【摘要】近年來，高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁因其施工速度較快，適用范圍廣，樁身混凝土強(qiáng)度高，單樁承載力大， 質(zhì)量穩(wěn)定可靠，工程造價相對較低，在建筑工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】混凝土管樁優(yōu)點；管樁設(shè)計注意事項；質(zhì)量問題分析；預(yù)防措施

1、高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁優(yōu)點

1）管樁采用現(xiàn)代化工廠預(yù)制，高速離心成型、高溫高壓蒸養(yǎng)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

2）管樁水陸運(yùn)輸方便，施工現(xiàn)場容易擺放，無需現(xiàn)場備料制作，無砼料攪拌，泥漿等污染源，對工地及周邊環(huán)境環(huán)保無污染。

3）管樁樁身混凝土強(qiáng)度高，加上有一定的預(yù)應(yīng)力，密實耐打，穿透性好，對淤泥、粘土、粉土、砂土、卵石礫石、碎石、強(qiáng)風(fēng)化、全風(fēng)化巖等各種土層均可進(jìn)行設(shè)計使用，適用范圍廣。

4）管樁的規(guī)格型號多，直徑從φ400-φ1200，樁長從6米-15米不等，搭配靈活，接長方便，可根據(jù)建筑物荷載要求合理優(yōu)化選樁、布樁，現(xiàn)場施工可根據(jù)地質(zhì)變化合理配樁。

5）施工工藝較為簡便、直觀，機(jī)械化程度高，可采用靜壓或錘擊設(shè)備，靜壓無噪音無污染，錘機(jī)穿透力強(qiáng)，可根據(jù)土層選擇，沉樁質(zhì)量可在施工中直接反映，便于監(jiān)理和業(yè)主單位對施工進(jìn)行監(jiān)控，施工質(zhì)量容易保證。

6）工期較短，對場地的面積要求不大，場地達(dá)到三通一平即可施工，施工可送樁最大送深達(dá)8米，可通過送樁施工樁基再開挖基坑，可避免雨季開挖基坑導(dǎo)致延誤工期等問題出現(xiàn)。管樁施工完畢后根據(jù)土層情況，只需等待7天-20天便可進(jìn)行檢測，有利于下一道工序的施工。

管樁雖然有上述諸多優(yōu)點，但也有明顯的缺點，它抗彎剛度較差，施工時接樁質(zhì)量較難控制，在某些土層中沉樁困難，特別是在軟弱地基中使用時，打樁過程中的擠土效應(yīng)、施工過程中的端板焊接不良、重型施工機(jī)械的行走碾壓、基坑邊坡失穩(wěn)和挖土不當(dāng)?shù)仍?，容易使管樁出現(xiàn)傾斜，偏位以及斷樁等質(zhì)量問題。由于問題經(jīng)常是在開挖基坑后出現(xiàn)，往往給工程處理帶來極大的困難，輕則延誤工期、增加造價，重則會引起重大質(zhì)量事故，甚至已施工的樁報廢。因此，在區(qū)域內(nèi)

軟土地基較為普遍的地區(qū)，出臺了一些規(guī)定，限制管樁的使用范圍。如湖北省以及安徽省馬鞍山市均規(guī)定對高度超過一定數(shù)值且承臺周邊及底部存在淤泥、淤泥質(zhì)土的高層建筑不應(yīng)采用管樁基礎(chǔ)。因此，結(jié)合多年來實際工程中所接觸到的管樁設(shè)計和施工出現(xiàn)的問題，對管樁設(shè)計和施工中質(zhì)量問題產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析并提出須采取的預(yù)防措施，供參考。

2、管樁設(shè)計中注意事項

1）管樁與建筑物的適用性：即擬建設(shè)的工程是否符合采用管樁的條件。上文提到，除國家規(guī)范和各地地方標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定外，一些地區(qū)的建筑行業(yè)主管部門根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡鼗翆拥奶厥馇闆r，出臺規(guī)定，限制管樁的使用范圍。因此，設(shè)計前應(yīng)查閱相關(guān)規(guī)定，對照建筑物的具體情況，如層數(shù)，高度，是否有地下室以及場地土層性質(zhì)等，明確管樁是否可以采用。

2）管樁與建筑場地的適宜性：須結(jié)合地質(zhì)勘察報告與場地的實際情況，判斷是否有合適的樁端持力層以及場地地層的均勻性、沉樁的可能性、管樁的穩(wěn)定性、以及場地環(huán)境條件對管樁施工的限制性。還要預(yù)估樁基的承載力，與擬建的建筑物荷載進(jìn)行比對，明確管樁的適宜性，應(yīng)達(dá)到安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、保護(hù)環(huán)境的目標(biāo)。

