李國(guó)寶

【摘 要】預(yù)應(yīng)力管樁在天津地區(qū)建筑工程施工中的應(yīng)用已十分普遍，由于其造價(jià)低、承載力高、環(huán)境污染小、進(jìn)度快等優(yōu)點(diǎn)而備受設(shè)計(jì)者們采用。本文從工程地質(zhì)及打樁施工的角度，來(lái)分析靜壓預(yù)應(yīng)力管樁在某教學(xué)樓施工中可能會(huì)遇到的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施，進(jìn)而完善預(yù)應(yīng)力管樁施工工藝。

【關(guān)鍵詞】預(yù)應(yīng)力工程地質(zhì)打樁施工靜壓

0.概述

靜壓預(yù)應(yīng)力管樁以其獨(dú)特的單樁承載力大、噪聲低、施工進(jìn)度快、投入造價(jià)低，目前廣為建設(shè)單位及業(yè)界所采用。但是，靜壓預(yù)應(yīng)力管樁也有樁機(jī)對(duì)場(chǎng)地的耐力要求、適用地質(zhì)條件比較苛刻、容易產(chǎn)生擠土效應(yīng)、抗剪能力差等缺點(diǎn)。預(yù)制樁樁體的質(zhì)量、操作工人的技術(shù)熟練程度、機(jī)長(zhǎng)的工程經(jīng)驗(yàn)以及工程管理人員的技術(shù)水平、責(zé)任心等等因素又都是保證靜壓PHC管樁工程質(zhì)量的重要因素。

1.工程概況

本項(xiàng)目地處天津市河西區(qū)，地上4～5層，無(wú)地下室，框架結(jié)構(gòu)。本工程設(shè)計(jì)人擬采用預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，樁基設(shè)計(jì)等級(jí)為乙級(jí)，管樁類(lèi)型為PHC-A500（120），總樁數(shù)為916根。有效樁長(zhǎng)20m～23m，樁端持力層在粉土中，靜壓施工。

2.場(chǎng)地土層地質(zhì)條件

天津地處華北平原，屬?zèng)_積、海積低平原地貌單元，場(chǎng)地地形較平坦。根據(jù)《天津市地基土層序劃分技術(shù)規(guī)程》（DB/T29-191-2009）；《巖土工程技術(shù)規(guī)范》（DB29-20-2000）第3.2條、附錄A及本次勘察資料，該場(chǎng)地埋深45.00m深度范圍內(nèi)，地基土按成因年代可分為以下8層，按力學(xué)性質(zhì)可進(jìn)一步劃分為15個(gè)亞層。人工填土層；新近沖積層（Q43Nal）；全新統(tǒng)上組陸相沖積層（Q43al）：包括第一亞層粉質(zhì)粘土（地層編號(hào)4a），第二亞層粉土（地層編號(hào)4b）；全新統(tǒng)中組海相沉積層（Q42m）：包括第一亞層粉質(zhì)粘土（地層編號(hào)6a），第二亞層淤泥質(zhì)粘土（地層編號(hào)6b），第三亞層粉質(zhì)粘土（地層編號(hào)6c），局部夾粉土透鏡體；全新統(tǒng)下組沼澤相沉積層（Q41h）；全新統(tǒng)下組陸相沖積層（Q41al）：第一亞層，粉質(zhì)粘土（地層編號(hào)8a），第二亞層，粉土（地層編號(hào)8b）；上更新統(tǒng)第五組陸相沖積層（Q3eal）；上更新統(tǒng)第三組陸相沖積層（Q3cal）：第一亞層，粉土（地層編號(hào)11a），第二亞層，粉質(zhì)粘土（地層編號(hào)11b），第三亞層，粉土（地層編號(hào)11c），第四亞層，粉質(zhì)粘土（地層編號(hào)11d）。

根據(jù)本次勘察資料，地基土豎向成層分布，部分層位水平方向巖性有所差異，砂粘有所變化，力學(xué)性質(zhì)有所差異，頂（底）板標(biāo)高有所起伏，主要表現(xiàn)在：8b粉土頂板有所起伏，局部夾粉質(zhì)粘土透鏡體，對(duì)預(yù)制樁沉樁有一定影響。本場(chǎng)地其它各層土總體上是均勻、穩(wěn)定的。

