代亞輝

(中鐵六局集團(tuán)有限公司,山西太原 030013)

PHC管樁錘擊法施工質(zhì)量控制＊

代亞輝

(中鐵六局集團(tuán)有限公司,山西太原 030013)

錘擊管樁的施工,其原理是利用打樁設(shè)備的錘擊能量將管樁打入土層中的設(shè)計(jì)標(biāo)高處,使其滿足設(shè)計(jì)承載力的要求。并針對(duì)預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土(PHC)管樁錘擊法施工過(guò)程中出現(xiàn)的一些質(zhì)量通病或質(zhì)量事故進(jìn)行分析,提出PHC管樁錘擊法施工過(guò)程應(yīng)注意的事項(xiàng)和質(zhì)量控制措施。

預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁;PHC管樁;錘擊法;質(zhì)量控制

預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁又稱PHC管樁,樁基礎(chǔ)有多種形式,而PHC管樁具有單樁承載力高、穩(wěn)定性好等工程特點(diǎn),目前PHC管樁錘擊法施工具有施工快捷、質(zhì)量保證高等優(yōu)點(diǎn),但也由于其他人為因素和外部施工環(huán)境的影響,對(duì)管樁質(zhì)量容易造成一些質(zhì)量通病問(wèn)題,甚至發(fā)生質(zhì)量事故,為了避免或減少管樁施工質(zhì)量通病及工程質(zhì)量事故的發(fā)生,針對(duì)錘擊法施工過(guò)程中可能存在的一些問(wèn)題進(jìn)行分析,提出一些避免以上問(wèn)題產(chǎn)生的控制和防治措施。

一、PHC管樁的特點(diǎn)

1.單樁承載力高,工程成本低。樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C80,具有高強(qiáng)性能,300的PHC管樁單樁允許承載力達(dá)到900-1250KN,600的管樁PHC管樁單樁允許承載力達(dá)到3100-4800KN,可作為高層、超層建筑的基礎(chǔ),并且單位承載力的造價(jià)比預(yù)制混凝土樁和鉆孔灌注樁低,比鋼板樁更低。

2.抗彎性能好。PHC樁預(yù)應(yīng)力鋼筋采用預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼棒,螺旋筋采用冷拔低碳鋼絲,使樁身具有較高的預(yù)壓應(yīng)力,其抗彎、抗裂性能良好,對(duì)于密實(shí)的砂層,貫入性能好能適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境與地理?xiàng)l件。

3.質(zhì)量可靠穩(wěn)定。產(chǎn)品工廠化作業(yè),采用先進(jìn)的離心技術(shù),管樁質(zhì)量監(jiān)測(cè)方便快捷,質(zhì)量有保證。

4.應(yīng)用范圍廣泛。樁身耐腐蝕性能好,可根據(jù)施工要求進(jìn)行規(guī)格長(zhǎng)度的調(diào)整,使設(shè)計(jì)選用范圍廣,布樁方便,且對(duì)樁端持力層起伏變化大復(fù)雜的地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)。

5.施工工期短、速度快。PHC管樁全部工廠化作業(yè)生產(chǎn),能根據(jù)施工要求及時(shí)供樁,施工前期準(zhǔn)備時(shí)間準(zhǔn)備短,對(duì)場(chǎng)地要求不高,一般能縮短工期1～2個(gè)月。

6.施工現(xiàn)場(chǎng)無(wú)污染。施工現(xiàn)場(chǎng)無(wú)砂石、水泥、泥漿污染。

二、樁身外觀質(zhì)量要求

1.粘皮和麻面:局部粘皮和麻面累計(jì)面積不大于樁身總表面積的0.5%,其深度≤10mm,可以對(duì)樁身進(jìn)行有效的修補(bǔ)。

2.樁身合縫漏漿:漏漿深度不大于5mm,每處漏漿長(zhǎng)度不得大于300mm,累計(jì)長(zhǎng)度不得大于管樁長(zhǎng)度的10%,或?qū)ΨQ漏漿的搭接長(zhǎng)度不得大于100mm,且應(yīng)修補(bǔ)。

