房建工程PCT樁復合地基的質量控制研究

郭佳

中鐵二十二局集團第四工程有限公司 天津 301700

1 概述

在房建工程施工中，地基處理是重要工序之一，地基處理的質量及效果成敗，決定著上層建筑的高度及穩定，隨著時代的發展，PCT樁復合地基處理方式被廣泛地應用，適用于100m高以下的辦公樓或住宅樓的地基處理，抗震設防烈度6度～8度之間的抗震要求，主要適用于處理黏性土、砂土、粉土、素填土等軟土地質，通過靜壓設備將樁打入土層中，利用樁身與樁間土產生的摩擦力及樁尖的阻力，以及對土體的擠壓，形成了PCT樁復合地基，其優點較多：如管樁工廠化預制，產品種類型號多樣，質量穩定；現場污染小，噪聲低，適合城市環保要求較高地區使用；施工機械化程度高，施工效率高。但也有部分缺點：如管樁抗彎性較差，特別是分節處的連接質量要求較高；沉樁過程中樁身傾斜，或者出現斷樁的情況等，其處理耗時且成本較大，所以施工質量控制尤為重要。

2 工程概況

本工程為駐馬店市和諧佳苑(開發區集中安置區)建設項目，該工程主要由4棟高層住宅樓、4棟多層建筑、地下車庫組成，其中住宅樓地下2層，地上最高26層，主樓結構為框架、剪力墻結構、地下車庫為框架結構，建筑高度最高77.4m，工程設防抗震烈度6度；其基礎采用PCT樁復合地基，樁型選用PCT400-95，有效樁長不小于29m，樁頂設20cm厚級配砂石褥墊層；根據場地勘察結果，將地基土劃分為11個工程地質層，為施工配樁及沉樁速度控制等方面，提供參考依據。現由上而下分層描述如下表：

地質分層統計表

根據地勘報告綜合判定本場地土類型為中軟土，建筑場地類別為Ⅲ類。

3 PCT樁施工流程

根據設計及規范要求，PCT樁在正式施工前，應進行工藝性試驗，以確定設備的選型、壓樁力和豎向承載力的曲線關系，以及確認復合地基承載力及單樁承載力滿足要求后，再進行工程樁施工，具體施工流程如下：

3.1 測量定位

壓樁前先用全站儀進行施工放樣，并經監理檢查、復核、簽證。全站儀放樣樁位誤差根據規范要求控制到±2cm范圍內，并采用木樁引設護樁，以便過程中校核樁位。

3.2 吊樁及喂樁

吊樁前，對樁身畫上尺度線，用于觀察過程中，壓入深度；然后利用樁機自身的起重機進行吊裝，將樁尖就位、對中、調直，放入夾持框內，起動壓樁機的縱向和橫向行走油缸，將樁尖對準樁位；起動壓樁油缸將樁壓入土中1m左右停止，用吊錘調整樁在兩個方向的垂直度。第一、二行程壓樁是否垂直，是保證壓樁質量的關鍵。

3.3 壓樁

通過夾持油缸將樁夾緊，然后壓樁油缸伸程，將壓力施加到樁上，通過壓力表讀數關系，以判斷樁的質量與承載力。

3.4 接樁及送樁

當下一節樁壓到露出地面0.5～0.8m時，接上一節樁。接樁時上、下節樁段應保持順直、錯位不超過2mm。逐節接樁時、節點彎曲矢高不得大于1/1000樁長，且不得大于20mm。上、下節樁接頭端板坡口應潔凈、干燥，且焊接處刷至露出金屬光澤。樁接頭焊好后進行外觀檢查，檢查合格后必須經自然冷卻8分鐘后方可繼續沉樁，嚴禁用水冷卻，整個接樁的停留時間不宜大于30min；對于最后一節，如樁頭在地面以下，但未達到終壓標準，可采用送樁器繼續壓入。

3.5 標高及貫入度校核

當樁尖達到設計標高后，其進入設計要求的持力層不小于1m，如果樁頂接近地面，而壓樁力尚未達到規定值，則可以用專制的送樁器進行送樁當樁長達到設計要求或壓力表讀數達到預先規定的終壓力值，便可停止壓樁，然后回填壓樁孔。

3.6 截樁

首先是終止壓樁后，高出地面的樁頭應使用截樁器進行切除，不得使用機械強制掰斷；其次是開挖完成后，按照設計樁頂標高要求，超出部分必須使用截樁器截斷，保護好樁頂。

3.7 樁基檢測

本工程按照設計及規范要求，工程樁施工完成后28天后方可進行復合地基的質量檢驗。復合地基承載力檢驗數量不應少于總樁數的0.5%且不應少于3點；PCT樁單樁承載力檢驗數量為總樁數的5%且不少于3根；采用低應變動力試驗檢測樁身完整性，檢查數量不低于總樁數的20%。