3）管樁的選型：管樁的選型應(yīng)在綜合分析各項條件后確定。主要有擬建建筑物上部結(jié)構(gòu)體系、荷載大小與分布以及對基礎(chǔ)沉降及水平位移的要求；抗震設(shè)防烈度的要求；地上及地下管線、地下工程的分布，可能受打樁影響的臨近建筑物的間距和基礎(chǔ)形式；施工機(jī)械進(jìn)退場及施工作業(yè)運(yùn)行條件；防振、防噪聲要求等環(huán)境條件；管樁規(guī)格和型號、單節(jié)樁長、接頭形式及供應(yīng)條件；同一結(jié)構(gòu)單元應(yīng)避免采用不同類型的樁。對承受較大水平荷載的管樁、抗震設(shè)防區(qū)位于液化土層范圍內(nèi)的管樁，設(shè)計人員還應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)范的規(guī)定，對圖集中管樁的箍筋直徑、螺距及箍筋加密區(qū)長度做調(diào)整，并向生產(chǎn)廠家定制滿足抗震構(gòu)造措施和實際工程需要的管樁。

4）管樁樁長和承載力的確定：管樁應(yīng)選擇良好土層作為樁端持力層，樁端進(jìn)入持力層的深度不應(yīng)小于2D；每根管樁的接頭數(shù)量不宜多于3個，由此條件初步確定樁長。一般管樁用作摩擦型樁時，其長徑比不宜大于100；用作端承型樁時，其長徑比不宜大于80。多次工程經(jīng)驗表明，管樁的單樁豎向承載力特征值試樁結(jié)果與按照地質(zhì)報告提供的土層參數(shù)估算的數(shù)值往往差距較大，因此，單樁承載力特征值宜通過同條件下試樁來確定。

5）管樁的平面布置：采用多樁和群樁時，應(yīng)使樁承載力合力點與其上部結(jié)構(gòu)豎向永久荷載重心相重合。當(dāng)為大面積群樁時，對硬粘土層和飽和軟土層要合理布樁，并適當(dāng)加大樁中心距，減少擠土效應(yīng)。

6）由于沉樁機(jī)械設(shè)備施工時需要一定的空間，當(dāng)在已經(jīng)開挖后的基坑中沉樁時，在基坑支護(hù)設(shè)計時要考慮臨近基坑邊緣的邊樁施工的可能性，留足樁機(jī)移動以及操作的必要空間。

3、管樁施工中經(jīng)常出現(xiàn)的質(zhì)量問題原因分析

1）預(yù)應(yīng)力混凝土管樁屬部分?jǐn)D土型樁，當(dāng)帶有閉口樁尖時為全擠土樁。在施打大面積密集群樁時，由于大量樁體入土，樁周一定范圍內(nèi)的土體受到擠壓和擾動，隨著施工數(shù)量的增加，擠土效應(yīng)越加明顯，引起沉樁區(qū)域和周圍土層的水平移動和隆起，如順序不當(dāng)導(dǎo)致應(yīng)力擴(kuò)散不均勻，往往造成先打入的樁受擠產(chǎn)生傾斜或斷樁，管樁施工速度較快時會加劇擠土效應(yīng)。擠土效應(yīng)還會引起先打入的樁產(chǎn)生上浮現(xiàn)象，使其承載力達(dá)不到要求。此種情況在硬粘土層和飽和軟土層最容易出現(xiàn)。

2）沉樁機(jī)械都有一定的體積和重量，特別是靜壓樁機(jī)，為抵抗沉樁時的反力，往往根據(jù)壓樁力的需要在樁機(jī)上帶有相應(yīng)的配重。當(dāng)?shù)乇硗翆虞^軟時，未采取相應(yīng)技術(shù)措施，樁機(jī)行走部分的支腿直接站壓在樁頂或樁頂軟土層上，形成對地表土層的強(qiáng)大擠壓作用，當(dāng)?shù)鼗辽喜坑休^厚的軟土層或地表面較薄的硬土層下有較厚的軟土層時，可將管樁推擠傾斜，甚至斷樁。

3）管樁的連接一般采用端板焊接連接，如接樁時焊接質(zhì)量未達(dá)到規(guī)范要求或現(xiàn)場施工要求，焊縫強(qiáng)度不足，受擠土效應(yīng)后接頭處不能抵抗水平變位或上浮而產(chǎn)生斷樁。

4）施工過程中在一些土層中沉樁困難。管樁雖然在土層中穿透性好，但在含有較大礫石的土層及密實的砂層中沉樁有時仍然會遇到較大的困難，達(dá)不到設(shè)計標(biāo)高，出現(xiàn)實際樁長與設(shè)計樁長相差較大的情況。

5）樁基施工完成后基坑開挖時一次性開挖深度太快太深，使樁的一側(cè)承受土壓力較大，樁身發(fā)生彎曲變形。或未采取必要的基坑支護(hù)措施，使得基坑邊坡失穩(wěn)，土體滑動，造成管樁傾斜。

