楊光培，劉廣忠

(廣州南洋理工職業(yè)學(xué)院，廣東 廣州 510900)

1 PHC管樁錘擊施工工藝及垂直度概述

PHC是英文pre-stressed high-strength concrete的縮寫(xiě)，簡(jiǎn)稱預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁是一種打入土中，橫截面尺寸比其長(zhǎng)度小得多的管狀細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件，管樁的上部與承臺(tái)(梁)連接組成樁基礎(chǔ)。錘擊法是利用樁錘的沖擊克服土對(duì)樁的阻力，使樁沉到預(yù)定深度或達(dá)到持力層，這是最常用的一種沉樁方法。樁錘是對(duì)樁施加沖擊，將樁打入土中的主要機(jī)具。樁錘主要有落錘、蒸汽錘、柴油錘和液壓錘。打樁機(jī)就位后，將樁錘和樁帽吊起，然后吊樁并送至導(dǎo)桿內(nèi)，垂直對(duì)準(zhǔn)樁位緩緩送下插入土中，垂直度偏差不得超過(guò)0.5%，然后固定樁帽和樁錘，使樁、樁帽、樁錘在同一鉛垂線上，確保樁能垂直下沉。

2 常見(jiàn)垂直度不足的原因

在工程實(shí)施過(guò)程中，PHC管樁經(jīng)常發(fā)生垂直度不滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響工程質(zhì)量。從沉樁的工藝來(lái)分析，出現(xiàn)垂直度不滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求的原因主要出現(xiàn)在以下環(huán)節(jié)：①沉樁前沒(méi)有嚴(yán)格控制：樁機(jī)就為后，樁身沒(méi)有垂直就開(kāi)始打樁，這是因?yàn)楣芾聿坏轿唬瑳](méi)有安排專人監(jiān)控，施工人員沒(méi)有按施工規(guī)范實(shí)施；②沉樁過(guò)程，場(chǎng)地發(fā)生不均勻沉降：場(chǎng)地不平整，施打機(jī)械在沉樁過(guò)程中發(fā)生不均勻沉降，牽引樁身傾斜；③由于地質(zhì)不均勻或地下有孤石，樁頭兩側(cè)受到的力不一致時(shí)，樁身發(fā)生傾斜。

從以上現(xiàn)象來(lái)看，歸根結(jié)底就是過(guò)程控制不嚴(yán)格，監(jiān)控手續(xù)不齊全，質(zhì)量報(bào)警措施不健全。所以除了完善監(jiān)管制度、嚴(yán)格質(zhì)量控制措施外，探究直觀可控的垂直度監(jiān)控設(shè)備是非常有必要的。

3 傳統(tǒng)垂直度控制的方法

傳統(tǒng)的垂直度監(jiān)控的措施是利用兩臺(tái)經(jīng)緯儀交叉90°實(shí)施監(jiān)測(cè)，在整個(gè)沉樁過(guò)程中實(shí)時(shí)觀測(cè)、實(shí)時(shí)糾偏。整個(gè)過(guò)程需要兩個(gè)觀測(cè)人員與打樁機(jī)械控制人員之間相互協(xié)調(diào)共同作業(yè)，整個(gè)過(guò)程是動(dòng)態(tài)管理的，缺一不可。這種監(jiān)控方法存在一定的缺陷。

2)實(shí)施難度大：兩臺(tái)經(jīng)緯儀觀測(cè)樁身的傾斜度，還需要測(cè)量觀測(cè)點(diǎn)到樁的距離和樁身的長(zhǎng)度來(lái)計(jì)算垂直度，也就是經(jīng)緯儀觀測(cè)到的是樁身上、下兩點(diǎn)是否在一條垂直線上并分別測(cè)量其角度讀數(shù)，得到角度差后經(jīng)過(guò)水平距離來(lái)計(jì)算傾斜的距離，然后用偏斜距離除以樁長(zhǎng)(兩個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的垂直距離)才能得到垂直度，這個(gè)計(jì)算過(guò)程需要一定的時(shí)間，會(huì)影響樁施工的進(jìn)度，而且對(duì)觀測(cè)人員的專業(yè)計(jì)算水平要求比較高，實(shí)施較為困難。

3)勞動(dòng)力投入大：在整個(gè)打樁過(guò)程中，除了打樁隊(duì)伍的投入外，還需要兩個(gè)技術(shù)人員全過(guò)程檢測(cè)，無(wú)形中增加了勞動(dòng)力，提高了施工成本。

