時(shí)樁尖直接進(jìn)入堅(jiān)硬的中風(fēng)化層，這些情況下施打時(shí)反彈特別強(qiáng)烈，有時(shí)樁犬被擠向一側(cè)，容易出現(xiàn)斷裂，再從預(yù)應(yīng)力空心方樁的力學(xué)性能分析，樁在反復(fù)施打過程中，樁身承受拉、應(yīng)力作用，當(dāng)拉應(yīng)力超過抗拉強(qiáng)度樁身會(huì)出現(xiàn)裂縫，甚至發(fā)生破碎。另外收錘標(biāo)準(zhǔn)過嚴(yán)，設(shè)計(jì)樁尖持力層不當(dāng)或進(jìn)入持力層深度過大也是原因之一。

3.2 樁頂碎裂

樁頂碎裂也即接施打中樁頂混凝土被打碎，主要有以下幾個(gè)方面的原因。首先樁頂局部抗沖擊強(qiáng)度不夠，樁頂面凹凸不平，沉樁時(shí)未加緩沖墊、緩沖墊不符合要求或者緩沖摯損壞后未及時(shí)更換。其次施工機(jī)具選擇與操作不當(dāng)，例如選用樁錘自由落距過大，都會(huì)導(dǎo)致樁頂承受過大的沖擊荷載而碎裂。未充分參考地質(zhì)條件和當(dāng)?shù)氐某晒?jīng)驗(yàn)，選擇收錘標(biāo)準(zhǔn)過嚴(yán)、設(shè)計(jì)選擇樁尖持力層不當(dāng)或要求進(jìn)入持力層深度過多也是造成樁頂碎裂的一個(gè)重要原因。

3.3 樁頂位移

樁頂位移也即樁發(fā)生過大的橫向位移或者樁身上升，主要是由于樁位放線不準(zhǔn)、偏差過大或者放線后管理不嚴(yán)，樁位標(biāo)志丟失、偏移，這些都會(huì)造成樁位錯(cuò)位過大。其次本地區(qū)軟土地基較多，如樁較密施工中沉樁引起的空隙壓力把相鄰的樁推向一側(cè)或涌起，同時(shí)沉樁時(shí)土被擠密而向上隆起，相鄰樁也會(huì)破涌起。

3.4 樁身傾斜

樁身傾斜即樁身垂直偏差過大，主要原因是打樁機(jī)架固定時(shí)不垂直或者施工過程中發(fā)生傾斜而未及時(shí)糾正，穩(wěn)樁時(shí)樁不垂直或者樁帽、樁錘和樁不在同一直線上。

3.5 接樁處脫裂

接樁處脫裂也接樁處經(jīng)過錘擊后，因焊接質(zhì)量不符合要求，出現(xiàn)松脫開裂等現(xiàn)象，主要原因是焊接時(shí)未嚴(yán)格按焊接操作規(guī)程進(jìn)行，導(dǎo)致焊接質(zhì)量不好或者接樁時(shí)兩節(jié)樁不在同一軸線l，接樁處產(chǎn)生偏位，錘擊時(shí)接樁處局部產(chǎn)生應(yīng)力集中而破壞連接。

3.6 收錘控制達(dá)不到設(shè)計(jì)要求

預(yù)應(yīng)力空心方樁的收錘標(biāo)準(zhǔn)一般以最后三擊貫入度為主，同時(shí)參考入土深度，總錘擊數(shù)，最后一米錘數(shù)、但實(shí)際工程中有時(shí)達(dá)不到設(shè)計(jì)要最終控制要求，這主要有以下幾個(gè)方面的原因，首先地質(zhì)勘探資料不準(zhǔn)確或不詳細(xì)，未能全面反映地質(zhì)情況，或者地質(zhì)情況較復(fù)雜，存在障礙物 夾層等地質(zhì)資料未能說明，這些都會(huì)導(dǎo)致施工時(shí)不能達(dá)到設(shè)汁控制標(biāo)準(zhǔn)要求 其次群樁施工會(huì)引起破擠密，這樣后施工的樁有時(shí)不能達(dá)到入土深度的要求，另外如樁錘選擇太小也會(huì)使沉樁達(dá)不到設(shè)計(jì)控制要求。