4、管樁施工質(zhì)量問題預(yù)防措施

對以上所述各項施工中的質(zhì)量問題，可采取如下技術(shù)措施。

1）為減少沉樁擠土引起的土體位移、隆起，保證施工完成后樁基的質(zhì)量，可采用開口型樁尖，使部分土體進(jìn)入管樁內(nèi)部以減少樁的擠土量，縮小其影響范圍。其次，施工過程中應(yīng)掌握詳細(xì)的地質(zhì)勘察資料，根據(jù)地層情況、基礎(chǔ)形式、布樁情況等選擇合理的施工機(jī)械，并優(yōu)化打樁的施工方向和順序路線。一般地基變位的方向基本上與沉樁施工順序方向是一致的。在沉樁起始處方向的地基土體變位和應(yīng)力較小，影響范圍也小，而在沉樁終止處方向的地基土體的變位和應(yīng)力因為受已沉樁的約束作用而明顯增大，影響范圍也大。因此打樁宜自樁群中間向兩個方向或四周對稱施工。如施工場地周邊有需要保護(hù)的建筑物、構(gòu)筑物、道路或者地下管線等，施工方向宜背離被保護(hù)對象。沉樁時尚應(yīng)控制施工速度，限制打樁速率，速度過快，不利于土層中應(yīng)力的擴(kuò)散，土體的水平移動和隆起也越大。在含水量較大的軟土層中可設(shè)置袋裝砂井，以消除部分超孔隙水壓力，減少擠土現(xiàn)象。當(dāng)擠土效應(yīng)嚴(yán)重，必要時可在場地內(nèi)設(shè)置應(yīng)力釋放孔和采取預(yù)鉆孔輔助沉樁。

施工過程中應(yīng)加強(qiáng)檢測，動態(tài)施工，設(shè)置樁的上浮和水平變位觀測點，定時檢測樁的上浮量及樁頂水平偏位值，做好沉樁記錄，如發(fā)現(xiàn)樁的上浮或偏移值較大，應(yīng)及時采取復(fù)打、糾偏等措施，確保樁位及標(biāo)高準(zhǔn)確。

2）在打樁施工前，應(yīng)將場地平整壓實，能夠滿足沉樁機(jī)械的行走，并且不能對已施工過的樁產(chǎn)生影響。如果地表土層較軟，或地表土層雖然較硬，但厚度相對較薄時，應(yīng)在機(jī)械、車輛行走的位置填一定厚度的碎石或路基板，減小機(jī)械對場地表面土體的擠壓作用，同時也有利于打樁機(jī)械自身的穩(wěn)定，容易控制沉樁過程中樁身的垂直度。

3）接樁時端板焊接質(zhì)量須嚴(yán)格按圖集的要求并達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)分層焊接，內(nèi)層焊渣必須清理干凈后方可施焊下一層，焊縫應(yīng)飽滿、連續(xù)，且根部必須焊透。焊接接頭在自然冷卻后才可繼續(xù)沉樁，冷卻時間不少于8分鐘，嚴(yán)禁用水冷卻或焊好后立即沉樁，施工中應(yīng)對焊接質(zhì)量高度重視。工程中盡量減少接樁，接樁宜在樁尖穿過硬土層后進(jìn)行，應(yīng)避免樁尖接近或處于硬持力層中接樁。

4）實際工程中多次出現(xiàn)在砂層中沉樁困難的情況，特別是在樁基施工后期，土層已被擠密時。因此，當(dāng)樁基需要穿越砂層或需要進(jìn)入砂層一定深度，宜優(yōu)先采用錘擊法沉樁，因為錘擊法較靜壓法沉樁的穿透性要強(qiáng)。如困難較大，還可采取引孔輔助沉樁，即用鉆機(jī)在設(shè)計樁位先抽土引孔，隨即沉入管樁。由于引孔會減弱樁的摩阻力，最終可能影響到樁的承載力，因此采用此法須通過試驗確定引孔的大小和深度。

5）合理選擇基坑支護(hù)方式與開挖的施工機(jī)械和施工方法?；娱_挖時間不宜太早，打樁完成后應(yīng)留有一定的休止時間。嚴(yán)禁邊打樁邊開挖基坑。施工應(yīng)堅持先支護(hù)后挖土的原則，深基坑要分層分區(qū)域均勻開挖，軟土每層挖土的厚度不應(yīng)超過1.0米，層與層之間留出一定寬度的工作面，并根據(jù)土質(zhì)情況合理放坡，嚴(yán)防土體滑動。挖出的土方必須即時外運(yùn)，不能堆積在基坑的四周?；釉诮咏拥讜r應(yīng)采取接力開挖，前邊（接近坑底層土）用小挖機(jī)，后邊用大挖機(jī)，這樣可減小挖土機(jī)械對樁頂土層的擠壓作用。且挖至樁頂標(biāo)高以上0.5米時，須改用人工清除樁頂余土。

結(jié)語：

綜上所述，為了充分發(fā)揮管樁的優(yōu)點，應(yīng)從設(shè)計與施工二個方面綜合考慮。設(shè)計須從場地與建筑物的特點出發(fā)，合理選擇樁型和持力層并優(yōu)化布樁。施工中因地制宜采取預(yù)防措施是第一位的，在施工前要有針對性地編制方案，施工中加強(qiáng)監(jiān)督管理和檢測，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)立即進(jìn)行有針對性的處理，如此方能達(dá)到預(yù)期的效果。

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