王學(xué)軍 王玉茜

預(yù)應(yīng)力管樁是一種新型管樁,被廣泛應(yīng)用在工業(yè)民用建筑中。預(yù)應(yīng)力管樁是由專業(yè)廠家采用先張法預(yù)應(yīng)力工藝和離心工藝成型后經(jīng)蒸汽養(yǎng)護(hù)而成的一種細(xì)長空心圓筒體的等截面預(yù)制混凝土構(gòu)件(簡稱管樁),在建筑施工中通過錘擊或靜壓的方法將其沉入地下作為建(構(gòu))筑物的基礎(chǔ)。管樁按樁身混凝土強(qiáng)度等級不同,可分為兩種類型:一種是高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁,其混凝土強(qiáng)度等級不能低于C80(代號PHC);另一種為普通預(yù)應(yīng)力混凝土管樁,根據(jù)管壁厚度的不同又分為普通型(代號PTC)和薄壁型(代號為PC),其混凝土強(qiáng)度等級不低于C60。

1 預(yù)應(yīng)力管樁的特點(diǎn)

1.1 預(yù)應(yīng)力管樁的優(yōu)點(diǎn)

1)單樁承載力高。在相同情況下承載力比沉管樁大,既適用于多層,也適用于小高層、高層。在同一建筑物,還可以采用不同樁徑來解決布樁問題。2)單樁承載力造價(jià)便宜。管樁每米造價(jià)比沉管和鉆孔樁貴,但是每噸承載力造價(jià)管樁便宜;同時(shí)持力層還可以比鉆孔樁淺。3)運(yùn)輸?shù)跹b方便。接樁快捷,成樁長度不受施工機(jī)械的限制。管樁樁節(jié)長短不同、搭配較靈活。施工速度快,穿透力較強(qiáng)。質(zhì)量可靠,施工現(xiàn)場整潔,施工方便。廣泛適用于砂土、黏土和軟土。

1.2 預(yù)應(yīng)力管樁的缺點(diǎn)

1)要求邊樁中心到舊有建筑物的距離至少4 m的空間。

2)考慮壓樁的可能性。遇堅(jiān)硬夾層時(shí)不易采用;對于以粉土和粉、細(xì)砂為持力層的應(yīng)考慮地震液化和打樁的振動液化問題;對于巖石,一般只能以全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化層作持力層。

3)預(yù)應(yīng)力管樁的軸向抗壓強(qiáng)度較高,但其抗裂強(qiáng)度值卻較低,正常使用的直徑為400 mm～500 mm的PTC或PC管樁,其抗裂強(qiáng)度值僅為40 kN·m～60 kN·m,設(shè)計(jì)處理不當(dāng)非常容易開裂。

2 預(yù)應(yīng)力管樁應(yīng)用的范圍

1)管樁的應(yīng)用范圍。管樁發(fā)明于國外,國內(nèi)發(fā)展不平衡。廣東地區(qū)在20世紀(jì)80年代就開始大量應(yīng)用,90年代起華東地區(qū)逐漸推廣使用。目前全國其他地區(qū)如廣大沿海地區(qū),長江、黃河等江河流域,湖泊四周以及沖積層、坡積層、風(fēng)化殘積層地區(qū),甚至黃土高原地區(qū)都得到廣泛應(yīng)用。

2)樁基適宜的地質(zhì)條件。預(yù)應(yīng)力管樁用于基巖埋藏較淺(約10 m～30 m)且基巖風(fēng)化嚴(yán)重、強(qiáng)風(fēng)化巖層較厚,其上還有一層全風(fēng)化巖層和風(fēng)化殘積土的地質(zhì)條件。

3 預(yù)應(yīng)力管樁存在的問題

1)接樁處開裂:接樁處經(jīng)施工后,出現(xiàn)松脫開裂;2)沉樁深度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求:沉樁是以最終貫入度和最終樁身長度作為施工最終控制。有時(shí)沉樁達(dá)不到設(shè)計(jì)的最終控制要求;3)樁身斷裂:樁在沉入過程中樁身突然傾斜錯(cuò)位,在靜壓或者錘擊的過程中,容易出現(xiàn)水平方向的斷裂。

4 主要原因及解決措施

4.1 接樁處開裂的原因及解決措施

4.1.1 主要原因

1)連接處表面沒有清理干凈,留有雜質(zhì)、水、油跡等。

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

3)焊接時(shí)連接件不平,有較大的間隙,造成焊接不牢;焊縫不連續(xù),不飽滿;焊縫中夾有焊渣等;冷卻方式不對或冷卻時(shí)間不夠。

4.1.2 防治及解決措施

1)接樁前,對連接部位上的雜質(zhì)、油污、水分必須清理干凈,保證連接部件清潔,接口處應(yīng)露出金屬光澤;檢查連接部件是否牢固、平整和符合設(shè)計(jì)要求。達(dá)不到要求,必須進(jìn)行修正后才能進(jìn)入下一工序。2)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;焊接時(shí)宜由兩個(gè)焊工對稱進(jìn)行;焊接層數(shù)不少于兩層,焊縫應(yīng)飽滿;焊縫冷卻應(yīng)為自然冷卻,時(shí)間不少于10 min,嚴(yán)禁水冷或焊好即打。3)如果樁發(fā)生裂縫,應(yīng)及時(shí)處理。裂縫部位較深時(shí),只能補(bǔ)樁。如果裂縫發(fā)生在5 m以內(nèi)的淺層,可采用接樁辦法來處理。一般分以下幾個(gè)步驟:a.根據(jù)動測結(jié)果開挖到裂縫部位,做好周圍圍護(hù)工作;b.以厚度大于3 mm的鋼板圓形托板下入管樁內(nèi),位置要深于裂縫部位1 m以上;c.按設(shè)計(jì)要求下料做好鋼筋龍骨下入管樁內(nèi),下部與圓形鋼板托板固定,上部要預(yù)留好與承臺的錨固長度;d.澆搗混凝土的強(qiáng)度應(yīng)比原混凝土高一級,裂縫上部形成實(shí)心的一段樁身(見圖1)。

