孫 增

（徐州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局，江蘇 徐州 221000）

0 引言

預(yù)應(yīng)力離心混凝土管樁是在預(yù)制工廠采用高強(qiáng)等級(jí)混凝土、高強(qiáng)度鋼絞線為原材料，并經(jīng)過施加預(yù)應(yīng)力、離心成型等工藝生產(chǎn)而成的預(yù)制樁，其具有單樁承載力高、施工速度快、成樁質(zhì)量可靠、綠色環(huán)保等特點(diǎn)［1-3］。近些年來，隨著建筑市場的規(guī)?；?、規(guī)范化以及人們對(duì)環(huán)保意識(shí)、工程質(zhì)量、工程造價(jià)等要求越來越高，促使預(yù)應(yīng)力離心混凝土管樁在建筑樁基工程、深基坑工程、港口工程等建設(shè)中被大量使用和推廣。但由于近年來各建（構(gòu)）筑物朝著高、大、深等不斷發(fā)展，建筑設(shè)計(jì)對(duì)于預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)的要求在性能方面都在不斷地提高，一些傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力管樁因抗拔承載力較低、抗裂性能差、接頭施工質(zhì)量難以保證等質(zhì)量缺陷凸顯［4］，導(dǎo)致部分地區(qū)限制預(yù)應(yīng)力管樁用于抗拔樁，甚至廢止抗拔樁的地方省標(biāo)圖集、規(guī)程。

為滿足工程需要，解決預(yù)應(yīng)力管樁抗拔、抗裂、接頭連接以及現(xiàn)場施工質(zhì)量等遇到的問題，各省標(biāo)圖集及企標(biāo)圖集也都開始圍繞上述問題開始采取一些措施，總體來說都是通過一些新的技術(shù)創(chuàng)新做一些傳統(tǒng)樁的改進(jìn)。

目前，改進(jìn)措施比較多的抗拔樁有部分實(shí)芯預(yù)應(yīng)力離心混凝土管樁和全實(shí)芯預(yù)應(yīng)力樁，其中部分實(shí)芯預(yù)應(yīng)力離心混凝土管樁在江蘇地區(qū)推廣比較多，目前已推出企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)圖集［5］。筆者通過多次了解生產(chǎn)工藝以及在施工現(xiàn)場和各相關(guān)建設(shè)責(zé)任主體單位溝通，針對(duì)部分實(shí)芯預(yù)應(yīng)力離心混凝土管樁的生產(chǎn)工藝和施工質(zhì)量控制進(jìn)行總結(jié)和探討。

1 生產(chǎn)工藝

1.1 管樁生產(chǎn)工藝控制要點(diǎn)

部分實(shí)芯預(yù)應(yīng)力離心混凝土樁的生產(chǎn)工藝和普通預(yù)應(yīng)力管樁一樣，都是通過施加預(yù)應(yīng)力、離心工藝成型，其工藝流程大致為墩頭→滾焊→編籠→裝?！铝稀夏！x心→樁頭澆筑混凝土→高壓蒸養(yǎng)，其控制要點(diǎn)如下。

1）端板厚度必須按照圖集制作，滿足張拉要求。

2）生產(chǎn)管樁的原材料，包括水泥、砂、石、水及外加劑等，必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求的配比進(jìn)行配置，應(yīng)采用電子計(jì)量自動(dòng)配料，避免人工手動(dòng)電子稱重出現(xiàn)誤差，防止成樁內(nèi)壁露石或缺料以及樁身強(qiáng)度不高。

3）樁身箍筋加密區(qū)間距及加密區(qū)長度，在生產(chǎn)過程中由于生產(chǎn)管理和工人不細(xì)心容易達(dá)不到圖集要求。

4）管樁的預(yù)應(yīng)力張拉主要通過液壓張拉，直接影響管樁的物理力學(xué)屬性，應(yīng)嚴(yán)格檢定壓力表的精度，選用抗震較好、精度及穩(wěn)定度較高的油溫壓力表，確保張拉力的準(zhǔn)確性，避免在張拉工序出現(xiàn)質(zhì)量問題。

