趙曉濤 中國電建市政建設(shè)集團有限公司

1 前言

隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施、城鎮(zhèn)建設(shè)的不斷加快，施工過程中遇到的地質(zhì)條件越來越復(fù)雜，尤其在城區(qū)內(nèi)施工時，還要考慮噪聲等因素的影響。預(yù)應(yīng)力管樁由于其施工高效、質(zhì)量可靠、較為經(jīng)濟的優(yōu)點在鐵路建設(shè)、建筑施工、市政工程、公路工程等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。經(jīng)過不斷的實踐積累，預(yù)應(yīng)力管樁是目前在軟基處理中一種較為成熟的施工手段。預(yù)應(yīng)力管樁選用高強度混凝土在廠家預(yù)制而成，一般為中空厚壁結(jié)構(gòu)，在出廠前增加好設(shè)置的預(yù)應(yīng)力鋼筋，借助其樁側(cè)摩擦阻力和樁尖端承力復(fù)合作用來提升承載力。但在不良地質(zhì)區(qū)域施工時，由于施工情況復(fù)雜，施工水平不一，經(jīng)常出現(xiàn)質(zhì)量問題，造成工期影響、造價影響，嚴重者引起重大工程問題，因此分析預(yù)應(yīng)力管樁施工中出現(xiàn)的質(zhì)量問題，提前采取相應(yīng)預(yù)防措施，具有重要的工程意義。

2 沉樁方式比選

管樁施工方式分為靜壓法施工及錘擊法施工，根據(jù)場地要求、環(huán)保要求、施工成本等進行綜合比選，選擇適用于本工程的沉樁方式。

2.1 靜壓法施工

靜壓法施工是利用壓樁機的自重和機架上的配重提供反力將預(yù)制樁壓入土中，不會產(chǎn)生錘擊打樁機施工時的振動，施工時噪聲小、對周邊居民影響小，但是同時靜壓法施工對場地平整度要求比較高，施工成本相對較高。

2.2 錘擊法施工

錘擊法施工就是利用柴油錘、液壓錘等樁錘的反復(fù)跳動，產(chǎn)生向下的沖擊力，結(jié)合樁體自身的重，克服預(yù)制樁的側(cè)壁摩阻力和樁端土層的阻力，將樁施打到設(shè)計標高的一種施工方法[1]。施工時對場地要求相對較低，具有墊層平整度要求低、相同條件下造價低等優(yōu)點，但是其產(chǎn)生的噪聲對周邊環(huán)境影響較大。

以安徽省某市政公園工程為例，本工程預(yù)應(yīng)力管樁主要應(yīng)用于棧橋、船坊、泵站等下部結(jié)構(gòu)施工，設(shè)計工程量1078根，型號為PHS-300（130）AB型方樁，混凝土強度等級C80，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)特性，計算管樁有效樁長10m~12m，樁尖進入的土層主要為礫砂、圓礫土層內(nèi)，同時考慮本工程預(yù)應(yīng)力管樁工程量大，現(xiàn)場場地平整度差，本工程采用錘擊法施工，本文主要介紹錘擊法施工相關(guān)內(nèi)容。

圖1

圖2

3 施工準備

施工前做好各項準備工作，包括檢查預(yù)制樁材料質(zhì)量、現(xiàn)場儲存、技術(shù)交底等，查驗打樁機感測器機器設(shè)備是否完好無損，樁機承重與設(shè)計方案承載能力是否一致，確保進場材料優(yōu)質(zhì)、現(xiàn)場儲存得當，施工方法無誤，提高預(yù)制樁施工水平。

