淺析軟弱土地質(zhì)條件下預(yù)應(yīng)力管樁施工質(zhì)量控制的措施

萬濤

陜西建工集團(tuán)有限公司 陜西 西安 710003

隨著我國經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，城市化建設(shè)也迅速發(fā)展起來，預(yù)應(yīng)力管樁在建筑、港口、路橋以及碼頭等工程項(xiàng)目中都有廣泛的應(yīng)用，這種技術(shù)施工工藝比較簡單，對地基承載力具有較高的可靠性，施工周期比較短、成本低的特點(diǎn)。盡管預(yù)應(yīng)力管樁是一種穩(wěn)定且質(zhì)量較好的基礎(chǔ)，但是對于地質(zhì)條件復(fù)雜的地區(qū)在施工時極易發(fā)生影響質(zhì)量的缺陷，尤其是對軟弱等復(fù)雜地質(zhì)條件下預(yù)應(yīng)力管樁的施工分析和研究，在我國缺少相應(yīng)的研究。

1 預(yù)應(yīng)力管樁概述

預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)是由擠土或是半擠土構(gòu)成的樁基，能夠?qū)⒔ㄖ锖奢d傳輸?shù)降鼗囊环N抗彎、抗壓性受力桿件。預(yù)應(yīng)力管樁的樁身強(qiáng)度大，耐錘擊，穿透力和成樁質(zhì)量比較強(qiáng)，成本低，性價(jià)比高，施工速度和效率都比較高，布樁容易，地質(zhì)條件具有較強(qiáng)的適應(yīng)力，運(yùn)輸和吊裝也比較便利，施工快速，時間短，成樁質(zhì)量監(jiān)測方便[1]。但是，預(yù)應(yīng)力管樁施工也存在一些缺點(diǎn)，采用的柴油錘噪聲比較大，振動也相對激烈，擠土效應(yīng)比較好，送樁長度有限，深基坑開挖之后余量截去的比較多，不適合應(yīng)用在孤石和障礙物多的地方、堅(jiān)硬隔層地區(qū)、石灰?guī)r和軟塑層突變堅(jiān)硬層等地區(qū)，其次在軟弱土地質(zhì)條件下施工，容易造成樁位偏差較大的情況。

2 淤泥地質(zhì)條件下預(yù)應(yīng)力管樁施工分析

2.1 工程概況

肇慶華僑城文化旅游科技產(chǎn)業(yè)小鎮(zhèn)（一期）項(xiàng)目，根據(jù)地質(zhì)勘察資料發(fā)現(xiàn)，該施工場地全是淤泥質(zhì)土，根據(jù)設(shè)計(jì)要求需要換填石渣平均厚度1.15m。從基層開挖到承臺底距離大約在4.6-6.5m之間，本工程采用的樁基礎(chǔ)施工技術(shù)為預(yù)應(yīng)力管樁施工，樁頂標(biāo)高下平均14.5m處于淤泥層，靜壓機(jī)在換填的石渣上面行走，以確保預(yù)應(yīng)力管樁成樁質(zhì)量。

2.2 施工技術(shù)

本工程基礎(chǔ)中的預(yù)應(yīng)力管樁型號為PHC-400AB-95，樁端持力層在微風(fēng)化巖，每個樁的承載力≥2000KN，樁機(jī)選擇的是液壓式靜壓機(jī)，其在壓樁作業(yè)時不易損壞樁頭，噪聲較小、無振動沖擊，對周圍環(huán)境和建筑物影響較小，在壓樁過程中可從壓力表直接讀出樁的承載力。

施工流程為：（1）管樁就位之后，先校準(zhǔn)樁架，之后在校準(zhǔn)管樁垂度。第一節(jié)管樁對樁身垂度進(jìn)行校準(zhǔn)尤其重要。校樁垂度采用的是2個方向的經(jīng)緯儀，能夠保證樁身垂度，樁錘度偏差需要低于0.1%。（2）利用全站儀調(diào)整樁位，樁位偏差不大于100mm。（3）接長管樁時，上一節(jié)的樁段樁頭超過了地面0.5-1.0m范圍，下一節(jié)的樁頭設(shè)置了導(dǎo)向箍，上下節(jié)的管樁處于順直樁頭，偏差低于2mm，樁節(jié)彎曲最大不可超過20mm。清洗干凈上下端板的表層，采用坡口刷將金屬光澤露出來。二氧化碳保護(hù)焊的焊接層數(shù)需要超過3層，焊縫持續(xù)、飽滿且經(jīng)過自然冷卻8min之后能夠再次進(jìn)行施工。（4）靜力壓樁，當(dāng)樁端深入到持力層并且樁機(jī)上的壓力儀表盤可以讀出單樁承載力到2000kN時，單樁施工完成（5）按照建筑地基技術(shù)規(guī)范等要求試驗(yàn)、檢測樁的抗壓靜載能力以及低應(yīng)變能力。