為了避免以上缺陷的發(fā)生，減少工程費(fèi)用的投入，有效控制工程質(zhì)量、進(jìn)度和成本，對(duì)新的垂直度監(jiān)控設(shè)備的研發(fā)是非常有必要的。

4 垂直度自動(dòng)監(jiān)控報(bào)警設(shè)備的工作原理

垂直度自動(dòng)監(jiān)控報(bào)警器見(jiàn)圖1，分三個(gè)部分組成：限位卡、水平感應(yīng)器、報(bào)警器。限位卡高2 000 mm，直接卡在PHC管樁上下，用兩個(gè)固定桿連接固定；下限位卡設(shè)兩個(gè)水準(zhǔn)氣泡，用于粗平觀測(cè)；上下限位卡之間設(shè)三個(gè)垂直度感應(yīng)器，三個(gè)感應(yīng)器與報(bào)警器串聯(lián)，當(dāng)三個(gè)感應(yīng)器的垂直度都超過(guò)要求時(shí)，報(bào)警器發(fā)出報(bào)警聲音和燈光。

圖1 垂直度自動(dòng)監(jiān)控報(bào)警器構(gòu)造圖

垂直度自動(dòng)監(jiān)控報(bào)警器工作原理見(jiàn)圖2，垂直度自動(dòng)監(jiān)控報(bào)警器的關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于感應(yīng)器的速度和精度，感應(yīng)器由外管和鉛錘組成，外觀內(nèi)直徑為60 mm，鉛錘外徑為50 mm，感應(yīng)器垂直于上下限位卡箍，兩限位卡箍之間的距離(鉛垂線長(zhǎng)度)為2 000 mm，外管與鉛錘之間的距離為60-50=10 mm，垂直度要求的極限為0.5%，2 000×0.5%=10 mm。當(dāng)垂直度為0時(shí)，鉛錘沒(méi)有碰到外管，報(bào)警器沒(méi)有通電；當(dāng)垂直度大于或等于0.5%時(shí)，鉛錘碰到外管，線路連通，報(bào)警器報(bào)警。

圖2 垂直度感應(yīng)器大樣圖

鉛錘下方留一根活動(dòng)線繩連接在下卡箍鉛錘的正下方，避免平時(shí)鉛錘活動(dòng)破壞垂直感應(yīng)器的外管；為了加速鉛錘固定，在下卡箍下方設(shè)置一個(gè)鉛錘吸盤(pán)，監(jiān)測(cè)前通電可以固定鉛錘，避免鉛錘搖擺影響精度和速度。

5 新垂直度自動(dòng)控制報(bào)警器的使用

5.1 工程項(xiàng)目概況

廣州南洋理工職業(yè)學(xué)院教師公寓A棟位于廣東省廣州市從化區(qū)，本建筑場(chǎng)地類別Ⅱ類，建筑物樁基設(shè)計(jì)等級(jí)為乙級(jí)，地基處理采用預(yù)應(yīng)力管樁，共92根樁。本工程基礎(chǔ)采用靜壓式高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁500 mm,以全風(fēng)化巖為樁端持力層，單樁承載力特征值為1 800 kN，預(yù)應(yīng)力管樁施工采用靜壓法。本垂直度控制技術(shù)第一次使用于工程，施工技術(shù)和施工工藝按傳統(tǒng)施工方法不變，在施工過(guò)程中增加了垂直度控制的設(shè)備。

5.2 施工過(guò)程控制

靜壓法施工工藝流程見(jiàn)圖3。

圖3 預(yù)應(yīng)力管樁施工工藝流程

5.3 施工效果

本工程先由監(jiān)理隨機(jī)選4根樁試打，通過(guò)試打得到相關(guān)技術(shù)參數(shù)后全面施工。施工本垂直度后，在沉樁過(guò)程中及時(shí)糾偏樁身偏斜，項(xiàng)目92根樁施工全部合格，沒(méi)有出現(xiàn)偏斜過(guò)大等不良現(xiàn)象；另外施工過(guò)程中減少了一個(gè)垂直度觀測(cè)人員，減少了施工成本。

6 結(jié) 論

預(yù)應(yīng)力管樁施工的垂直度控制是質(zhì)量控制的重要指標(biāo)，通過(guò)工程案例試驗(yàn)證明，本PHC管樁沉樁垂直度監(jiān)控設(shè)備可行，施工效果良好。

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