3.局部磕損:局部磕損深度不應(yīng)大于5mm,每處面積不得大于5000mm2,且應(yīng)修補(bǔ)。

4.內(nèi)外表面漏筋:不允許。

5.表面裂縫:不得出現(xiàn)環(huán)向和縱向裂縫,但龜裂、水紋和內(nèi)壁浮漿層中的收縮裂縫不在此限。

6.端面平整度:管樁端面混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼筋鐓頭不得高出端板平面。

7.斷筋、脫頭:不允許。

8.樁套箍凹陷:凹陷深度不應(yīng)大于10mm。

9.內(nèi)表面混凝土坍落:不允許。

10.樁接頭及樁套箍與混凝土結(jié)合處:漏漿深度小于主筋保護(hù)層厚度,漏漿長(zhǎng)度不大于周長(zhǎng)的1/4,允許做有效的修補(bǔ),不允許出現(xiàn)空洞和蜂窩的現(xiàn)象。

三、主要工序控制方法

(一)PHC管樁錘擊法施工工藝流程

測(cè)量定位—樁機(jī)就位—樁機(jī)調(diào)平—吊樁—樁位校正、垂直度校正—打樁—錘擊至自然地面0.5～1.0m—接樁焊接—送樁—移樁機(jī)。

(二)主要工序控制方法

(1)測(cè)放樁位:根據(jù)軸線與樁位的關(guān)系,采用全站儀運(yùn)用極座標(biāo)的方法放出樁位,插入木樁并在木樁上釘釘子作為樁位標(biāo)記,并在鋼筋上涂上醒目的紅油漆,以保證打樁時(shí)不易搞錯(cuò)。

(2)樁機(jī)就位:打樁機(jī)指揮員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)記的樁位,指揮樁機(jī)就位。樁機(jī)就位后先復(fù)核樁位,并在樁位四周打入四個(gè)距離分別為1m的引樁,然后采用鋼送樁器對(duì)準(zhǔn)樁位下壓2m,確保下部無(wú)障礙物后吊出送樁器,再利用引樁對(duì)樁位重先定位后方可進(jìn)行吊樁施工。

(3)吊樁落位:樁機(jī)大致就位于樁位后,用鋼絲繩將下樁段吊起,使樁尖對(duì)準(zhǔn)樁位,然后調(diào)平樁機(jī),雙向調(diào)整樁身的垂直度偏差應(yīng)≤0.5%H,樁尖對(duì)位偏差<20mm。

(4)打樁:當(dāng)樁段落位及調(diào)整正垂直度符合要求后,方可進(jìn)行打樁。開(kāi)打前檢查樁帽與樁頭之間是否設(shè)置襯墊,開(kāi)始打樁后,要認(rèn)真記錄每節(jié)樁入土深度和相應(yīng)錘擊數(shù),同時(shí)設(shè)專人觀測(cè)吊線錘的變化情況,當(dāng)樁身傾斜率超過(guò)0.5%時(shí),應(yīng)找出原因并設(shè)法糾正,當(dāng)樁尖進(jìn)入硬土層后,嚴(yán)禁用移動(dòng)樁架等強(qiáng)行回扳的方法糾偏。

四、施工質(zhì)量控制措施

(一)管樁的施工應(yīng)符合下列規(guī)定:

