淺談部分實心預應力混凝土管樁的生產工藝與施工質量控制

孫 增

（徐州經濟技術開發區住房和城鄉建設局，江蘇 徐州 221000）

0 引言

預應力離心混凝土管樁是在預制工廠采用高強等級混凝土、高強度鋼絞線為原材料，并經過施加預應力、離心成型等工藝生產而成的預制樁，其具有單樁承載力高、施工速度快、成樁質量可靠、綠色環保等特點［1-3］。近些年來，隨著建筑市場的規模化、規范化以及人們對環保意識、工程質量、工程造價等要求越來越高，促使預應力離心混凝土管樁在建筑樁基工程、深基坑工程、港口工程等建設中被大量使用和推廣。但由于近年來各建（構）筑物朝著高、大、深等不斷發展，建筑設計對于預應力管樁基礎的要求在性能方面都在不斷地提高，一些傳統預應力管樁因抗拔承載力較低、抗裂性能差、接頭施工質量難以保證等質量缺陷凸顯［4］，導致部分地區限制預應力管樁用于抗拔樁，甚至廢止抗拔樁的地方省標圖集、規程。

為滿足工程需要，解決預應力管樁抗拔、抗裂、接頭連接以及現場施工質量等遇到的問題，各省標圖集及企標圖集也都開始圍繞上述問題開始采取一些措施，總體來說都是通過一些新的技術創新做一些傳統樁的改進。

目前，改進措施比較多的抗拔樁有部分實芯預應力離心混凝土管樁和全實芯預應力樁，其中部分實芯預應力離心混凝土管樁在江蘇地區推廣比較多，目前已推出企業標準圖集［5］。筆者通過多次了解生產工藝以及在施工現場和各相關建設責任主體單位溝通，針對部分實芯預應力離心混凝土管樁的生產工藝和施工質量控制進行總結和探討。

1 生產工藝

1.1 管樁生產工藝控制要點

部分實芯預應力離心混凝土樁的生產工藝和普通預應力管樁一樣，都是通過施加預應力、離心工藝成型，其工藝流程大致為墩頭→滾焊→編籠→裝模→下料→合模→離心→樁頭澆筑混凝土→高壓蒸養，其控制要點如下。

1）端板厚度必須按照圖集制作，滿足張拉要求。

2）生產管樁的原材料，包括水泥、砂、石、水及外加劑等，必須嚴格按照設計要求的配比進行配置，應采用電子計量自動配料，避免人工手動電子稱重出現誤差，防止成樁內壁露石或缺料以及樁身強度不高。

3）樁身箍筋加密區間距及加密區長度，在生產過程中由于生產管理和工人不細心容易達不到圖集要求。

4）管樁的預應力張拉主要通過液壓張拉，直接影響管樁的物理力學屬性，應嚴格檢定壓力表的精度，選用抗震較好、精度及穩定度較高的油溫壓力表，確保張拉力的準確性，避免在張拉工序出現質量問題。

1.2 部分實芯預應力管樁產品特點

樁與承臺的連接方式已在相關圖集中有明確說明，常用的方式有管樁孔內填芯。孔內填芯能夠增強其與管樁內孔的粘結力和摩擦力，孔內鋼筋錨入承臺內，并采用膨脹混凝土填充樁孔，確保承臺與管樁形成可靠的整體，保證樁頭不會移位脫落。施工步驟主要是人工清孔→編扎鋼筋籠→人工混凝土填芯。作為抗拔樁時，填芯質量非常重要，但普通預應力管樁樁芯內壁強度較低，且表面光滑，加上施工后埋入的泥土難以清理干凈，易造成填芯承臺與樁頭分離脫落。

為解決上述問題，部分實芯預應力離心混凝土管樁采用預填芯生產工藝，在生產廠家離心成型后根據設計要求對端部進行工廠預填芯高壓蒸養一次成型，為滿足設計要求，對填芯部分的混凝土強度和密實度嚴格把控。

