PHC樁基礎(chǔ)在姜結(jié)石土層的應(yīng)用研究

汪道生

（江蘇建咨工程咨詢有限公司，江蘇南京 210003）

0 引言

隨著建筑行業(yè)新科技、新材料、新工藝的不斷應(yīng)用，PHC高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁經(jīng)過(guò)不斷實(shí)踐和改進(jìn)，以其優(yōu)異的使用功能、成熟的生產(chǎn)工藝、穩(wěn)定的質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)合理的施工成本、對(duì)周圍環(huán)境影響較小等特點(diǎn)在現(xiàn)代土木工程建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用[1]。為更好地控制PHC管樁基礎(chǔ)在姜結(jié)石土層的施工質(zhì)量和安全，本文結(jié)合工程實(shí)際，對(duì)施工程序和安全質(zhì)量控制進(jìn)行研究。

1 姜結(jié)石土層PHC靜壓管樁施工前質(zhì)量控制要點(diǎn)

1.1 姜結(jié)石土層及施工難點(diǎn)分析

該項(xiàng)目北側(cè)溫州路紅線距離基坑1.2～4.3m，西側(cè)希望大道紅線距離基坑0.7～4.3m，南側(cè)及東側(cè)均為河道，紅線距離基坑2.2～3.6m。根據(jù)地質(zhì)勘察單位的勘察報(bào)告，按其沉積環(huán)境、成因類型以及巖土的工程地質(zhì)性質(zhì)，自上而下分為7個(gè)工程地質(zhì)層：1層雜填土，以粘性土夾碎石為主，下部主要為松軟狀粉質(zhì)黏土，層厚為0.80～10.20m，層底標(biāo)高為-3.10～2.45m，全場(chǎng)分布；2層粉土夾粉質(zhì)黏土呈軟塑～可塑狀態(tài)，層厚為0.60～3.30m，層底標(biāo)高為-2.45～1.13m，全場(chǎng)大部分地段均有分布；3層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土含少量有機(jī)質(zhì)，壓縮性高，屬正常固結(jié)土，層厚為1.30～6.50m，層底標(biāo)高為-5.72～-1.90m，全場(chǎng)大部分地段均有分布；4層粉質(zhì)黏土夾粉土呈可塑～軟塑狀態(tài)，粉土呈稍密狀態(tài)，層厚為1.50～6.20m，層底標(biāo)高為-8.07～-6.49m，全場(chǎng)分布。5～7層粉質(zhì)黏土呈硬塑～可塑狀態(tài)，局部夾薄層為粉土或粉砂[2]，層厚為2.80～6.10m，層底標(biāo)高為-11.98～-10.43m，全場(chǎng)分布，其中，第7層夾有厚度約為0.4～0.8m的姜結(jié)石。

1#、2#、4#主樓樁基礎(chǔ)進(jìn)入7層粉質(zhì)黏土持力層8～10m不等，PHC樁基需要穿過(guò)姜結(jié)石層，到達(dá)設(shè)計(jì)要求的持力層。因姜結(jié)層分布不均勻，沒(méi)有規(guī)律，管樁在下沉過(guò)程中遇到姜結(jié)層時(shí)，樁身會(huì)因抱壓力受力不均勻?qū)е鹿軜秲A斜，上下管樁錯(cuò)位無(wú)法完成對(duì)接，樁位偏差超過(guò)規(guī)范要求無(wú)法繼續(xù)沉樁，造成施工進(jìn)度慢，施工成本高。成片堅(jiān)硬的姜結(jié)石會(huì)增加沉樁過(guò)程的反作用力，隨著摩擦力的增大，不但會(huì)破壞夾具，還會(huì)擠碎樁體，甚至折斷管樁，對(duì)施工機(jī)械和作業(yè)人員的安全也帶來(lái)了隱患。

1.2 施工機(jī)械選用及壓樁施工順序

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選用的ZYC-800B新天和全液壓抱壓式靜壓樁機(jī)，最大壓樁力800tf，最快壓樁速度6.5m/min，適用樁型直徑300～800mm，最大起吊16t，有效吊樁長(zhǎng)度15m，一次壓樁行程2m，主機(jī)183t±3t，可加水48t，配重鐵569t，總重800t。在使用地質(zhì)環(huán)境、移機(jī)方式、壓樁速度、樁機(jī)最大重量、隨車吊機(jī)最大吊裝能力均滿足施工要求的基礎(chǔ)上，該樁機(jī)采用了可快速轉(zhuǎn)換耐磨環(huán)形多浮點(diǎn)自適應(yīng)長(zhǎng)片夾具，在保證夾樁時(shí)樁身側(cè)壓應(yīng)力較小的情況下，更能可靠地控制樁的垂直度。該樁機(jī)自帶的全天候高精度GPS應(yīng)用程序，也對(duì)后期尋找和校核樁位起到了很大作用。