4、預(yù)應(yīng)力空心方樁施工中的質(zhì)量控制與處理

預(yù)應(yīng)力空心方樁施工質(zhì)量控制主要包括樁身質(zhì)量和打樁機(jī)具、樁位、打樁順序、樁身垂直度、收錘標(biāo)準(zhǔn)、樁的連接和加強(qiáng)施工質(zhì)量管理等方面的質(zhì)量控制。

4.1 樁身質(zhì)量和打樁機(jī)具

樁身質(zhì)量是預(yù)應(yīng)力空心方樁工程質(zhì)量的基礎(chǔ)，應(yīng)按有關(guān)規(guī)范的規(guī)定和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查，并檢查出廠合格證；打樁機(jī)具必須能正常準(zhǔn)確地操作并且通過年檢合格。

4.2 樁位

打樁前對(duì)已做的樁位標(biāo)志進(jìn)行復(fù)核，嚴(yán)格控制其偏差在規(guī)范允許范圍內(nèi)，同時(shí)在施打過程中應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行復(fù)檢，防止因打樁造成土的擠密涌起而產(chǎn)生樁位標(biāo)志的移動(dòng)。

4.3 打樁順序

為防止出現(xiàn)過大的樁頂位移應(yīng)選擇正確的打樁順序，一般宜先深后淺樁，先大樁后小樁，先中間施打后向四周施打或隔行施打。

4.4 樁身垂直度

打樁機(jī)保持穩(wěn)固垂直，樁錘、樁帽和樁身保持在同一軸線上，同時(shí)施工過程中經(jīng)常進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)偏斜及時(shí)糾正。

4.5 收錘標(biāo)準(zhǔn)

收錘標(biāo)準(zhǔn)必須根據(jù)工程地質(zhì)情況和當(dāng)?shù)匾酝慕?jīng)驗(yàn)通過試打儺確定，一般以貫入度作為主要控制標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也要考慮實(shí)際入土深度和總錘擊數(shù)、最后一米錘擊數(shù)。同時(shí)如施打過程中遇到：貫入度突變，樁身突然發(fā)生傾斜、移位、下沉或施打時(shí)嚴(yán)重回彈，樁身破壞等情況應(yīng)立即停止施打，待會(huì)同設(shè)汁、監(jiān)理、監(jiān)督等單位共同處理再繼續(xù)下一工序

4.6 接樁

目前一般采用焊接接樁，焊接質(zhì)量很大程度上決定了接樁的質(zhì)量，因此應(yīng)嚴(yán)格按焊接操作規(guī)程進(jìn)焊接，同時(shí)控制上下兩節(jié)樁連接的中心偏差。

4.7 施工質(zhì)量管理

實(shí)際工程中相當(dāng)一部分質(zhì)量問題都是由施工中的人為因素引起，如施工人員未做到持 證上崗，不具備相應(yīng)資質(zhì)，管理人員責(zé)任心不強(qiáng)，技術(shù)素養(yǎng)不夠，建設(shè)、施工、設(shè)計(jì)、監(jiān)理和監(jiān)督單位職責(zé)不清，未能形成良好的質(zhì)保體系，對(duì)此應(yīng)加強(qiáng)管理，有關(guān)各方必須嚴(yán)格按有關(guān)法規(guī)進(jìn)行操作，建立起相應(yīng)的質(zhì)保體系。

結(jié)語：

先張法預(yù)應(yīng)力空心方樁靜壓施工受到施工過程中各個(gè)環(huán)節(jié)影響，施工階段的質(zhì)量控制工作要求各方人員積極配合，認(rèn)真研究、分析，在整個(gè)施工過程做好事前控制、事中控制和事后控制，針對(duì)特殊環(huán)節(jié)、特殊工序采取相應(yīng)的施工措施，確保施工質(zhì)量，以達(dá)到預(yù)期目的。