1.2 部分實(shí)芯預(yù)應(yīng)力管樁產(chǎn)品特點(diǎn)

樁與承臺(tái)的連接方式已在相關(guān)圖集中有明確說明，常用的方式有管樁孔內(nèi)填芯?？變?nèi)填芯能夠增強(qiáng)其與管樁內(nèi)孔的粘結(jié)力和摩擦力，孔內(nèi)鋼筋錨入承臺(tái)內(nèi)，并采用膨脹混凝土填充樁孔，確保承臺(tái)與管樁形成可靠的整體，保證樁頭不會(huì)移位脫落。施工步驟主要是人工清孔→編扎鋼筋籠→人工混凝土填芯。作為抗拔樁時(shí)，填芯質(zhì)量非常重要，但普通預(yù)應(yīng)力管樁樁芯內(nèi)壁強(qiáng)度較低，且表面光滑，加上施工后埋入的泥土難以清理干凈，易造成填芯承臺(tái)與樁頭分離脫落。

為解決上述問題，部分實(shí)芯預(yù)應(yīng)力離心混凝土管樁采用預(yù)填芯生產(chǎn)工藝，在生產(chǎn)廠家離心成型后根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)端部進(jìn)行工廠預(yù)填芯高壓蒸養(yǎng)一次成型，為滿足設(shè)計(jì)要求，對(duì)填芯部分的混凝土強(qiáng)度和密實(shí)度嚴(yán)格把控。

圖1 管樁與承臺(tái)連接大樣（單位：mm）

在樁與承臺(tái)連接方面，部分實(shí)芯預(yù)應(yīng)力離心混凝土管樁采用預(yù)應(yīng)力鋼棒作為管樁與基礎(chǔ)承臺(tái)的連接鋼筋，通過六角頭穿芯孔螺絲鎖定于端板上的張拉孔，可以直接擰六角螺絲使鋼棒固定，如圖 1 所示。因填芯采用工廠化生產(chǎn)，填芯質(zhì)量極大提高。另外，減少了現(xiàn)場填芯施工工序，提高了施工進(jìn)度，降低了施工質(zhì)量問題，特別是作為抗拔樁時(shí)，樁基抗拔承載力有了保證。

2 施工質(zhì)量控制

2.1 管樁施工流程

預(yù)應(yīng)力管樁施工包括錘擊施工工藝及靜壓施工工藝，錘擊管樁因噪聲較大，在大部分城市建設(shè)中已經(jīng)限制使用［6］。靜壓管樁噪聲低、無振動(dòng)、無污染，可以 24 h 連續(xù)施工，應(yīng)用范圍更廣，所以靜壓樁機(jī)施工實(shí)用性更強(qiáng)。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁靜壓施工工藝主要流程如圖 2 所示。

圖2 施工工藝流程

2.2 部分實(shí)芯預(yù)應(yīng)力管樁施工要求

在靜壓機(jī)施工之前，要檢查樁身的完整性及外觀質(zhì)量，對(duì)于不合格個(gè)樁要做出明確標(biāo)識(shí)。施工時(shí)要注意把有灌芯的一頭放置頂部，并檢查樁頂端板的水平度以及張拉孔是否進(jìn)行保護(hù)。壓樁作業(yè)時(shí)應(yīng)詳細(xì)記錄樁身每下沉 1 m 所對(duì)應(yīng)的油壓值。當(dāng)樁身下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高或者當(dāng)油壓值達(dá)到兩倍設(shè)計(jì)荷載值時(shí)，應(yīng)記錄最后三次穩(wěn)壓時(shí)所對(duì)應(yīng)的貫入度。

2.3 施工質(zhì)量通病與控制措施

2.3.1 樁身開裂

樁身下沉?xí)r突然傾斜錯(cuò)位，而樁尖處地質(zhì)條件未改變，且貫入度遞增，油壓值突降甚至油壓機(jī)臺(tái)抖動(dòng)，可能是出現(xiàn)了樁身開裂的情況，主要原因如下。