(1)第一節(jié)管樁起吊就位及焊接樁尖同打樁,由樁機(jī)自身調(diào)整垂直度,插入地面時(shí)的垂直度偏差不得大0.5%H,并宜用水準(zhǔn)尺或其他測(cè)量?jī)x器較正,必要時(shí)宜拔出重插。待管樁就位后起動(dòng)樁錘施打,記錄樁身每米入土錘擊數(shù)。第一節(jié)樁樁頂離地面0.5m～1.0m時(shí)停錘,起第二節(jié)樁,操作同前,至上節(jié)樁中心線與下節(jié)樁重合時(shí),校正垂直度,上下節(jié)樁要確保順直,錯(cuò)位偏差不得大于2mm,接樁后繼續(xù)施打至設(shè)計(jì)要求。

(2)管樁施打過(guò)程中,樁錘、樁帽和樁身的中心線應(yīng)重合成一條線,嚴(yán)格控制樁身傾斜率超過(guò)0.5%。

(3)在較厚的粘土、粉質(zhì)土層中施工管樁,宜將每根樁一次性連續(xù)打到底,盡量減少中間休歇時(shí)間,且盡可能避免在接近設(shè)計(jì)深度時(shí)進(jìn)行接樁。

(4)設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高在自然地面以下時(shí)應(yīng)送樁,送樁過(guò)程為當(dāng)樁打到地面上20cm左右即提錘,套上合適的送樁器進(jìn)行送樁,直到達(dá)到設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高收錘。

(5)樁數(shù)多于30根的群樁基礎(chǔ)應(yīng)從中心位置向外施打,承臺(tái)邊緣的樁宜等承臺(tái)內(nèi)其他樁打完并重新測(cè)定樁位后再插樁施打。

(二)接樁焊接一般要求

(1)當(dāng)管樁需要接長(zhǎng)時(shí),其入土部分樁段的樁頭宜高出地面0.5～1.0m。

(2)下節(jié)樁的樁頭處宜設(shè)導(dǎo)向箍以方便上節(jié)樁就位,接樁時(shí)上下節(jié)樁段應(yīng)保持順直,錯(cuò)位偏差不宜大于2mm。

(3)管樁對(duì)接前,上下端板表面應(yīng)用鐵刷子清刷干凈,坡口處應(yīng)刷至露出金屬光澤。

(4)焊接時(shí)宜先在坡口圓周上對(duì)稱點(diǎn)焊4～6點(diǎn),待上下樁節(jié)固定后拆除導(dǎo)向箍再分層施焊,施焊宜由兩個(gè)焊工對(duì)稱進(jìn)行。

(5)焊接層數(shù)不得少于二層,內(nèi)層焊渣必須清理干凈后方能施焊外一層,焊縫應(yīng)飽滿連續(xù),不得有施工缺陷,如咬邊、夾渣、焊瘤等。

(6)焊接的樁接頭應(yīng)自然冷卻后才可以繼續(xù)錘擊,自然冷卻時(shí)間不宜少于8min,嚴(yán)禁用水冷卻或焊好即打。

(三)打樁時(shí)垂直度和標(biāo)高的控制

(1)起吊第一節(jié)樁對(duì)位后,由樁機(jī)自身調(diào)整垂直度,樁機(jī)塔架的垂直度調(diào)整是通過(guò)樁身支撐的油缸來(lái)調(diào)節(jié)的,樁機(jī)的垂直度達(dá)到要求后,再調(diào)整樁的垂直度。

(2)調(diào)整樁的垂直度的方法是從正面和側(cè)面由兩個(gè)吊錘成90°方向進(jìn)行觀測(cè),保證樁入土后的垂直度偏差不超過(guò)0. 5%。在打樁過(guò)程中,應(yīng)由兩人在正、側(cè)兩面隨時(shí)觀察,如發(fā)現(xiàn)傾斜應(yīng)立即調(diào)整,確保成樁后的垂直度偏差不大于0.5%H。

(3)當(dāng)?shù)谝还?jié)樁打至地面約50cm左右時(shí),開(kāi)始接第二節(jié)樁,接樁前應(yīng)先將樁對(duì)平,調(diào)整好垂直度,對(duì)樁端頭之處需用鐵片鍥入填平才能施焊。

