預應力混凝土管樁施工技術應用

郭 婷，史全樂

（山西一建集團有限公司，山西 太原 030012）

0 引言

預應力混凝土管樁采用的技術是高性能的混凝土和預應力施工技術，在施工過程中，不論是選材還是技術支持，都比較專業(yè)，相對于灌注樁來說，其具有樁身短，價格低廉，可以靈活調整等特點。首先采用先張預應力和離心成型的工藝技術，通過蒸汽的養(yǎng)護而成，這是一種空心等截面圓筒體的施工材料。這種材料由于其性能比較好，具有很大的發(fā)展?jié)摿?，很多建筑市場以及建筑行業(yè)都會使用這種材料加工制作，以用于建筑、水利設施、橋梁建設等方面。單樁的承載力比較高，抗彎性能也比較好，作為預應力的主筋，其抗裂性性能都是比較好的，同時也可以適應復雜的環(huán)境變化發(fā)展。預應力混凝土管樁可以耐腐蝕，在一些地方的應用也是比較廣泛的，在現(xiàn)場比較狹窄，不利于施工的地方是比較有利的。預應力混凝土管樁施工的過程也是比較復雜的，涉及的因素也是比較多的，需要定位放線、喂樁、壓樁、對樁、接樁、送樁、成樁等一系列復雜過程，因此要選用比較優(yōu)質的材料進行。針對一些較厚的土層，以及特殊的地理地形，如果不采用適宜的方式，是沒有辦法保證完成施工的，因此，需要引進一些先進的技術和理念，采用預應力混凝土管樁進行施工。

1 管樁的特點

①承載力高，經濟指標高。本項目樁基采用靜壓式預應力管樁共185根，規(guī)格為φ500-AB-125，樁長19～27.5m，樁持力層為強風化巖層，樁端進入持力層深度不能少于0.5m；單樁豎向承載力特征值為1800kN；單樁抗拔力特征值為400kN；樁底C35細石混凝土封底，灌注高度2.0m，樁頂微膨脹C40混凝土1.2m高（加膨脹劑10%～15%）；②管樁抗彎性能好。使用的外部預應力主梁板為螺紋鋼筋，既具備高強度、低松馳的特性，且抗裂性好、抗折彎、耐熱性能優(yōu)異，貫入特性良好，可穿過大量砂層，因此能夠用于更多、更復雜的地質環(huán)境；③品質穩(wěn)定。鋼筋預制過程主要是采取工廠化的生產方法制造，方便地使用先進裝備、前沿技術，產品質量易控制、有保證，并便于檢測；④用途廣泛。單樁長度易于調節(jié)（可在5~14m范圍內調整長度），可選擇的適用范圍也更廣，在施工中安排布樁、接樁更容易，對變動大的地區(qū)適應性更強；⑤建造迅速，工期較短。管樁工程化生產，便于按需要進行供樁，現(xiàn)場施工人員的施工準備時間也可減少，可 穿插到其他的工序中同時施工；⑥有利于在現(xiàn)場建設文明。相較與注灌樁以及鉆孔樁，預應力混凝土在施工時基本沒有水，也沒有泥沙，混凝土污染也是相對輕微的，這是一種比較文明的現(xiàn)場建設；⑦經濟性高。綜合價格相對比預制的水泥方樁和鉆孔灌注樁都低廉，因此單位承載力價格也相對低廉，而且還比鋼管樁節(jié)約了大量的鋼筋。因此，預應力混凝土管樁從施工成本角度分析為最經濟也是最佳選擇的材料。

2 施工準備

（1）在管樁項目施工的前期，需要綜合考慮壓樁機的長度是否符合，成本預算的有限性，對管樁的形狀、重量、長度以及尺寸，截斷都需要及時考慮。在施工的現(xiàn)場，需要結合當時的具體情況，嚴格按照施工的要求進行，對當時環(huán)境的綜合考察，巖土的特性、土質的疏松情況、當?shù)氐臍庀髼l件進行綜合的評估和考察，選擇比較符合壓樁機的條件和預算選擇。本工程樁采用規(guī)格為φ500-AB-125的靜壓樁機具進行樁基作業(yè)，機具進場后，先自行操作調試，待符合要求后，再報監(jiān)理單位審核確認后投入工程使用。