1）管樁在工廠制作過程中，樁身彎曲度不滿足規(guī)范要求，沉樁作用時(shí)樁身出現(xiàn)傾斜彎曲情況。

2）沉樁過程中樁端遭遇障礙物，如大塊堅(jiān)硬碎磚、孤石等，會(huì)導(dǎo)致樁尖偏移。

3）沉樁過程中垂直度控制不夠，出現(xiàn)樁身偏移，對(duì)樁身糾偏后導(dǎo)致樁身彎曲變形。

4）管樁接樁時(shí)，相鄰樁軸線存在偏差，導(dǎo)致樁身曲折。

5）在管樁制作過程中，混凝土強(qiáng)度未達(dá)到規(guī)范要求，在堆放、吊裝、運(yùn)輸過程中樁身出現(xiàn)裂縫或斷裂情況未被發(fā)現(xiàn)。

為解決管樁樁身開裂問題，應(yīng)采取如下預(yù)防措施。

1）沉樁作業(yè)前可逐樁勘探，對(duì)樁位下存在的障礙物應(yīng)清理干凈。沉樁前應(yīng)對(duì)樁構(gòu)件進(jìn)行檢查，若樁身彎曲超過規(guī)定（L/1 000 且≤20 mm）或樁尖不在樁中心線上，不應(yīng)使用。

2）在沉樁過程中，如發(fā)現(xiàn)管樁不垂直時(shí)應(yīng)及時(shí)糾正。如管樁壓入一定深度后產(chǎn)生嚴(yán)重傾斜時(shí)，不應(yīng)采取移架的方法來校正。兩節(jié)管樁接樁時(shí)，應(yīng)將上下兩節(jié)樁接頭調(diào)整至同一軸線上，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范操作執(zhí)行。

3）在管樁堆放、裝運(yùn)過程中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)定，如發(fā)現(xiàn)樁開裂超過有關(guān)驗(yàn)收規(guī)定時(shí)，嚴(yán)禁使用。

2.3.2 沉樁不達(dá)標(biāo)

管樁施工的最終控制標(biāo)準(zhǔn)一般是以絕對(duì)標(biāo)高為主、壓樁力為輔。但因各種因素往往導(dǎo)致沉樁達(dá)不到設(shè)計(jì)的控制要求。沉樁不達(dá)標(biāo)的主要原因包括以下幾方面。

1）勘探點(diǎn)深度、間距不夠，未全面查明場地工程地質(zhì)條件，尤其是對(duì)持力層變化比較大的區(qū)域，未加密布置勘探孔，致使設(shè)計(jì)采用的持力層或設(shè)計(jì)管樁樁長有誤。

2）勘探成果主要以探勘孔作為依據(jù)，往往是以點(diǎn)帶面，對(duì)局部硬夾層、軟夾層不可能全部了解。在復(fù)雜的工程地質(zhì)條件下，甚至存在地下障礙物，如大塊石頭等，如壓樁施工時(shí)遇到這種情況，就很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求的施工控制標(biāo)準(zhǔn)。

3）由于地層條件的復(fù)雜性，即使相同土層，各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)也會(huì)有很大的變異性，如樁持力層變異性較大，會(huì)有下沉困難的現(xiàn)象。

為解決沉樁達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的問題，可采取如下預(yù)防措施。

1）在勘察階段，應(yīng)詳細(xì)查明工程地質(zhì)情況，如地質(zhì)條件變化比較大，應(yīng)增補(bǔ)勘探孔，必要時(shí)應(yīng)作補(bǔ)勘，正確選擇持力層或標(biāo)高。

2）根據(jù)場地工程地質(zhì)條件情況，合理地選擇施工方法、壓樁順序及相應(yīng)的持力層。

2.3.3 樁頂偏移

在管樁沉樁進(jìn)程中，相鄰的樁會(huì)產(chǎn)生水平向位移或樁身上浮現(xiàn)象。產(chǎn)生樁頂偏移的主要原因如下。

1）管樁進(jìn)入土層后，遇到堅(jiān)硬障礙物，致使樁尖擠向一側(cè)。

2）接樁施工時(shí)，相接的兩節(jié)樁不在同一中心線上，產(chǎn)生了曲折。

3）管樁布置較密、樁間距較小，且土層飽和、密實(shí)度較大時(shí)，在沉樁時(shí)土體被擠密而向上隆起，相鄰的樁被推向一側(cè)或浮起。

4）在軟土地層中，施工較密集的群樁時(shí)會(huì)產(chǎn)生超靜水壓力，由于超靜空隙水壓力消散較慢，沉樁引起的超靜孔隙水壓力把相鄰的樁推向一側(cè)或浮起。