4 PCT樁施工質量通病及預防措施

在PCT樁靜壓施工整個流程中，結合以往的施工經驗，針對經常出現的質量問題，如樁偏移、沉樁困難，未達到設計標高或者進入持力層厚度不足、壓樁過程中壓力出現異常，樁身損壞，無法繼續使用等質量通病，根據以往施工情況統計，樁位偏移情況出現的概率最大，針對以上質量通病，對其進行原因分析，并明確相關的預防措施。

4.1 樁偏移

其產生的主要原因：(1)壓裝機機身未調平或者施工過程中因地基不均勻沉降導致的傾斜。(2)測量放樣產生的誤差。(3)首節樁插入時，精度不足。(4)相鄰樁施工時，因擠土效應，對已施工完的樁造成的擠壓，產生的偏移。(5)接樁質量差，造成接頭開裂或斷開，導致樁偏移。

預防措施：(1)靜壓機進場前，平整場地，如遇軟弱地層，應采取磚渣等材料進行鋪墊或換填處理；然后利用靜壓機自身的油缸調平機身，并在施工過程中觀察機架四周是否有不均勻沉降。(2)測量完成坐標放樣后，應采用設置護樁，并在放樣點處插上防碰撞標識牌，避免施工過程中損壞，造成樁點的偏移；壓樁前，再用護樁進行一次校核，確保無誤。(3)首節樁插入時，現場可利用吊錘線進行校核垂直度，直至首節樁完全插入，對中誤差控制在10mm以內。(4)壓樁前，制定合理的壓樁順序，針對管樁的擠土效應特點，正確的壓樁順序尤為重要，可以降低沉樁過程中出現的樁身無法壓入、樁體回彈以及造成其他已施工完樁體涌起等情況；通常確定打樁順序的基本原則是：根據樁的密集度及周圍環境，分區考慮打樁順序：按照先長后短，先深后淺，根據管樁直徑，宜先大后小的原則，根據建筑物的主次關系，先主后輔，如場地比較開闊，距離建筑物較遠，可由中間向四周進行，對稱進行壓樁；如樁比較密集，一側靠近建筑物，宜采取先從靠近建筑物的一側樁位先施工，逐步向外推進，以免因樁體的擠土效應，對臨近既有建筑物造成擠壓破壞；對于位于深基坑內的管樁，應先施工管樁，完成后再施工基坑圍護結構，這樣有利于擠土壓力的釋放，避免出現將已施工完的樁體擠壓偏移；同時還要控制管樁的靜壓速度，一般控制在1m/min左右。(5)接樁處的焊縫質量是管樁施工關鍵工序之一，可以減少壓樁過程中出現斷樁的概率；首先焊接工藝上要采用4點定位方式，沿樁身四周進行點焊，然后是焊層數不少于2層，焊接完成后自然冷卻8分鐘以后再進行沉樁，從而可以降低焊縫處出現開焊、斷裂的情況。

4.2 沉樁困難，未達到設計標高或者進入持力層厚度不足

其產生的主要原因：(1)靜壓機設備壓力不足，使管樁不能達到設計標高；(2)壓樁過程不連續，出現停頓時間過長，使土體側壓力得到恢復，造成沉樁困難；(3)壓樁過程中，地質與原設計勘察地質不符或遇到孤石等情況；(4)壓樁后期，因擠土效應造成的壓樁困難；(5)樁體插入時，垂直度不符合規范要求，隨著樁體壓入長度加大，傾斜角度隨之增大，會產生與臨樁相撞的情況出現，造成無法繼續沉樁。

預防措施：(1)正式施工前，應進行工藝性試驗，根據地質情況、樁徑大小、壓入深度等，綜合考慮，合理選擇靜壓機的型號。(2)對于壓樁不連續問題，首先是減少人為原因造成的停頓；其次是提高接樁焊接速度，現場焊接時，可用兩臺電焊機同時對稱進行焊接，為避免兩臺焊機同時焊接時，閃光對眼睛的傷害，可在管樁上設置一個遮擋的工裝，以隔開對面的電焊閃光影響；最后是進入持力層時，嚴禁停歇，應一次性壓樁到位。(3)仔細分析地質分層情況，提前做好預案，當穿入硬土層時，應加大靜壓力或采取引孔措施。(4)由于密集管樁的擠土效應，應合理安排壓樁順序，采取隔樁跳打的方式，避免形成“封閉”樁。(5)壓樁過程中，全程要有技術人員對樁體垂直度進行控制測量，如遇到障礙物造成傾斜，應將樁體拔出，清理障礙物后，重新進行沉樁。