(4)以貫入度控制為主,標(biāo)高控制作為參考。

(四)打樁時(shí),樁帽及襯墊層的設(shè)置,應(yīng)符合下列規(guī)定:

(1)樁帽應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛性和耐打性。

(2)樁帽宜做成圓筒型,套樁頭用的筒體深度宜取350～400mm,內(nèi)徑應(yīng)比管樁外徑大20～30mm。

(3)打樁時(shí)樁帽與樁頭之間應(yīng)設(shè)置彈性襯墊,襯墊可采用麻袋、硬紙板、水泥紙袋、膠合板等材料制作,襯墊厚度應(yīng)均勻且經(jīng)錘擊壓實(shí)后的厚度不宜小于120mm;在打樁期間經(jīng)常檢查,及時(shí)更換或補(bǔ)充。

(4)樁帽和樁錘之間應(yīng)用豎紋硬木或盤(pán)圓層疊的鋼絲繩作“錘墊”,其厚度宜取150～200mm。

(五)送樁器應(yīng)符合下列規(guī)定:

(1)送樁器宜做成圓筒型,并應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐打性,送樁器長(zhǎng)度應(yīng)滿足送樁深度的要求。

(2)送樁器上下兩端面應(yīng)平整,且與送樁器中心軸線相垂直。

(3)送樁器與管樁匹配,套筒式送樁器下端的套筒深度宜取350～400mm,內(nèi)徑應(yīng)比管樁外徑大20～30mm。

(六)送樁應(yīng)符合下列規(guī)定:

(1)送樁深度不宜大于2.0m;

(2)當(dāng)樁頂打到接近地面需要送樁時(shí),應(yīng)測(cè)出樁的垂直度并檢查樁頂質(zhì)量,合格后方可送樁。

(3)送樁的最后貫入度應(yīng)參考同一條件的樁不送樁時(shí)的最后貫入度予以修正。

(4)樁打好后樁頭高出地面的部分應(yīng)小心保護(hù),嚴(yán)禁施工機(jī)械碰撞或?qū)额^作接錨點(diǎn),送樁遺留的孔洞應(yīng)立即回填。

(七)收錘標(biāo)準(zhǔn)

(1)收錘標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件、單樁承載力設(shè)計(jì)值、樁的規(guī)格和長(zhǎng)短、錘的大小和落距(沖程)等因素,進(jìn)行綜合考慮后確定,入土深度達(dá)到要求時(shí),即可收錘,再進(jìn)行下一根樁的施工。

(2)貫入度的控制不宜太大,否則承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求;也不宜太小,否則容易引起樁的強(qiáng)度降低,直到樁損壞,同時(shí)也會(huì)對(duì)機(jī)械造成較大的傷害。停錘以貫入度控制為主,入土深度為輔,當(dāng)貫入度達(dá)到設(shè)計(jì)要求,且樁的入土深度與設(shè)計(jì)深度相差無(wú)幾時(shí),可停錘轉(zhuǎn)入下根樁施工,當(dāng)貫入度達(dá)到設(shè)計(jì)要求而入土深度與設(shè)計(jì)深度相差太大時(shí),應(yīng)停止施工,及時(shí)進(jìn)行研究解決;若遇特殊情況臺(tái)貫入度驟變,樁身失控傾斜、斷樁、移位或嚴(yán)重回彈、樁頂及樁身破碎等立即停錘報(bào)告,組織有關(guān)人員進(jìn)行研究處理。

(3)打樁的最后貫入度應(yīng)在具備下列條件時(shí)測(cè)量:

a、樁頭完好無(wú)損;

b、柴油錘跳動(dòng)正常;

c、樁錘、樁帽、送樁器及樁身中心線重合;

d、樁帽、襯墊厚度等正常;

e、打樁結(jié)束后立即測(cè)定。

(八)突發(fā)事件暫停打樁

(1)貫入度突變;