為解決樁頂偏移的問題，應(yīng)采取如下工程措施。

1）沉樁作業(yè)前可逐樁勘探，針對(duì)樁位下存在的障礙物應(yīng)清理干凈。沉樁前應(yīng)對(duì)樁構(gòu)件進(jìn)行檢查，若樁身彎曲超過規(guī)定（L/1 000 且≤20 mm）或樁尖不在樁縱軸線上，不得使用。

2）在穩(wěn)樁過程中，如發(fā)現(xiàn)管樁垂直度不滿足要求，應(yīng)及時(shí)糾偏。上下兩節(jié)樁接樁時(shí)，應(yīng)調(diào)整至同一中心線上，并嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范操作進(jìn)行接樁。

3）應(yīng)在沉樁完成一定時(shí)間后，再進(jìn)行基坑開挖，具體時(shí)間應(yīng)結(jié)合實(shí)際地質(zhì)情況、基坑開挖深度、面積、樁密集程度以及孔隙水壓力消散情況具體確定。

3 管樁與承臺(tái)施工質(zhì)量控制

在所有樁施工完畢且靜載結(jié)束后需要開挖時(shí)，宜逐層均勻進(jìn)行，樁周土體高差不宜超過 1 m。注意保持臨時(shí)開挖邊坡土體的穩(wěn)定，邊坡頂部周邊不得堆土或堆放其他重物等。

部分實(shí)芯預(yù)應(yīng)力離心混凝土管樁與承臺(tái)連接方式為連接件機(jī)械連接，是采用預(yù)應(yīng)力鋼棒作為樁與基礎(chǔ)承臺(tái)的連接鋼筋，通過六角頭穿芯孔螺絲鎖定于端板上的張拉孔，可以直接擰六角螺絲使鋼棒固定。這就要求連接件的抗拉值及抗剪性能滿足設(shè)計(jì)要求，每個(gè)項(xiàng)目應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求在連接件進(jìn)場之前要求廠家提供相應(yīng)的原材檢測報(bào)告及成品件的型式檢測報(bào)告，并進(jìn)行抽樣送檢。

在使用連接件與承臺(tái)連接時(shí)應(yīng)先檢查端板張拉孔的完好，并通過人工輔助清理干凈，通過扳手?jǐn)Q緊螺絲使鋼棒固定，且必須擰緊使鋼棒墩頭頂緊在樁內(nèi)混凝土頂面上，確保鋼棒不松動(dòng)。

4 結(jié)語

1）部分實(shí)芯預(yù)應(yīng)力離心混凝土管樁采用預(yù)填芯生產(chǎn)工藝，可以提高填芯質(zhì)量，減少現(xiàn)場填芯施工工序，提高施工進(jìn)度，降低施工質(zhì)量問題，保證樁基抗拔承載力。

2）與一般空心 PHC 管樁相比，部分實(shí)心預(yù)應(yīng)力離心混凝土管樁能有效減少現(xiàn)場施工工作量、縮短工期、降低工程造價(jià)，而且符合當(dāng)前的施工環(huán)保要求，具有推廣價(jià)值。

3）預(yù)應(yīng)力管樁可采用靜壓施工，噪聲低、無振動(dòng)、無污染，可以 24 h 連續(xù)施工，應(yīng)用范圍更廣，實(shí)用性更強(qiáng)。

4）應(yīng)保證部分實(shí)芯預(yù)應(yīng)力離心混凝土管樁的生產(chǎn)質(zhì)量控制，熟悉管樁施工流程、熟悉靜壓施工、施工要求以及施工質(zhì)量通病及防止措施，才能提高管樁施工水平。