3 淤泥地質(zhì)條件下預(yù)應(yīng)力管樁施工質(zhì)量問題及其控制措施

3.1 質(zhì)量問題

預(yù)應(yīng)力管樁施工過程中的質(zhì)量問題體現(xiàn)在管樁本身質(zhì)量和工程質(zhì)量問題。

一、施工前，施工人員會選擇質(zhì)量好的預(yù)應(yīng)力管樁，但是管樁在設(shè)計(jì)制造時存在一些問題，有些工廠制造工藝比較落后，形成的成品比較粗糙，焊接可能存在質(zhì)量缺陷。或是管樁所使用的鋼筋材料比較差，導(dǎo)致管樁容易斷樁，有些樁基是手工綁扎，導(dǎo)致鋼筋直徑小，樁基預(yù)應(yīng)力下降，對預(yù)應(yīng)力管樁質(zhì)量產(chǎn)生了嚴(yán)重影響[2]。

二、管樁樁位偏差大是施工問題的主要原因。測量時，施工人員在放線測量上存在誤差，同時由于軟弱土地基，導(dǎo)致樁基存在較大偏差和位移。另外，設(shè)計(jì)人員有所忽視施工地質(zhì)情況，并未清除地底石塊，施工時，這些石塊會影響預(yù)應(yīng)力管樁施工，甚至?xí)速M(fèi)資源。

3.2 控制措施

3.2.1 施工前準(zhǔn)備工作

首先，對管樁樁位圖進(jìn)行編號，再將其發(fā)放至施工單位，施工之前需要對預(yù)應(yīng)力管樁質(zhì)量進(jìn)行檢查，重點(diǎn)對混凝土抗壓強(qiáng)度合格情況進(jìn)行檢查，并檢查管樁的裂縫、樁身彎曲度等。若是管樁不符合要求則需要立即退回，并把握好原料進(jìn)場質(zhì)量。把控施工管樁質(zhì)量，起吊管樁時需要保證起吊平穩(wěn)，管樁樁身不會受損。因此，只要要安排2根觀察樁機(jī)前后，確保樁身不會受損[3]。壓樁前先放樣，并仔細(xì)核對基準(zhǔn)坐標(biāo)，使測量放樣進(jìn)準(zhǔn)，保證無誤差，進(jìn)而實(shí)行壓樁。

3.2.2 控制樁體施工

1.選擇樁機(jī)、樁錘和樁帽，監(jiān)控樁機(jī)性能。首先，在不限制噪聲的地方，了解地質(zhì)條件和周邊環(huán)境情況下優(yōu)先使用具有較強(qiáng)穿透力的錘擊樁機(jī)，在對環(huán)境噪聲有限制區(qū)域和周邊建筑緊密的情況下采用靜力壓樁機(jī)。其次，柴油錘爆發(fā)力和能量大，工作效率高，錘擊作用時間長，隨著樁端阻力自動調(diào)整落距，人為控制因素少。柴油錘油門分成4擋，若是錘子選擇合理，一般只用到2擋，此時樁不容易被打碎，錘也不容易被損壞，并做到重錘低擊。對于特殊地質(zhì)要慎重選錘，若是持力層薄則可以使用低能量樁錘，避免被擊穿，若是穿越厚度超過5m的密實(shí)砂層或強(qiáng)風(fēng)化層，則應(yīng)該使用高能量樁錘，并采取低擊方法，避免由于樁錘能量低導(dǎo)致錘擊次數(shù)比較多。施工時，需要對柴油錘器官密封性進(jìn)行仔細(xì)檢查，防止由于漏氣、漏油導(dǎo)致沖擊能量受到影響，誤判收錘標(biāo)準(zhǔn)。最后，合理選擇樁帽和樁墊，在樁頭上套上樁帽筒，內(nèi)徑不可過大或過小，大小樁徑最好為2-4cm，深度最好在30-40cm。樁帽和錘的墊層最好選擇豎向硬木或是鋼絲繩填滿，厚度在15-20cm之間。樁帽和樁頂墊層最好選擇麻袋、紙墊、木夾板等材料，通過錘擊壓縮之后厚度最好在120-150mm之間，并及時檢查更換，避免樁頭破碎，可以增強(qiáng)貫入能力。