4.2 沉樁達(dá)不到設(shè)計(jì)要求

4.2.1 主要原因

1)勘察點(diǎn)不夠或勘察資料粗糙:對工程地質(zhì)情況不明,尤其是對持力層起伏標(biāo)高不明,導(dǎo)致設(shè)計(jì)時(shí)考慮持力層或選擇樁長有誤。2)持力層選擇不當(dāng):預(yù)應(yīng)力管樁持力層宜選強(qiáng)風(fēng)化層,以達(dá)到較高的承載力。但當(dāng)強(qiáng)風(fēng)化層埋深較深,考慮到樁長限制,不得已選擇全風(fēng)化層作持力層時(shí),承載力將受較大影響,特別是全風(fēng)化層有遇水易軟化特點(diǎn)時(shí),地下水可能通過樁管內(nèi)從樁尖滲入,大大降低樁端承載力。3)柴油錘選型不當(dāng):打樁宜重錘低擊,當(dāng)用45錘打直徑500 mm樁,承載力標(biāo)準(zhǔn)值要達(dá)到2 000 kN就難以保證。反過來用60錘打直徑400 mm樁,收錘標(biāo)準(zhǔn)則難以控制。4)送樁器送樁問題:送樁器與樁頭銜接不好,施打時(shí)仍按原收錘標(biāo)準(zhǔn)控制。5)配樁問題:對樁長估計(jì)不準(zhǔn)確,在入持力層位置接樁,往往接好后再打貫入度就已達(dá)到收錘標(biāo)準(zhǔn),或采用送樁器送完樁后,無法再打時(shí)貫入度仍未達(dá)到收錘標(biāo)準(zhǔn)。

4.2.2 防治及解決措施

1)詳細(xì)探明工程地質(zhì)情況,必要時(shí)應(yīng)做補(bǔ)充勘察,正確選擇持力層或標(biāo)高。根據(jù)工程地質(zhì)條件,合理選擇樁型,施工方法及打樁順序。2)采用送樁。送樁深度一般不宜超過2 m,而貫入度宜按比不送樁時(shí)小5 mm/陣控制。3)采用柴油錘打樁,綜合考慮打樁效率,沉樁質(zhì)量等因素,選錘型時(shí),宜參考表1選用。

表1 錘型選擇參考表

4.3 樁身斷裂

4.3.1 主要原因

1)地質(zhì)勘察不詳。施工場地內(nèi)有地下孤石,舊有基礎(chǔ)等障礙物未清除干凈,樁入土后,樁尖被擠向一側(cè)。2)樁身存在質(zhì)量問題。制作樁的混凝土強(qiáng)度不夠;樁在堆放、吊運(yùn)過程中產(chǎn)生裂紋或斷裂未被發(fā)現(xiàn);樁身彎曲超過規(guī)定,樁尖偏離樁的縱軸線較大,沉入過程中樁身發(fā)生傾斜或彎曲。3)樁施打不當(dāng)。穩(wěn)樁不垂直,壓入地下一定深度后,再用走架方法校正,使樁身產(chǎn)生彎曲;兩節(jié)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,沉樁收錘標(biāo)準(zhǔn)過嚴(yán)等。4)樁基開挖方案不當(dāng)。進(jìn)行基坑開挖時(shí),在淤泥較厚地區(qū),淤泥易向開挖處流動,對樁產(chǎn)生側(cè)向壓力,造成斷樁。

4.3.2 防治及解決措施

1)地質(zhì)勘察報(bào)告應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB S0021。施工前應(yīng)將樁位下的障礙物清理干凈,必要時(shí)對每個(gè)樁位用釬探了解。2)管樁進(jìn)場時(shí),要檢查管材合格證、檢驗(yàn)報(bào)告、廠家生產(chǎn)資質(zhì)、營業(yè)執(zhí)照等是否符合有關(guān)規(guī)定,還要檢查樁身質(zhì)量,發(fā)現(xiàn)樁身彎曲超過規(guī)定(L/1 000且≤20 mm)或樁尖不在樁縱軸線上的不宜采用。發(fā)現(xiàn)樁身開裂超過有關(guān)驗(yàn)收規(guī)定時(shí)不得使用。3)樁施打時(shí),在穩(wěn)樁過程中,如發(fā)現(xiàn)樁身傾斜度大于10%時(shí)應(yīng)及時(shí)糾正。樁壓入一定深度發(fā)生嚴(yán)重傾斜時(shí),不宜采用走架方法進(jìn)行糾正。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。另外,收錘標(biāo)準(zhǔn)一般不宜小于20 mm/陣。

5 結(jié)語

通過系統(tǒng)的闡述預(yù)應(yīng)力管樁的優(yōu)缺點(diǎn)及工程實(shí)踐中出現(xiàn)的問題和解決方案,以求能夠在以后的施工過程中正確的診斷預(yù)應(yīng)力管樁發(fā)生事故的原因,從而能很快的尋求解決問題的根本方法。

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