超高強預應力混凝土管樁(PHC 樁)施工技術研究

林 南

福州建工(集團)總公司，福建 福州 350000

某工程屬于大型建筑工程，其結構為框架剪力墻結構，建筑面積為114748.13m2，最大單柱荷載為2700kN，建筑基礎為筏板，為確保單柱荷載與設計標準相符，施工單位使用了多種PHC 樁，分別為PHC500AB125 和PHC600AB130，前者的單樁豎向承載力特征值為2300kN，而后者為2700kN。單樁抗壓靜載試驗值極限值為4600kN 和5400kN。

1 PHC 樁的優(yōu)勢

第一，PHC 樁具有非常強的承載力，可以適用于不同類型的建筑工程。此外，在同一類型的建筑工程中應用PHC 樁，可根據(jù)實際需求，選擇不同直徑的管樁，有助于布樁問題的解決，從而使樁體承載能力充分實現(xiàn)。PHC 單樁長度不限，施工條件和施工設備性能不會對單樁長度產(chǎn)生干擾；

第二，PHC 成樁具有非常高的質(zhì)量，在樁體下沉后，施工單位可以采用直接手段檢測樁體的長度和質(zhì)量；

第三，PHC 樁身具有良好抗裂和耐錘擊性能，相較于普通混凝土管樁，穿透力是其重要優(yōu)勢。實踐結果表明，在建筑工程中應用PHC 樁，其破裂率遠遠低于普通混凝土管樁，并且補救方式也十分簡單。

第四，PHC 樁使用成本低廉。與鋼樁相比，使用PHC 樁，可以節(jié)省40%左右的材料成本，究其原因，主要是PHC 樁的價格僅為鋼樁的1/3 或1/2。

第五，施工效率高，并且在實際施工階段不會產(chǎn)生過大的噪聲，有助于文明施工環(huán)境的創(chuàng)建［1］。

2 超高強預應力混凝土管樁(PHC 樁)施工技術

2.1 做好打樁準備

第一，選擇合適的樁錘。樁錘選擇的合理與否，與打樁質(zhì)量和效率存在密切的關聯(lián)，如果樁錘選擇不合理，會導致PHC樁頭部在貫入阻力的影響下而變形，無法到達設計標高。本工程施工單位在綜合考慮各種條件后，將蒸汽錘作為主要選擇，其重量為8t，適用于軟硬土層的打樁施工。

第二，選擇合適的樁架。實踐結果表明，打樁效率會受到樁架設置、安裝的影響。本工程施工單位考慮到工程所在地交通條件較差，故選擇了履帶行走式樁架，移動靈活，適用于多種交通條件，是該樁架的優(yōu)勢。

第三，樁位設置。施工單位在打樁前需要將工程所在位置的地質(zhì)和基礎情況作為依據(jù)，對打樁順序進行設計，并基于施工圖紙設置樁位。

第四，堆存吊運。一般情況下，PHC 管樁應設計兩個支點，同時確保吊點所處位置與設計要求相符。在存放管樁時應使用木墊，避免管樁在外力的影響下?lián)p壞。此外，在吊運階段，還要采取有效的措施，保護管樁安全。

第五，確定管樁齡期。管樁制造成型和施工的間隔時間應盡量延長，只有確保混凝土強度達到設計標準后方能運輸至施工現(xiàn)場。因此，在打樁時施工單位應遵循先進場樁先打的原則。

第六，檢查修正。在打樁之前，需要對施工現(xiàn)場存放的PHC 樁進行全面檢查，在發(fā)現(xiàn)缺陷樁后應及時更換，同時還要清理樁兩端以及附著在樁身的污染物。

2.2 打樁技術措施

常用的打樁技術措施有如下幾種：

第一，插樁。樁體被打入后，如何修正樁的角度屬于施工難點，為規(guī)避可能會出現(xiàn)的樁位偏差，在插樁時必須保證安裝位置的準確性。尤其是第一節(jié)管樁的插入位置和方向的準確性更是重中之重。在插入初期應輕輕打下，仔細檢查，在發(fā)現(xiàn)偏差后應做好修正，如果偏差較大，可拔出重新打入。在進行PHC 管樁垂直度校核時，可以將垂直角作為方法，簡言之，就是利用兩個方向的經(jīng)緯儀，促使導架始終保持垂直狀態(tài)。目前，調(diào)整PHC 樁的方法有樁機導架旋轉、滑動和停留。值得注意的是，經(jīng)緯儀設置的位置，不能被打樁所影響，應通過頻繁調(diào)平，使其長期保持在垂直狀態(tài)；