預(yù)制樁混凝土需要切實做到100%抗壓強度之后才可以運送到現(xiàn)場，對預(yù)制樁的外形進行檢查，并對其誤差及抗裂纖維性進行詳細檢測，主要對其是否存在明顯的豎向及橫向縫隙、是否出現(xiàn)歪斜等進行查驗，判斷其是否滿足規(guī)范及圖紙要求，檢查商品產(chǎn)品合格證、檢驗報告是否齊全，不合格產(chǎn)品禁止進入施工現(xiàn)場。預(yù)應(yīng)力管樁運送到現(xiàn)場后應(yīng)根據(jù)樁位設(shè)計就近停放，若近期無法施工需集中進行存放，現(xiàn)場堆放時應(yīng)綜合考慮施工布置、現(xiàn)場運輸?shù)缆?、樁距尺寸、樁的密集度，將預(yù)應(yīng)力管樁堆積齊整，合理布局，堆積場地要求牢固平整，堆放時高度不允許超過2層，方便后期吊裝。通過開展技術(shù)交底及安全技術(shù)交底，將方案要求落實到位，要嚴格依照施工計劃方案施工。

正式施工前應(yīng)先進行試樁，試樁數(shù)量根據(jù)圖紙及規(guī)范要求選取，設(shè)計無要求時，一般不少于工程樁數(shù)量的1%，且不少于5根，試樁一般在工程樁位置打樁，后期兼做工程樁使用。依據(jù)試樁的檢測結(jié)果，對施工方案進行調(diào)整，確保施工過程中各項參數(shù)適合場地情況。

4 錘擊樁工藝流程

錘擊樁施工工藝流程一般為：測量定位-底樁就位、對中、調(diào)直-錘擊沉樁-接樁-錘擊-再接樁-打至持力層-收錘。

施工之前要對基準線與基準點進行精確測量，確保樁機施工不受影響的前提下，設(shè)置經(jīng)緯儀進行測量校核，樁的吊裝精確定位，可應(yīng)用樁架附設(shè)的起重設(shè)備鉤吊樁，吊裝的時候應(yīng)當牢固捆住，吊裝點滿足結(jié)構(gòu)力學(xué)的原理要求，在與樁頂部相距0.2m的部位設(shè)置起吊，吊裝繩與樁中間需要添加相應(yīng)的墊片，吊裝之時需要均勻起吊，避免發(fā)生振動與撞擊。

起吊時將樁錘提升到預(yù)定高度，在將樁緩慢吊起，高度應(yīng)低于樁錘高度，將樁與樁冒固定，初始施打時應(yīng)緩慢用力，采用重錘低擊的原則，控制初始的落距不宜過大，保證首次施打入土深度不大于50cm，此時通過經(jīng)緯儀校核樁身垂直度，參數(shù)符合要方可正常打樁。沉樁時先利用自身重量將樁靜壓至抬架，再啟動柴油錘施打，將樁打架2m~3m時再度調(diào)節(jié)樁身垂直度，首節(jié)樁垂直度誤差在0.5%之內(nèi)，如果不符合垂直度要求應(yīng)將樁拔出并再次進行施打，整根樁的樁身垂直度誤差不可超出1%，施工過程中如果出現(xiàn)貫入度反常，樁體破損等異常情況，要求立即停止施工，原因調(diào)查清楚采取合理措施后方可繼續(xù)施工，不得強行扮樁糾偏，以防樁身開裂[2]。

本工程收錘原則主要以標高、貫入度作為控制指標，樁頂標高允許誤差為±10mm，當設(shè)計樁端位于強風化砂礫巖時，主要通過貫入度控制，當沉樁貫入度已符合規(guī)范要求，但樁端未達到設(shè)計標高時，應(yīng)繼續(xù)錘擊貫入100mm或30~50擊，其平均貫入度不應(yīng)大于控制貫入度，當設(shè)計樁端土層為礫砂、圓礫土時，主要通過標高控制，當樁端達不到設(shè)計標高時應(yīng)用貫入度作為校核[3]。貫入度控制應(yīng)滿足規(guī)范要求，最后貫入度不宜小于20mm/10擊，并連續(xù)測量3次。收錘后施工人員應(yīng)會同監(jiān)理人員及有關(guān)人員共同檢查樁內(nèi)壁有無明顯的破損，并做好記錄。