2.要對樁位和樁頂進(jìn)行嚴(yán)格控制。壓樁之前要及時平整處理施工場地，清理明暗河雜填土、淤泥，根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行回填，使其能夠符合壓樁機(jī)移動需求，若是場地不夠平整，則需要設(shè)置墊板，確保壓樁機(jī)底盤平衡。若是建筑物基礎(chǔ)采用的是大范圍預(yù)應(yīng)力管樁，打樁方向從中間到兩側(cè)對稱。根據(jù)實(shí)際施工采用的填土，為了能夠避免打樁機(jī)移動時導(dǎo)致斷樁現(xiàn)象，需要在基礎(chǔ)周邊預(yù)留打樁機(jī)回返余地，通常從單側(cè)進(jìn)行。施工時，還需要對壓樁數(shù)進(jìn)行控制，以便釋放土體中的孔隙水壓力，避免土體過度隆起。沉樁時，需要嚴(yán)格監(jiān)控樁位和樁頂標(biāo)高，及時調(diào)整不當(dāng)之處[4]。管樁在沉樁之后，樁頂標(biāo)高在超過設(shè)計(jì)標(biāo)高時需要進(jìn)行截樁。

3.保證焊接質(zhì)量。管樁樁基中的接頭質(zhì)量十分重要，其使用的是二氧化碳保護(hù)焊的焊接技術(shù)。首先對樁頭的雜物、淤泥等清除，清理好連接部位后，將樁位對接，2個焊工在拼接部位焊接，焊縫必須飽滿、持續(xù)，并做好防腐作業(yè)。為了保證裝樁接頭和樁靴焊接質(zhì)量，預(yù)制樁長度超過時，管樁樁基質(zhì)量保障是接頭質(zhì)量，都是使用鋼端板焊接法。每段管樁沉管之后需要對接樁段，對接口管段的預(yù)埋鋼箍做好除銹處理，并清理好連接位置上的油污、水分等，并注意焊條質(zhì)量，并在拼接部位又2個焊工對稱環(huán)焊，焊縫需要實(shí)現(xiàn)飽滿連接，并進(jìn)行防腐工作。管樁中心線與其拼接管樁的中心線之間不可超過2mm偏差，焊接之后自然冷卻焊縫，避免深用水冷卻或是立即施打。嚴(yán)格控制好樁靴焊縫，可以采用地面平放的樁翻身方法確保周邊焊接牢固，否則會導(dǎo)致施打脫落，破壞樁的性能，影響樁端承載力。

4.連續(xù)跟進(jìn)沉樁過程，不可中途停歇。預(yù)應(yīng)力管樁在沉樁時，其周邊土體急速擠壓會導(dǎo)致土中孔隙水壓迅速上升，抗剪強(qiáng)度降低，樁身容易下沉，但是若是中途停歇隨著時間推移會導(dǎo)致孔隙水壓力逐漸消失，土體固結(jié)，抗剪力恢復(fù)甚至增強(qiáng)，此時沉樁工作難度增加，對此，在進(jìn)行錘擊或靜壓沉樁時需要避免中途停歇，持續(xù)沉樁。

5.靜壓送樁。靜壓管樁至持力層，同時，可以通過樁機(jī)壓力儀表盤讀出單樁承載力。

6.根據(jù)勘察報(bào)告選擇樁型，明確打樁控制指標(biāo)。在第一根試裝打進(jìn)時需要予以重視，并到現(xiàn)場查勘打樁情況，對勘察資料準(zhǔn)確性進(jìn)行檢查。為保證打樁成功率，需要進(jìn)行原位試驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)際打樁結(jié)果記錄好地層變化和厚度，根據(jù)打樁記錄對地質(zhì)勘察資料進(jìn)行驗(yàn)證。

7.沉樁時，需要注意施工放樣后檢查軸線、基線、管樁樁位、軸線和樁位間關(guān)系等。此外，因?yàn)槭┕D土效應(yīng)會導(dǎo)致地面變形，導(dǎo)致樣樁被拔出，障礙物清除后再進(jìn)行壓樁。壓樁時，嚴(yán)格控制施工流程，調(diào)平壓裝機(jī)機(jī)身。把握好壓樁和接樁過程，并在壓樁前選擇低速壓入，避免地面障礙物導(dǎo)致樁位便宜，若是出現(xiàn)硬土層則需要加大力度穿過土層之后再降壓，避免樁身拉應(yīng)力過大。此時，需要注意壓力數(shù)值變化，接樁時下接樁超過地面0.5-1m標(biāo)準(zhǔn)后停止壓樁，對下節(jié)樁身完好性進(jìn)行檢查，并將樁身雜物清理好，之后起吊對接，上下裝中心保持對齊，對上節(jié)樁垂直度進(jìn)行校正，可以在其中使用薄鐵片對接。

4 結(jié)束語

綜上所述，在軟弱地質(zhì)條件下，為了提高預(yù)應(yīng)力管樁施工質(zhì)量，需要認(rèn)真審核施工圖紙，制定施工流程，做好準(zhǔn)備工作，并制定好施工問題處理措施。在軟弱地質(zhì)條件下，預(yù)應(yīng)力管樁施工時采用開挖換填、鋪鋼板、硬化部分場地等措施以保障成樁質(zhì)量，嚴(yán)格規(guī)范施工技術(shù)，不斷提高預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)。