橋梁大直徑PHC預(yù)制管樁基礎(chǔ)施工工藝及注意事項分析

文/吳正華

1 工程概況

安徽省淮南市淮上淮河大橋Ⅲ標(biāo)段位于淮河北側(cè)淮南市潘集區(qū)高皇鎮(zhèn)境內(nèi)，主要為淮河大橋北岸引橋工程。由于PHC 管樁具有施工速度快、工期短、施工質(zhì)量可靠以及環(huán)境污染小等優(yōu)勢，安徽省交通規(guī)劃設(shè)計研究總院以本項目為依托進(jìn)行了PHC 管樁規(guī)?；瘧?yīng)用。

本標(biāo)段PHC 管樁設(shè)計直徑為1m，樁長約21～26m（分兩節(jié)預(yù)制、運輸），樁身混凝土強度等級為C80，單樁豎向承載力特征值為1950kN，水平承載力特征值為200kN，設(shè)計要求采用打入法施工。

2 國內(nèi)發(fā)展情況

管樁生產(chǎn)方面：目前，國內(nèi)有管樁生產(chǎn)企業(yè)近500 余家，但是由于各個企業(yè)之間管理水平差異很大，最終反應(yīng)在產(chǎn)品質(zhì)量的差異性也很大，部分小企業(yè)管樁根本達(dá)不到橋梁管樁設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的要求。

施工工藝方面：相對于日本等發(fā)達(dá)國家，國內(nèi)管樁施工仍然以錘擊和靜壓施工為主。

3 解決關(guān)鍵技術(shù)的具體措施和技術(shù)方案

3.1 廠家的確定

雖然，目前國內(nèi)PHC 管樁生產(chǎn)企業(yè)較多，管樁的生產(chǎn)工藝也相對較為成熟，但是由于PHC 管樁是鋼筋混凝土制品，必然會存在一定的鋼筋混凝土質(zhì)量通病問題。為確保進(jìn)場PHC 管樁質(zhì)量可控，我們必須要擇優(yōu)取生產(chǎn)廠家。本項目經(jīng)過多方考察，最終選擇了建華管樁，建華管樁作為國內(nèi)PHC 預(yù)制管樁龍頭企業(yè)，施工質(zhì)量和產(chǎn)能都能滿足要求[1]。

3.2 PHC 管樁運輸方案的確定

根據(jù)吊裝及運輸現(xiàn)狀，本項目預(yù)制管樁分兩節(jié)預(yù)制（單節(jié)12m 左右），又因單根管樁較重，采用水路運輸最經(jīng)濟(jì)。

本項目管樁船運照片

3.3 PHC 管樁錘擊設(shè)備的選用

由于國內(nèi)直徑Φ1000mm 的大直徑PHC 管樁使用較少，相應(yīng)能使用的柴油錘擊設(shè)備只有16t、18t、20t 等少數(shù)幾種機(jī)型。為方便后續(xù)施工，經(jīng)過設(shè)計討論，在設(shè)計試樁時，先采用16t柴油錘擊設(shè)備進(jìn)行試樁試驗，如試樁效果不理想，再更換較大錘擊設(shè)備；如試樁效果良好，后續(xù)采用18t、20t 的錘擊設(shè)備也能滿足施工要求，方便本項目機(jī)械選型。

3.4 設(shè)計試樁

因打入樁的不確定性，按照要求，正式施工前需要進(jìn)行設(shè)計試樁，其目的是檢驗管樁設(shè)計方案的合理性、樁基長度設(shè)計的合理性、地質(zhì)參數(shù)選取的合理性以及施工設(shè)備和終孔標(biāo)準(zhǔn)的確定。因設(shè)計試樁需要檢驗豎向和水平承載力，設(shè)計試樁需要按兩根一組進(jìn)行試樁（SZ-1、SZ-2 間距5m）。

試樁預(yù)壓情況

經(jīng)過設(shè)計試樁得到了本項目的最終停錘標(biāo)準(zhǔn)：

3.4.1 PHC1000（130）打入樁長25m，通過靜載檢測，單樁豎向極限承載力為4000kN，高于設(shè)計要求的3900kN，滿足設(shè)計要求。

3.4.2 采用錘重為16t，落距2m。砂土層最后三陣每陣平均貫入度為5～8cm，黏土層最后三陣每陣平均貫入度為8～16cm，可作為今后施工類似土層的終錘標(biāo)準(zhǔn)[2]。

3.5 施工過程控制

3.5.1 施工準(zhǔn)備

PHC 管樁插打前，施工人員將直徑1m 的圓形木板放在中心點上并用白灰圓圈作為樁位，以便PHC 管樁位置初步對中，然后根據(jù)樁位設(shè)置的4 個控制點（以樁位為中心點，十字拉線，引出4 個控制點），精確校核PHC 管樁偏位情況。插打前，在樁身上劃出以m 為單位的長度標(biāo)記，并按從下至上的順序標(biāo)明樁的長度，以便觀察樁的入土深度及記錄每米錘擊數(shù)[3]。