3.預(yù)制管樁施工

3.1施工準(zhǔn)備工作

⑴熟悉圖紙，充分理解設(shè)計(jì)者的意圖，做好圖紙會(huì)審和設(shè)計(jì)交底工作，收集相關(guān)的水文地質(zhì)資料及地下管網(wǎng)的資料，做好障礙物的清除與管線的保護(hù)工作，保證施工場(chǎng)地“三通”通暢。

⑵認(rèn)真做好軸線的引測(cè)工作，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置三個(gè)以上控制點(diǎn)，用混凝土保護(hù)好。將校驗(yàn)的水準(zhǔn)點(diǎn)引測(cè)到現(xiàn)場(chǎng)較為牢固的位置。

⑶開(kāi)工前對(duì)進(jìn)場(chǎng)的全液壓靜力壓樁機(jī)做全面系統(tǒng)的檢查工作，做好各部位的保養(yǎng)和潤(rùn)滑。其他需要準(zhǔn)備或校準(zhǔn)的儀器、設(shè)備有：全站儀、水準(zhǔn)儀、長(zhǎng)卷尺、米尺、電焊機(jī)、焊條、鐵釘?shù)取?/p>

3.2靜壓管樁施工工藝

先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的運(yùn)輸和壓樁應(yīng)在樁身混凝土齡期14天（混凝土強(qiáng)度達(dá)100%）之后，且常壓蒸汽養(yǎng)護(hù)后在常溫下靜置7d后方可進(jìn)行。周?chē)ㄖ?、地下管線或樁相對(duì)密集時(shí)打樁應(yīng)采取必要措施加強(qiáng)保護(hù)并做好監(jiān)測(cè)記錄。

4.本項(xiàng)目在施工過(guò)程中可能產(chǎn)生的問(wèn)題及其注意事項(xiàng)

4.1擠土效應(yīng)

擠土效應(yīng)產(chǎn)生的原因主要有靜壓預(yù)應(yīng)力管樁的施工方法不符合施工實(shí)際，或者是采用了不當(dāng)?shù)氖┕こ绦蛩?，有時(shí)是因?yàn)槌蓸稊?shù)量過(guò)多，致使壓樁速率大，布樁密度過(guò)高等原因也會(huì)導(dǎo)致擠土效應(yīng)。

為了降低這種影響，我們可以通過(guò)在建筑工程施工過(guò)程中縮短壓樁的停歇時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槭┕さ耐Ｐ獣r(shí)間越長(zhǎng)，原樁體擠土后所產(chǎn)生的摩擦阻力就會(huì)越大，對(duì)后續(xù)的沉樁施工產(chǎn)生的困難就越大。

4.2沉樁達(dá)不到設(shè)計(jì)圖紙要求

沉樁達(dá)不到設(shè)計(jì)要求是由于有些土質(zhì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，甚至還存有大石塊或者建筑物遺留下來(lái)的老地基，這些都是靜壓預(yù)應(yīng)力管樁沉樁的障礙問(wèn)題，很多樁機(jī)及其配重都比較小，根本無(wú)法穿越這樣的硬性結(jié)構(gòu)，給施工帶來(lái)較大困難。所以在沉樁之前要進(jìn)行土質(zhì)表層構(gòu)造的探測(cè)，查明后要開(kāi)挖去除這些障礙物，樁機(jī)的選擇也要與管樁樁徑、樁長(zhǎng)相匹配，選擇合適的機(jī)型和配重的樁機(jī)能夠收到事半功倍的效果。

4.3壓樁時(shí)出現(xiàn)樁身破壞，也稱(chēng)爆樁

根據(jù)施工情況統(tǒng)計(jì)總結(jié)，造成爆樁的原因有以下幾種：

⑴樁身質(zhì)量缺陷，分外部缺陷與內(nèi)部缺陷兩種：外部缺陷一般存在尺寸不規(guī)范、端頭板不平直、管壁厚度不符合規(guī)范要求等。內(nèi)部缺陷主要存在樁身混凝土不密實(shí)、風(fēng)化碎石含量偏高、強(qiáng)度達(dá)不到要求或養(yǎng)護(hù)期不夠。針對(duì)樁身質(zhì)量缺陷而引起的爆樁，應(yīng)事先選擇信譽(yù)好、管理制度及質(zhì)量保證體系健全的制樁單位，并加強(qiáng)對(duì)進(jìn)場(chǎng)管樁的檢查驗(yàn)收。