考慮到場(chǎng)地狹長(zhǎng)，壓樁時(shí)會(huì)產(chǎn)生擠土效應(yīng)[3]，宜從一端中間向另一端平行、左右對(duì)稱進(jìn)行跳樁靜壓沉樁，在臨近正常通行的道路和臨河道側(cè)開(kāi)挖0.5m應(yīng)力釋放溝，同時(shí)探明溝槽的管道線纜，做好維護(hù)工作，確保相鄰管樁有7天的土體應(yīng)力釋放時(shí)間，防止形成排樁推擠、傾斜現(xiàn)象。

1.3 施工控制點(diǎn)復(fù)測(cè)控制要點(diǎn)

首次使用時(shí)，必須復(fù)測(cè)設(shè)計(jì)單位移交的坐標(biāo)控制點(diǎn)、水準(zhǔn)高程點(diǎn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和精度。場(chǎng)地內(nèi)不建議引入坐標(biāo)控制點(diǎn)，如需引入時(shí)，必須加固、保護(hù)控制點(diǎn)。高程控制時(shí)，必須使用水準(zhǔn)儀一樁一測(cè)，不允許將高程點(diǎn)引到圍墻上來(lái)控制樁位標(biāo)高，這樣無(wú)法達(dá)到精確度。施工樁位放樣出現(xiàn)異常時(shí)，每月重新復(fù)測(cè)坐標(biāo)控制點(diǎn)及高程水準(zhǔn)點(diǎn)。

1.4 預(yù)應(yīng)力管樁改良及進(jìn)場(chǎng)質(zhì)量控制

根據(jù)姜結(jié)層土質(zhì)特點(diǎn)，該項(xiàng)目采用PHC500-A-100-35m（12+12+11）管樁。結(jié)合管樁供應(yīng)單位生產(chǎn)能力，在首樁底部增加材質(zhì)、厚度同端板一致，長(zhǎng)度不小于0.5m金字塔形狀的鋼穿甲，鋼穿甲四周幫焊鋸齒形切刀，在壓樁過(guò)程中幫助切開(kāi)堅(jiān)硬的土體，減小摩阻力，輔助管樁下沉。鋼穿甲的法蘭盤與管樁端板在使用前用高強(qiáng)度螺栓連接，使用力矩扳手逐個(gè)檢查螺栓力矩，法蘭盤和端板四周電弧加固滿焊。

逐根檢查進(jìn)場(chǎng)管樁的質(zhì)量，要求表面光滑，顏色均勻，蜂窩面積小于總面積的0.5%。樁體破損深度≤5mm，每處面積≤5000mm2，修補(bǔ)后不允許漏筋。不得出現(xiàn)環(huán)向和縱向裂紋，但龜裂、水紋、內(nèi)壁浮漿裂紋除外。樁套箍凹陷≤10mm，端頭混凝土不允許高于端板，樁套箍端板不允許脫落，樁套箍與樁身不允許出現(xiàn)空洞和蜂窩。樁身合縫漏漿深度≤5mm，每處漏漿長(zhǎng)度≤300mm，累計(jì)長(zhǎng)度≤樁長(zhǎng)的10%，或?qū)ΨQ漏漿的搭接長(zhǎng)度≤100mm，且需要修補(bǔ)。樁帽的端板和套箍的完整性和平整性，很大程度上決定了接樁后的垂直度和焊縫飽滿程度，同時(shí)，端板接觸面不緊密貼合，也會(huì)因受力不均勻破壞樁帽，甚至壓碎樁頭混凝土。管內(nèi)離心灰漿厚度超過(guò)5cm，會(huì)影響后期填芯鋼筋籠安放的高度和垂直度，內(nèi)表面混凝土不允許塌落。

進(jìn)場(chǎng)管樁強(qiáng)度必須達(dá)設(shè)計(jì)值的100%，因管樁較長(zhǎng)，管樁進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，根據(jù)施工規(guī)劃合理分散存放在堅(jiān)實(shí)、平整的場(chǎng)地上，松軟地基和多次周轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致管樁出現(xiàn)裂縫或折斷。確實(shí)需要移樁時(shí)，嚴(yán)禁使用挖掘機(jī)推、擠、拔、拖拽等方式移動(dòng)管樁。

2 姜結(jié)石土層PHC靜壓管樁施工過(guò)程中質(zhì)量控制要點(diǎn)