（2）針對驗樁的要求，嚴格按照具體的情況進行驗收，管樁的驗收人員需要檢查產品的尺寸、批號、時間，以及產品的批號內容。每一個管樁都應該合格之后才可以投入使用，以免耽誤工程時間。

（3）堆積和倒運時，首先應該對不平整的現(xiàn)場進行調整，然后采用二點法對管樁進行支撐，在支撐的時候必須要求兩點在一個水平面。管樁堆放高度不得超過4級；當具備條件時最好單層，也要設置墊。堆放時按型號、尺寸分類，有助于降低在施工中出現(xiàn)錯誤的概率。

3 管樁沉樁施工

（1）施工準備，在交底工作完成后，樁機和材料進場。對進場的預制管樁進行驗收，不合格管樁退場。然后根據(jù)基點坐標進行樁位放線，管理人員及監(jiān)理對樁位進行復核。施工準備階段，在交底的工作結束之后，讓樁機和選用的材料進入，針對符合條件的管樁進行驗收，不符合的管樁退場，最后根據(jù)基點的坐標放置樁機的樁位線。

（2）測試人員放線入場后，首先對坐標系基礎加以檢查，以保證得到真實的測算初始數(shù)據(jù)結果。用極坐標法完成測算時，其所算出的極坐標數(shù)據(jù)結果則需要經過兩個檢定員加以復算無誤，后方能通過。利用南極坐標法開展測試，對日后的施工監(jiān)測起了作用。在引孔施工前和打樁過程中，在前方和側向二種方位用吊錘線組合經緯儀位置檢測樁的垂直。

（3）打樁施工具體施工方法：

①試樁：在正式擊樁澆筑之前，要澆筑好試樁，并利用試樁達到正式壓樁力所要求的有關控制數(shù)據(jù)，特別是要求送樁的壓力控制數(shù)值。

②樁機定位：將打樁裝置安放就地在所要引孔的施工樁位上，將樁段吊入打樁機的夾樁器內，并夾住該樁段，再連接樁尖，然后定位樁位，由負責的專業(yè)技術人員檢驗是否無誤，并請工程監(jiān)理人員認真審核后確定。

③預應力管樁吊載和插樁。預應力管樁起吊時采取二頭起吊法，在過程中應穩(wěn)定、輕放，以避免樁身受震動、碰撞、破損。樁點確定不放后，再將樁嵌入土中約50~100cm深，用靠尺和經緯儀測量并校正樁的垂直度，預應力管樁的垂直度首節(jié)誤差不能大于0.3%，符合規(guī)定后方可壓樁。

④壓樁：a.在開始施工時，對壓樁的施工地址需要提前進行綜合考察，然后根據(jù)施工地的目前的情況決定壓樁的順序，在此過程中應該盡量連續(xù)的工作，不要停止；b.針對管樁的樁身需要做好明確的登記和記錄數(shù)據(jù)，以便于在之后的工作中能夠觀察入土的深度；c.在初始階段，壓樁力速率不能過快，但可以依據(jù)地質報告中顯示的地質狀況合理選用壓樁力速率，一般選擇1.5~2m/min的速度。在施工打樁的初期階段，需要不定期和定期的觀察和測量管樁樁機的位移情況、垂直度等問題，對觀察到的一些數(shù)據(jù)進行記錄，包括壓力值，壓樁力的最大值不宜超過4800kN。