⑵地質(zhì)問(wèn)題，由于砂層其沉積規(guī)律存在上細(xì)下粗的顆粒，沉樁阻力隨著進(jìn)入砂層的深度增加而增大，并且砂層隨著不斷的壓樁越擠越密實(shí)，施工時(shí)發(fā)生爆樁的幾率最大。

針對(duì)地質(zhì)問(wèn)題引起的爆樁，可采取以下措施：對(duì)層厚大、密實(shí)度高的砂層，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況可采取封閉樁尖、增加樁機(jī)噸位、原位引孔等措施；但如砂層太厚，建議更改樁型。

⑶施工不規(guī)范，操作不當(dāng)。在施工過(guò)程中，不按照施工規(guī)范及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行操作，也極易引起爆樁，主要有：①樁身垂直度偏差過(guò)大，特別是第一節(jié)樁身垂直度控制不好，易造成第二、三節(jié)偏斜，在壓樁過(guò)程中樁身偏心受力過(guò)大；②端部錯(cuò)口偏差超過(guò)規(guī)范要求，接樁間隙過(guò)大且不均勻等。在壓樁過(guò)程中，形成樁身偏心受力引起爆樁；③壓樁力過(guò)大超過(guò)樁身極限承載力；④送樁器與樁端頭接觸不良而引起應(yīng)力相對(duì)集中現(xiàn)象，引起樁端爆裂。

針對(duì)施工不規(guī)范采取的措施：①加強(qiáng)對(duì)施工人員的教育，提高質(zhì)量意識(shí)和責(zé)任心；②加強(qiáng)施工過(guò)程中垂直度、端部錯(cuò)口、樁端間隙、焊接質(zhì)量等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的檢查，確保符合規(guī)范要求，操作人員、質(zhì)量檢查人員做好節(jié)點(diǎn)的自檢、互檢、交接檢查工作。

施工中發(fā)生爆樁，應(yīng)及時(shí)報(bào)告業(yè)主單位，請(qǐng)求設(shè)計(jì)單位出具應(yīng)對(duì)方案；開(kāi)挖后進(jìn)行低應(yīng)變發(fā)現(xiàn)的應(yīng)確定樁身破壞位置，經(jīng)設(shè)計(jì)確認(rèn)后可以采取內(nèi)加固法或外加固法處理。

4.4剪切破壞

管樁的剪切破壞主要原因是工程樁成樁后，周邊受力環(huán)境發(fā)生變化，產(chǎn)生較大的剪切應(yīng)力，超過(guò)了管樁承受力范圍。如單側(cè)增加了極大的堆載產(chǎn)生的剪切應(yīng)力，靠近水系潮汐產(chǎn)生的剪切應(yīng)力，砂層的流動(dòng)產(chǎn)生的剪切應(yīng)力，施工造成的應(yīng)力集中等。

防治措施：不得在成樁后單側(cè)大規(guī)模堆載，如堆土方；一般砂層可能產(chǎn)生流動(dòng)主要也是靠近水系，因此靠近水系有較厚砂層的建議不采用管樁，如采用管樁，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮加大成樁密度，增強(qiáng)樁基的整體抗剪能力，或在高位整排設(shè)置抗剪節(jié)點(diǎn)、抵抗砂層流動(dòng)產(chǎn)生的剪力。樁機(jī)施工時(shí)應(yīng)注意同一承臺(tái)內(nèi)的群樁，需接樁的接頭不宜在同一截面內(nèi)，應(yīng)相互錯(cuò)開(kāi)，避免產(chǎn)生土壓力以及水壓力效應(yīng)較大時(shí)，對(duì)整體樁身產(chǎn)生剪切破壞。

5.總結(jié)

前幾年在上海發(fā)生的管樁由于剪切破壞引起住宅樓倒塌事故一度對(duì)預(yù)應(yīng)力管樁的使用產(chǎn)生了質(zhì)疑，但靜壓管樁的優(yōu)勢(shì)明顯的，如何在使用中更好地在經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量、安全方面進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和施工，就是擺在我們面前急需解決的問(wèn)題，筆者通過(guò)做過(guò)幾個(gè)預(yù)應(yīng)力管樁項(xiàng)目，總結(jié)出上邊幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)供大家參考。每個(gè)項(xiàng)目都有每一個(gè)項(xiàng)目的特殊性，相信本項(xiàng)目也不例外，在本項(xiàng)目施工前筆者對(duì)在施工中可能遇到的幾點(diǎn)問(wèn)題做了簡(jiǎn)單的分析。

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