3.5.2 吊樁

由于1m 直徑的管樁每節(jié)重達(dá)10t 以上，打樁機(jī)只有在約5m 范圍內(nèi)才能起吊，所以前期需要嚴(yán)格規(guī)劃好管樁堆放點。管樁轉(zhuǎn)運堆放時，樁頭起吊點必須在樁架5m 范圍內(nèi)；管樁吊裝時，利用樁機(jī)上專門設(shè)置的起樁重鉤及卷揚機(jī)吊樁就位；樁起吊提升到垂直狀態(tài)后，將樁尖準(zhǔn)確的放在樁位上，然后緩緩施工將樁插入土中，在管樁入土0.5m 左右時，再次校正樁的垂直度，然后在管樁入土1.5m 左右位置，停止施壓[4]。在機(jī)架前，側(cè)呈90°的兩個方向，各距機(jī)架15m 左右處，架設(shè)兩臺經(jīng)緯儀，并檢查調(diào)直樁身垂直度。第一節(jié)管樁起吊就位插入地面時的垂直度偏差不得大于0.5%，并用長條水準(zhǔn)尺或其他測量儀器校正；如偏差過大，無法矯正，則需拔出回填重插。

3.5.3 沉樁

吊樁豎直度和偏位檢查符合要求后，開始啟動柴油錘沉樁，沉樁開始宜起錘空打、輕壓，待觀察到樁身、樁架、樁錘等垂直后，方可轉(zhuǎn)入正常施打。開始落距應(yīng)小，待入土達(dá)到一定深度且樁穩(wěn)定后（貫入度小于100mm/擊時），再將落距提高到規(guī)定高度施打（錘落距控制在2m 以內(nèi)）。

3.5.4 接樁

當(dāng)下段管樁頂距離地面0.8～1m 處時停止打樁，并進(jìn)行接樁。接樁前先采用鐵刷子清除雜物和鐵銹，保持上、下節(jié)樁端板清潔，另外坡口處應(yīng)刷至露出金屬光澤。焊接時，必須要求焊縫飽滿，對接完成后，需等15min 焊縫冷卻，再進(jìn)行錘擊施工[5]。

3.5.5 送樁

由于本項目PHC 管樁設(shè)計標(biāo)高為原地面以下2m 左右，為使管樁達(dá)到設(shè)計標(biāo)高，需要采用送樁器進(jìn)行送樁。送樁器用鋼管制作，長度一般比原地面至樁頂設(shè)計標(biāo)高的距離長50cm左右，并在送樁器上做明顯標(biāo)志。

3.5.6 收錘標(biāo)準(zhǔn)

打入樁采用樁長和貫入度雙控制，并以設(shè)計樁長為主，貫入度為輔。此外，貫入度需根據(jù)試驗樁的結(jié)果進(jìn)行確定（砂土層最后三陣每陣平均貫入度為5～8cm，黏土層最后三陣每陣平均貫入度為8～16cm）。

現(xiàn)場垂直度和標(biāo)高觀測照片

4 結(jié)語

因PHC 管樁為成品預(yù)制管樁，在預(yù)制管樁預(yù)制質(zhì)量得到保證的情況下，按照上述工藝嚴(yán)格控制插打過程，進(jìn)而使成樁質(zhì)量滿足設(shè)計和規(guī)范要求。本項目3720 根管樁經(jīng)過檢測，都能達(dá)到Ⅰ類樁標(biāo)準(zhǔn)。另外，項目在施工過程中也遇到了一些施工問題，需要重點關(guān)注：

4.1 本項目3720 根管樁，共計7440 節(jié)管樁，在進(jìn)場驗收質(zhì)量檢查過程中，發(fā)現(xiàn)2 根端頭板處空洞、15 根縱向裂紋情況，并要求廠家全部更換。

建議：再專業(yè)的PHC 管樁預(yù)制廠家，也很難能完全避免鋼筋混凝土質(zhì)量通病問題，因此項目部務(wù)必要做好現(xiàn)場質(zhì)量驗收工作。

4.2 關(guān)于錘擊樁振動影響范圍的確定

經(jīng)現(xiàn)場觀察，采用柴油錘打入法施工時，打樁機(jī)周邊50m 范圍內(nèi)明顯能感覺地面在震動。因本標(biāo)段標(biāo)尾距離居民房屋較近，為防止阻工事件，通過專業(yè)檢測公司檢測，得出錘擊樁施工安全控制距離為90m，即只能在距離結(jié)構(gòu)物90m 范圍外施工，后反復(fù)與業(yè)主、設(shè)計溝通，將標(biāo)尾261～298 號墩變更為Φ800mm 直徑管樁，并采用靜壓施工（由于目前國內(nèi)靜壓機(jī)最大只能施工Φ800mm 直徑管樁）。