⑤接樁。在多節(jié)的管樁需要施工時，必須對多個部位進行焊接的連接，以便保證施工的順利。下節(jié)樁實施監(jiān)督后，露出地基約500~1000mm時就可以接樁工藝，接樁時上節(jié)樁段須做好順直措施，樁心錯位偏差在1mm內。設導向箍后可以確保上下樁節(jié)之間找平接直，鋼樁間距也用鐵塊縝密并連接緊密，在拆除導向箍之后，就必須按照分層對稱方式進行施工，并且每個鋼樁之間相接的接頭焊接焊縫不得低于二層，而且各個層次的焊縫接口也應當錯開，并且焊接過程要連續(xù)、圓滿，在敲除焊渣后不得有夾渣或氣洞等缺陷發(fā)生。施焊（采用CO氣體保護焊）完畢后應自動冷卻不低于3min后方可繼續(xù)進行監(jiān)督，冷卻期間嚴禁用水或焊好后立即施打。在接樁時，當焊完管樁之后，必須對施工的工程進行驗收，嚴格按照規(guī)定的標準，進行檢查驗收，在所有的工事合格之后，必須焊縫冷卻之后，在刷紅丹二度。管樁接頭鋼零件涂刷腐蝕耐磨涂層500μm。

⑥送樁。本工程樁基施工在地表進行壓樁，送樁深度為4~9m。當完成前一階段的接樁任務之后，就開始送樁的準備，用1mm的鋼板將管樁的頂口進行密封，做好準備工作之后進行送樁。送樁的過程要用專業(yè)的送樁器，目的是體現(xiàn)工程的精度，也是為了滿足送樁器的送樁深度使用。送樁時，主機的軸線要和樁體的軸線相吻合。按照提前計算的局部地基高度，測算和標記出送樁深度，并利用水準儀隨時跟蹤監(jiān)測，將樁端輸送至設計要求高度并詳細記載最終的壓力數(shù)值。送樁結束之后，必須將送樁的孔洞進行回填。完成這一階段的任務是為了進行下一步的施工，重新進行定位壓樁機，重復之前的步驟，以便于下一個樁機，可以對送樁孔洞進行回填。

⑦樁芯混凝土澆筑。樁基檢測施工完成后，往樁內填灌C35微膨脹混凝土。

（4）施工中的注意要點：①本工程擊樁工作應當連續(xù)完成，且同一條樁的中間間歇時間不得超過0.5h，并注意做好配樁準備工作，以防止送樁的深度超出規(guī)定要求；②預制管樁也需要經過檢查驗證，合格后方可施加適當壓力；③主軸線實測后要復測，符合規(guī)定后方可實行監(jiān)督；④壓樁力施工前，應清理雜質；⑤接樁工藝時，對接樁部位的雜物進行清理。

（5）施工誤差的注意。①樁位施放高度誤差不超過10mm，成樁的垂直度誤差也不超過1%；②樁的中心線誤差不得超過5m。

（6）控制要點：①樁位。施工前充分了解場地情況，應當將地下雜物清除干凈并回填穩(wěn)定干凈的素土、碾壓夯實后再進行施工；②垂直度。保證首段樁身的方向垂直，可以使用十字交叉法進行觀察，目的是盡早發(fā)現(xiàn)偏差；③接樁的焊接。焊縫質量，也是管樁施工質量管理的一項重點。焊縫前需清除鋼銹、泥污等，焊縫時要對稱、分層焊縫，這樣才可降低焊縫變形，并保持焊縫的均勻、飽滿，夾渣、氣洞等缺點不能存在，焊縫畢需自動制冷不低于8min，后方可持續(xù)施壓（CO氣體保護焊冷卻時間不低于3min），嚴禁使用水制冷或焊縫好立即施打；④成樁檢測。在樁基施工完成15d后，采用靜載試樁的辦法檢查樁的豎向承載力，采用樁基應力波反射法檢查樁的成樁質量。

4 結語

預應力混凝土鋼管樁的樁體硬度較高、抗彎性能好、單體承重、經濟成本是在所有樁類中較低等，貫入性能好，施工速度快，工期較短，綜合效益指標也好于其他樁式。經過對本項目的實施和研究工作，人們對預應力管樁的施工工藝有了更加深刻的認識。隨著預應力管樁的應用與發(fā)展，加上人們施工經驗的不斷累積，預應力混凝土管樁的施工技術也可能在施工中也存在一些問題和缺點，在之后不斷改進中將更加成熟，并提高產品質量，以及綜合技術方面更加健康發(fā)展。