2.1 壓樁

根據(jù)施工安排，提前使用全站儀完成樁位放樣，用白石灰標(biāo)記后，插入短鋼筋或?qū)Ｓ眯〔势欤啼摻罨蛐〔势焱饴陡叨炔怀^(guò)15cm，且不能低于5cm，嚴(yán)禁使用電焊條或竹片標(biāo)記樁位。靜壓樁機(jī)在移機(jī)過(guò)程中，可以利用機(jī)載高精度GPS和全站儀相互配合，進(jìn)行樁位放樣和核對(duì)。樁機(jī)就位后，測(cè)量人員配合駕駛員樁機(jī)進(jìn)行微調(diào)，確定樁位。首樁就位后，對(duì)中、調(diào)直，使樁身、導(dǎo)向架、夾具與壓板裝置的中心線與機(jī)載GPS十字線、施工放樣地面標(biāo)記重合，樁身垂直度≤0.3%、樁位偏差≤50mm。不允許樁機(jī)帶樁大幅度調(diào)整，防止折斷管樁，損壞設(shè)備。為防止沉樁過(guò)程中夾具破壞樁體，沉樁夾具抱壓力不大于6.7MPa。為順利穿透姜結(jié)層，靜壓樁機(jī)自重加配重不小于420t，最大壓樁行程不能大于2m。當(dāng)出現(xiàn)壓樁力瞬間上升、沉樁困難時(shí)，暫停壓樁，調(diào)整夾具高度后，進(jìn)行復(fù)壓，壓樁過(guò)程中不允許樁機(jī)進(jìn)行橫向、縱向移動(dòng)。

2.2 接樁

當(dāng)下段樁頂距地面0.5～1m左右時(shí)[4]，暫停沉樁，實(shí)施接樁，接樁定位前，檢查樁體是否完整、有無(wú)缺陷，兩端板應(yīng)清潔干凈，無(wú)松動(dòng)變形，抱箍無(wú)開(kāi)焊松脫，預(yù)應(yīng)力鋼筋錨孔無(wú)回縮。接樁電焊應(yīng)分兩層對(duì)稱進(jìn)行，每層施焊完成，應(yīng)清除焊渣、質(zhì)量檢查后再施焊下一層，焊縫應(yīng)連續(xù)飽滿、無(wú)氣泡、無(wú)焊瘤，自然冷卻≥6min后方允許繼續(xù)下沉。接樁上下段的中心線偏差不大于2mm，節(jié)點(diǎn)彎曲矢高不大于樁段的0.1%。

2.3 送樁

樁基施工必須連續(xù)進(jìn)行，一次性施工到位，送樁器高程控制標(biāo)識(shí)要清晰醒目，水準(zhǔn)儀在每次使用之前必須檢查水平和離地高程。在最后的送樁過(guò)程中，高程測(cè)量人員需要和樁機(jī)駕駛員密切配合，及時(shí)傳遞信息，確保樁頂標(biāo)高控制在±50mm范圍之內(nèi)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，最大送樁軸心壓樁力不小于4200kN，且不大于4500kN，不允許使用混凝土管樁充當(dāng)送樁器，對(duì)管樁形成實(shí)體破壞[5]。

3 PHC靜壓管樁施工后注意要點(diǎn)

每根管樁靜壓到設(shè)計(jì)高程后，及時(shí)對(duì)管樁口部進(jìn)行覆蓋，并做醒目標(biāo)識(shí)，防止基坑開(kāi)挖時(shí)，挖土機(jī)破壞樁頭，無(wú)法完成靜載實(shí)驗(yàn)，造成人員跌落、磕碰等。

4 施工過(guò)程安全質(zhì)量控制

吊車、樁機(jī)駕駛?cè)藛T、電焊工、電工、信號(hào)絲索工、測(cè)量人員必須持證上崗。在樁機(jī)行走的線路上，預(yù)鋪設(shè)寬度不小于6m、長(zhǎng)度不小于15m的鋼板，確保樁機(jī)就位平衡、穩(wěn)定，行走安全。樁機(jī)供電線纜嚴(yán)格執(zhí)行二級(jí)用電、三級(jí)保護(hù)，嚴(yán)禁浸泡在積水里，接頭采取有效防水、防漏電保護(hù)措施，必須沿圍擋周邊規(guī)范敷設(shè)。線纜要留有一定的移動(dòng)富余量，防止線纜被樁機(jī)拖地拉拽破壞。機(jī)上線纜規(guī)范排布，防止卷入樁機(jī)滑靴內(nèi)，出現(xiàn)安全事故。嚴(yán)禁吊車超重、超范圍掛樁，嚴(yán)禁吊車掛樁后大角度旋轉(zhuǎn)。

5 結(jié)語(yǔ)

在城市內(nèi)采用靜壓法施工樁基礎(chǔ)，得益于它對(duì)環(huán)境保護(hù)、噪聲控制的優(yōu)勢(shì)，但復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境也會(huì)限制施工進(jìn)度和施工質(zhì)量，安全問(wèn)題也會(huì)時(shí)常發(fā)生。本文結(jié)合浙江長(zhǎng)興某在建項(xiàng)目實(shí)際施工監(jiān)理工作開(kāi)展情況，對(duì)PHC管樁樁基礎(chǔ)在富含姜結(jié)石特殊土層施工過(guò)程中的質(zhì)量、安全控制要點(diǎn)進(jìn)行研究。要求工程建設(shè)者在遇到不同的地質(zhì)條件時(shí)，需要調(diào)整思路，尋找技術(shù)難題的突破點(diǎn)，有針對(duì)性地進(jìn)行改進(jìn)，同樣，也要認(rèn)真學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)圖紙和規(guī)范要求，不斷總結(jié)和探索更能保證施工質(zhì)量、更符合實(shí)際的施工方法。