(2)樁頭混凝土剝落、破碎;

(3)樁身突然傾斜、跑位;

(4)地面明顯隆起、鄰樁上浮或位移過(guò)大。

五、施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

(一)PHC管樁樁位驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

(二)PHC管樁施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

六、質(zhì)量通病及預(yù)防措施

(一)樁身斷裂

(1)現(xiàn)象

樁在打入過(guò)程中,樁身突然傾斜錯(cuò)位,當(dāng)樁尖處土質(zhì)條件沒(méi)有特殊變化,而貫入度突然增大,施壓油缸的油壓顯示突然下降引起機(jī)臺(tái)抖動(dòng),這時(shí)可能是樁身斷裂。

(2)原因

a、樁制作時(shí),樁身彎曲超過(guò)規(guī)定,樁尖偏離樁的縱軸線較大,打樁過(guò)程中樁身發(fā)生傾斜或彎曲。

b、樁入土后,遇到大塊堅(jiān)硬的障礙物,把樁尖擠向一側(cè)。

c、穩(wěn)樁不垂直,打入地下一定深度后,再用走架方法校正,使樁身產(chǎn)生彎曲。

d、兩節(jié)樁或多節(jié)樁施工時(shí),相接的兩節(jié)樁不在同一軸線上,產(chǎn)生了曲折。

e、制作樁的混凝土強(qiáng)度不夠,樁在堆放、吊運(yùn)過(guò)程中產(chǎn)生裂縫或斷裂未被發(fā)現(xiàn)。

(3)預(yù)防措施

a、施工前應(yīng)對(duì)樁位下的障礙物清理干凈,必要時(shí)對(duì)每個(gè)樁位用釬探了解,對(duì)樁構(gòu)件要進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)樁身彎曲超過(guò)規(guī)定(L/1000且≤20mm)或樁尖不在樁縱軸線上的不宜使用。

b、在穩(wěn)樁過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)樁不垂直應(yīng)及時(shí)糾正,樁壓入一定深度發(fā)生嚴(yán)重傾斜時(shí)。不宜采用移架方法來(lái)校正,接樁時(shí)要保證上下兩節(jié)樁在同一軸線上,接頭處應(yīng)嚴(yán)格按照操作要求執(zhí)行。

d、樁在堆放、吊運(yùn)過(guò)程中,應(yīng)嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)定執(zhí)行,發(fā)現(xiàn)樁開(kāi)裂超過(guò)有關(guān)驗(yàn)收規(guī)定時(shí)不得使用。

(二)打樁達(dá)不到要求

(1)現(xiàn)象

樁設(shè)計(jì)是以采用絕對(duì)標(biāo)高為主控,錘擊為輔作為施工的最終控制,有時(shí)因各方面原因打樁達(dá)不到設(shè)計(jì)的最終控制要求。

(2)原因分析

a、勘探點(diǎn)不夠或勘探資料粗,對(duì)工程地質(zhì)情況不明,尤其是對(duì)持力層起標(biāo)伏標(biāo)高不明,至使設(shè)計(jì)考慮持力層或選擇樁長(zhǎng)有誤。

b、勘探工作是以點(diǎn)帶面,對(duì)局部硬夾層、軟夾層不可能全部了解,尤其在復(fù)雜的工程地質(zhì)條件下,還有地下障礙物,如大塊石頭等。壓樁施工遇到這種情況,就會(huì)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的施工控制標(biāo)準(zhǔn)。

c、由于地層結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定,同一層土的強(qiáng)度差異很大,樁沉入到該層時(shí),進(jìn)入持力層較深才能達(dá)到貫入度或容易穿越砂夾層,但群樁施工時(shí),砂層越擠越密,最后會(huì)有沉不下的現(xiàn)象。