4.3 壓樁過程中壓力異常

其產生的主要原因：(1)地質情況與設計不符，造成的沉樁速度過快或者無法壓入。(2)地下有障礙物，阻礙壓樁。(3)壓樁順序不合理。

預防措施：(1)當出現地質情況與設計不符時，如出現較軟的地層或者淤泥層，靜壓機壓力與正常壓力變小，但沉樁速度卻加快，甚至出現樁體自行沉入情況，應將情況詳細記錄，綜合分析處理；對于無法壓入的情況，一般出現在樁端進行持力層時，可適當增長樁尖，提高穿刺能力。(2)對于地下有障礙物的情況，埋入較深，可采取螺旋鉆進行引孔的方式，將障礙物擊穿，然后再進行重新沉樁，此方式也可解決壓入困難的情況。(3)提前規劃好壓樁順序，可按照上文的相關壓樁順序進行控制，不再敘述。

4.4 樁身破損，造成無法繼續使用

產生的主要原因：(1)管樁存放不規范造成的樁體破損；(2)吊裝操作不規范引起的磕碰損壞；(3)送樁時，送樁桿與樁體不垂直，造成偏壓，使樁頭損壞；(4)樁體傾斜時，強力進行糾偏，因偏壓造成的損壞。

預防措施：(1)堆放場地平整、堅實，排水條件良好；堆放時應采取方木進行兩點支墊，不得使用有棱角的金屬構件；兩點支承時應設在距樁端0.21倍樁長處，三點支承時應設在距樁端0.15倍樁長及樁中點處，每層支承墊木必須保持在同一平面上；雨季和春融期間，應防止因地面軟化發生不均勻下沉造成基樁斷裂和損壞。(2)吊樁時必須先夾緊軌鉗，正面吊樁時，樁與導桿中心距離不得大于4m。吊樁宜采用兩點吊施工方法，同時設置纜風繩，人工輔助進行拉扯，防止管樁與機械碰撞，造成樁體混凝土的損壞。(3)選擇與樁徑匹配的送樁器，施工時，應使送樁桿和樁體在同一軸線上，防止出現偏壓，造成樁頭損壞。(4)當樁體出現傾斜初期時，就應調整壓入角度，可適當地進行糾偏，并嚴格控制壓力，循序漸進，防止對樁頭造成損壞，當傾斜過大時，可將樁體拔出，重新回填后，再進行二次壓樁。

5 施工注意事項

(1)根據地質分層情況，其接頭應避免硬塑層或處在地質分層處，以減少樁身在硬塑層停歇時間；當采用端板焊接連接時，連接位置應避免在同一水平面上；所以在施工前，應提前根據樁底標高和地層情況做好配樁工作。

(2)終樁標準的控制，以樁端進入持力層的深度不小于設計要求，且不小于有效樁長標準控制為主，試樁時的終樁壓力為參考值；如樁端達到硬塑黏性土、中密以上的粉土、砂土、軟巖時，樁長未達到設計要求時，以試樁時最大終壓力值為準，樁長作為參考值。

(3)基坑開挖時，首先滿足設計齡期要求后，再進行開挖；同時為了減少土體擠壓力，可在開挖前，在基坑四周設置應力釋放溝，使應力釋放完之后，再進行開挖；當有基坑支護結構時，應將基坑支護完成后，再進行開挖；基坑清土和截樁時應小心謹慎，不應造成設計樁頂標高以下樁身斷裂和擾動樁間土層，截柱宜采用鋸樁器，嚴禁采用大錘橫向敲擊截樁或強行板拉截樁。

(4)起重臂下嚴禁站人，在吊裝的過程中，司機不得離開駕駛室。

(5)起重機吊裝時，當樁體進入夾持器，壓樁開始之前，必須檢查起重機、卷揚機的鋼絲繩是否放松，吊鉤是否脫離，防止壓樁時，拉斷鋼絲繩和壓彎起重臂。

(6)施工樁機頂部應安裝避雷針，如有大雨、雷電、大霧或六級以上大風時，應停止作業。

結語

由于其PCT樁復合地基優點，使在房建工程中得到廣泛的應用，但有效的施工質量控制措施，才能確保達到設計效果。本文通過其施工工藝及施工質量通病的分析和研究，對過程中易出現的樁偏移、沉樁困難等問題，提前采取了相關措施；如對壓樁順序的合理規劃，以降低擠土效應產生的擠壓力；對地質分層情況的分析，合理配樁，避免在硬塑層中設置接頭，以減少停歇時間等措施，最后該工程管樁通過單樁承載力靜載試驗和樁身完整性檢測，其單樁極限承載力為2760kN>單樁承載力特征值1380kN，樁身完整性檢測均為I類樁，其試驗結果滿足設計要求。表明該工程的質量控制措施研究，為靜壓管樁施工質量通病的解決提供了方向，對同類型施工具有一定的借鑒作用。