第二，捶打。本工程地層相對較軟，在初打時可能會嚴重下沉，針對這種情況，施工單位在打樁時，應采取低提錘，輕打下的方式，伴隨著沉樁加深，樁體下沉速度必然會有所下降，此時，可適當增加起錘的高度。在整個打樁階段，應確保樁錘、樁帽和樁身位于同一軸線，如有特殊需求，需要調(diào)整樁錘和樁架導桿方向，使其與樁身方向保持一致。在捶打階段，應避免管樁受到偏心捶打，究其原因，主要是在受到偏心捶打后，管樁容易彎曲。如果管樁難以下沉，需要對落錘是否存在傾斜偏心現(xiàn)象進行檢查，重點檢查樁墊樁帽是否符合捶打需要。如果與需要不符，及時更換即可。在打樁過程中必須遵循連續(xù)性原則，以降低打樁的難度。

第三，接樁。在接樁時應確保接樁節(jié)和原樁節(jié)軸線相同，并提前清理施焊面的污染物。在下節(jié)樁樁頭與地面的距離為1.2m 左右時，焊接接樁方能進行。在接樁過程中，可以將導向箍安裝到下節(jié)樁頭處，其目的在于引導新接樁節(jié)。在上節(jié)樁的方向找正后，需通過焊接的方式，固定上節(jié)樁，之后方能將導向箍拆除。此外，施工單位需要讓具有從業(yè)資質(zhì)和豐富工作經(jīng)驗的焊工進行管樁焊接，在進行第一層焊接時，可以增加電流，使烙深增加。如果以手工焊接為主，需要使用合適的焊接條，從而保證焊接的質(zhì)量。

第四，送樁。施工單位想要將管樁打到設計標高處，需要借助送樁器的力量，以本工程為例，本工程所采用的送樁器由鋼板制作，其長度為4m。在設計送樁器過程中應遵循如下原則：打入阻力不宜過高、容易拔出、能夠向PHC 樁傳遞沖擊力、可多次使用［2］。

第五，沉樁。在沉樁過程中需要對沉樁速率進行控制，在同一樁臺或相近地點的沉樁數(shù)量不得超過8 根，與此同時，加強對周邊地面沉降情況的檢測。

2.3 PHC 管樁和基礎底板連接技術

為有效防止基礎上浮，并確保基礎和樁基整體協(xié)同施工，在綁扎基礎鋼筋之前，施工單位采取了有效的施工技術，使管樁與基礎之間的連接質(zhì)量得到保證。在土方開挖接近設計標高后，管樁會露出，施工單位應組織施工人員及時清理其中的污染物，然后使用木夾板進行底模的制作，并通過鐵絲使其在孔內(nèi)懸浮，在綁扎鋼筋時必須遵循技術規(guī)定，同時灌注強度為C40 的混凝土，在這一過程中，施工單位可根據(jù)自身需求，在混凝土中摻加適量的膨脹劑。此外，管樁錨筋和基礎底板鋼筋應該在鋼筋綁扎的同時焊接。

2.4 試壓樁

本工程施工單位為確保施工質(zhì)量，通過單樁豎向抗壓靜載試驗的方式，對單樁承載力進行檢測。本次試驗所選擇的PHC樁為三組，第一組由1 根試樁和6 根錨樁組成；第二組由1 根試樁和4 根錨樁組成；第三組由1 根試樁和4 根錨樁組成。而每組預加荷載分別為6200kN、5000kN 和4000kN。

2.5 試驗結果分析

本次試驗的試驗對象，均為施工中所用的工程樁，首先是第一組試樁，在荷載增加至4960kN時，60min后，試樁快速沉降，其速度為16.67mm/h，試樁總沉降量超過38mm，由于地基被破壞，故試驗停止，依據(jù)試樁曲線，得知第一組試樁的極限荷載為4340kN；第二組試樁在荷載增加至5000kN 時，45min 后沉降量顯著上升，其速度為15mm/h，總沉降量超過36mm，地基遭到破壞，試驗停止；第三組試樁預加荷載為4000kN，但在達到預加荷載后，發(fā)現(xiàn)樁體較為穩(wěn)定，于是加到4800kN，在保持穩(wěn)定后停止增加，故得知試樁極限荷載為4800kN，將試驗結果作為依據(jù)，對其特征值進行統(tǒng)計，公式如下：

單樁豎向極限承載力標準值為4574kN，與設計要求相符。

3 結論

綜上所述，PHC 管樁相較于普通管樁而言，具有諸多方面的優(yōu)勢，因此受到了建筑行業(yè)的關注，但在實際施工階段，為確保打樁質(zhì)量，建議施工單位做好打樁前的準備工作，實施標準的打樁技術措施，并通過試驗的方式，對試樁極限承載力標準值進行明確。