(3)預(yù)防措施

a、詳細(xì)探明工程地質(zhì)情況,必要時(shí)應(yīng)作補(bǔ)勘,正確選擇持力層或標(biāo)高。

b、根據(jù)工程地質(zhì)條件,合理地選擇施工方法及壓樁順序。

(三)樁頂位移

(1)現(xiàn)象

在打樁進(jìn)程中,相鄰的樁產(chǎn)生橫向位移或樁身上浮。

(2)原因

a、樁入土后,遇到大塊堅(jiān)硬障礙物,把樁尖擠向一側(cè)。

b、兩節(jié)樁或多節(jié)樁施工時(shí),相接的兩樁不在同一軸線上,產(chǎn)生了曲折。

c、樁數(shù)較多,土飽和密實(shí),樁間距較小,在打樁時(shí)土被擠到極限密實(shí)度而向上隆起,相鄰的樁被浮起。

d、在軟土地基施工較密集的群樁時(shí),由于打樁引起的孔隙水壓力把相鄰的樁推向一側(cè)或浮起。

(3)預(yù)防措施

a、施工前應(yīng)對(duì)樁位下的障礙物清理干凈,必要時(shí)對(duì)每個(gè)樁位用釬探了解。對(duì)樁構(gòu)件要進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)樁身彎曲超過(guò)規(guī)定(L/1000且≤200)或樁尖不在樁縱軸線上的不宜使用。

b、在穩(wěn)樁過(guò)程中,如發(fā)現(xiàn)樁不垂直應(yīng)及時(shí)糾正,接樁時(shí)要保證上下兩節(jié)樁在同一軸線上,接頭處應(yīng)嚴(yán)格按照操作要求執(zhí)行。

c、打樁期間不得開(kāi)挖基坑,需要打樁完畢后相隔適當(dāng)時(shí)間方可開(kāi)挖,相隔時(shí)間應(yīng)視具體地質(zhì)情況、基坑開(kāi)挖深度、面積、樁的密集程度及孔隙水壓力消散情況來(lái)確定。

(四)接樁處開(kāi)裂

(1)現(xiàn)象

接樁處經(jīng)施工后,出現(xiàn)松脫開(kāi)裂。

(2)原因

a、連接處表面沒(méi)有清理干凈,留有雜質(zhì)、雨水、油跡等。

b、采用焊接連接時(shí),連接件不平,有較大的間隙,造成焊接不牢。

c、焊接質(zhì)量不好,焊接不連續(xù),不飽滿,焊縫中有夾渣等。

d、兩節(jié)樁不在同一直線上,在接樁處產(chǎn)生曲折,壓入時(shí)接樁處局部產(chǎn)生集中應(yīng)力而破壞連接。

(3)預(yù)防措施

a、接樁前,對(duì)連接部位上的雜質(zhì)、油污、水份等必須清理干凈,保證連接部件清潔。

b、檢查連接部件是否牢固、平整和符合設(shè)計(jì)要求,如有問(wèn)題,必須進(jìn)行修正才能使用。

c、接樁時(shí),兩節(jié)樁應(yīng)在同一軸線上,焊接預(yù)埋件應(yīng)平整服貼,焊縫應(yīng)飽滿連續(xù)。

七、結(jié)語(yǔ)

隨著人們居住生活水平的不斷提高和房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)力度的不斷加大,PHC管樁錘擊法使用的范圍也將不斷擴(kuò)大,對(duì)管樁工程質(zhì)量的要求也將有更高的要求,通過(guò)在施工過(guò)程中采取有效的管理措施和技術(shù)措施來(lái)進(jìn)一步提高管樁的施工質(zhì)量。

[1]先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(GB13476-2009)[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2009.

[2]建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范(JGJ106-2003)[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2003.

[3]建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范(GB50202-2002)[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2002.

[4]建筑樁基技術(shù)規(guī)范(JGJ94-2008)[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2008.

[5]先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(03SG409)[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2008.

2010-03-18

代亞輝(1984-),男,山西太原人,助理工程師。