圖1 管樁與承臺連接大樣（單位：mm）

在樁與承臺連接方面，部分實芯預應力離心混凝土管樁采用預應力鋼棒作為管樁與基礎承臺的連接鋼筋，通過六角頭穿芯孔螺絲鎖定于端板上的張拉孔，可以直接擰六角螺絲使鋼棒固定，如圖 1 所示。因填芯采用工廠化生產，填芯質量極大提高。另外，減少了現場填芯施工工序，提高了施工進度，降低了施工質量問題，特別是作為抗拔樁時，樁基抗拔承載力有了保證。

2 施工質量控制

2.1 管樁施工流程

預應力管樁施工包括錘擊施工工藝及靜壓施工工藝，錘擊管樁因噪聲較大，在大部分城市建設中已經限制使用［6］。靜壓管樁噪聲低、無振動、無污染，可以 24 h 連續施工，應用范圍更廣，所以靜壓樁機施工實用性更強。預應力混凝土管樁靜壓施工工藝主要流程如圖 2 所示。

圖2 施工工藝流程

2.2 部分實芯預應力管樁施工要求

在靜壓機施工之前，要檢查樁身的完整性及外觀質量，對于不合格個樁要做出明確標識。施工時要注意把有灌芯的一頭放置頂部，并檢查樁頂端板的水平度以及張拉孔是否進行保護。壓樁作業時應詳細記錄樁身每下沉 1 m 所對應的油壓值。當樁身下沉至設計標高或者當油壓值達到兩倍設計荷載值時，應記錄最后三次穩壓時所對應的貫入度。

2.3 施工質量通病與控制措施

2.3.1 樁身開裂

樁身下沉時突然傾斜錯位，而樁尖處地質條件未改變，且貫入度遞增，油壓值突降甚至油壓機臺抖動，可能是出現了樁身開裂的情況，主要原因如下。

1）管樁在工廠制作過程中，樁身彎曲度不滿足規范要求，沉樁作用時樁身出現傾斜彎曲情況。

2）沉樁過程中樁端遭遇障礙物，如大塊堅硬碎磚、孤石等，會導致樁尖偏移。

3）沉樁過程中垂直度控制不夠，出現樁身偏移，對樁身糾偏后導致樁身彎曲變形。

4）管樁接樁時，相鄰樁軸線存在偏差，導致樁身曲折。

5）在管樁制作過程中，混凝土強度未達到規范要求，在堆放、吊裝、運輸過程中樁身出現裂縫或斷裂情況未被發現。

為解決管樁樁身開裂問題，應采取如下預防措施。

1）沉樁作業前可逐樁勘探，對樁位下存在的障礙物應清理干凈。沉樁前應對樁構件進行檢查，若樁身彎曲超過規定（L/1 000 且≤20 mm）或樁尖不在樁中心線上，不應使用。

2）在沉樁過程中，如發現管樁不垂直時應及時糾正。如管樁壓入一定深度后產生嚴重傾斜時，不應采取移架的方法來校正。兩節管樁接樁時，應將上下兩節樁接頭調整至同一軸線上，應嚴格按照規范操作執行。

3）在管樁堆放、裝運過程中應嚴格執行相關規定，如發現樁開裂超過有關驗收規定時，嚴禁使用。

2.3.2 沉樁不達標

管樁施工的最終控制標準一般是以絕對標高為主、壓樁力為輔。但因各種因素往往導致沉樁達不到設計的控制要求。沉樁不達標的主要原因包括以下幾方面。

1）勘探點深度、間距不夠，未全面查明場地工程地質條件，尤其是對持力層變化比較大的區域，未加密布置勘探孔，致使設計采用的持力層或設計管樁樁長有誤。

2）勘探成果主要以探勘孔作為依據，往往是以點帶面，對局部硬夾層、軟夾層不可能全部了解。在復雜的工程地質條件下，甚至存在地下障礙物，如大塊石頭等，如壓樁施工時遇到這種情況，就很難達到設計要求的施工控制標準。

3）由于地層條件的復雜性，即使相同土層，各項物理力學指標也會有很大的變異性，如樁持力層變異性較大，會有下沉困難的現象。

為解決沉樁達不到設計要求的問題，可采取如下預防措施。

1）在勘察階段，應詳細查明工程地質情況，如地質條件變化比較大，應增補勘探孔，必要時應作補勘，正確選擇持力層或標高。

2）根據場地工程地質條件情況，合理地選擇施工方法、壓樁順序及相應的持力層。

2.3.3 樁頂偏移

在管樁沉樁進程中，相鄰的樁會產生水平向位移或樁身上浮現象。產生樁頂偏移的主要原因如下。

1）管樁進入土層后，遇到堅硬障礙物，致使樁尖擠向一側。

2）接樁施工時，相接的兩節樁不在同一中心線上，產生了曲折。

3）管樁布置較密、樁間距較小，且土層飽和、密實度較大時，在沉樁時土體被擠密而向上隆起，相鄰的樁被推向一側或浮起。

4）在軟土地層中，施工較密集的群樁時會產生超靜水壓力，由于超靜空隙水壓力消散較慢，沉樁引起的超靜孔隙水壓力把相鄰的樁推向一側或浮起。

為解決樁頂偏移的問題，應采取如下工程措施。

1）沉樁作業前可逐樁勘探，針對樁位下存在的障礙物應清理干凈。沉樁前應對樁構件進行檢查，若樁身彎曲超過規定（L/1 000 且≤20 mm）或樁尖不在樁縱軸線上，不得使用。

2）在穩樁過程中，如發現管樁垂直度不滿足要求，應及時糾偏。上下兩節樁接樁時，應調整至同一中心線上，并嚴格按照相關規范操作進行接樁。

3）應在沉樁完成一定時間后，再進行基坑開挖，具體時間應結合實際地質情況、基坑開挖深度、面積、樁密集程度以及孔隙水壓力消散情況具體確定。

3 管樁與承臺施工質量控制

在所有樁施工完畢且靜載結束后需要開挖時，宜逐層均勻進行，樁周土體高差不宜超過 1 m。注意保持臨時開挖邊坡土體的穩定，邊坡頂部周邊不得堆土或堆放其他重物等。

部分實芯預應力離心混凝土管樁與承臺連接方式為連接件機械連接，是采用預應力鋼棒作為樁與基礎承臺的連接鋼筋，通過六角頭穿芯孔螺絲鎖定于端板上的張拉孔，可以直接擰六角螺絲使鋼棒固定。這就要求連接件的抗拉值及抗剪性能滿足設計要求，每個項目應根據設計要求在連接件進場之前要求廠家提供相應的原材檢測報告及成品件的型式檢測報告，并進行抽樣送檢。

在使用連接件與承臺連接時應先檢查端板張拉孔的完好，并通過人工輔助清理干凈，通過扳手擰緊螺絲使鋼棒固定，且必須擰緊使鋼棒墩頭頂緊在樁內混凝土頂面上，確保鋼棒不松動。

4 結語

1）部分實芯預應力離心混凝土管樁采用預填芯生產工藝，可以提高填芯質量，減少現場填芯施工工序，提高施工進度，降低施工質量問題，保證樁基抗拔承載力。

2）與一般空心 PHC 管樁相比，部分實心預應力離心混凝土管樁能有效減少現場施工工作量、縮短工期、降低工程造價，而且符合當前的施工環保要求，具有推廣價值。

3）預應力管樁可采用靜壓施工，噪聲低、無振動、無污染，可以 24 h 連續施工，應用范圍更廣，實用性更強。

4）應保證部分實芯預應力離心混凝土管樁的生產質量控制，熟悉管樁施工流程、熟悉靜壓施工、施工要求以及施工質量通病及防止措施，才能提高管樁施工水平。