5 常見質(zhì)量問題及預(yù)防措施

5.1 樁機施工產(chǎn)生擠土效應(yīng)，造成成樁質(zhì)量不合格

預(yù)應(yīng)力管樁施工過程中，打樁機將樁打進土中，由于樁對土的擠壓作用，改變了原貌土的受力狀態(tài)，導(dǎo)致樁尖下土體縮小形變，施打過程中土相對于樁的摩擦阻力隨著打入深度不斷變大，當樁尖土地受力超過其極限狀態(tài)時，土體會發(fā)生大幅度形變，導(dǎo)致樁四周的土向水平方向擠開，樁四周一定區(qū)域內(nèi)土體應(yīng)力狀態(tài)全部被破壞。其在軟土地基中施工時，不同于粉砂土地基，土質(zhì)條件差，滲透系數(shù)小，在施工過程中超靜孔隙水壓力不能有效消散，會產(chǎn)生嚴重的擠土變形，容易造成樁身傾斜、樁位偏移等工程質(zhì)量問題。

施工中由于擠土效應(yīng)導(dǎo)致的樁身損壞比較常見，屬于質(zhì)量關(guān)鍵控制點，要引起高度重視，提前做好各項預(yù)防措施，在高密度布樁區(qū)要在樁位區(qū)域合理布設(shè)應(yīng)力釋放孔，最大程度縮小對樁周土體的影響，加快超靜孔隙水壓力有效消散；設(shè)計單位應(yīng)合理選擇樁型及樁距，對飽和土及非飽和土采用不同的最大平面布樁系數(shù)。

5.2 收錘標準不清晰，造成樁身疲勞破損

在預(yù)應(yīng)力管樁施工過程中，如何確定收錘標準是重中之重，常見收錘標準控制指標為貫入度控制及樁頂標高控制，但實際施工過程中，由于地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜性，經(jīng)常會出現(xiàn)未達到設(shè)計標高但貫入度已經(jīng)很小的情況，如果堅持按標高控制收錘標準，容易導(dǎo)致錘擊次數(shù)過多，樁身產(chǎn)生疲勞破損。也會出現(xiàn)已達設(shè)計標高，但貫入度依舊很大的情況，這種情況下容易產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力管樁單樁承載力不足的情況，需要聯(lián)系各參建單位到場結(jié)合樁基檢測報告共同出具處理意見。

采用單一的標高控制或貫入度控制都不是最恰當?shù)氖斟N標準控制措施，因為在軟土地基中施工，摩擦樁的受力主要來自樁周的側(cè)摩阻力，受樁長影響會導(dǎo)致差異較大。所以施工過程中要采取標高控制與貫入度控制相結(jié)合的控制方法，施工中要根據(jù)項目實際情況總結(jié)試樁及前期施工最后三陣與最后每陣貫入度，作為施工中的重要參考。

5.3 打樁順序及打樁速度安排不合理，造成樁上浮或偏位

施工過程中，施工速度越快、每日施工量越大，土體中應(yīng)力疊加效果越顯著，容易導(dǎo)致土體的隆起和側(cè)移，隆起效果較為嚴重時，預(yù)應(yīng)力管樁樁身隨之被抬高，導(dǎo)致整體樁身受力發(fā)生變化，承載力不能滿足施工要求[4]。施工過程中往往因為工期進度而忽視每日施打數(shù)量這一關(guān)鍵指標。施工中應(yīng)合理安排打樁順序及打樁速度，根據(jù)樁位設(shè)置先完成場地中間位置預(yù)制樁施打，后打四周的樁，對于間距較小的樁采取跳打，嚴格控制現(xiàn)場單日沉樁量，做好現(xiàn)場施工信息化監(jiān)測工作，時刻觀測樁的施工各項參數(shù)，對出現(xiàn)上浮的樁及時處理。

針對偏位、傾斜甚至斷樁等施工質(zhì)量常見問題，要根據(jù)不同工程地質(zhì)條件、質(zhì)量問題產(chǎn)生原因、樁基靜載實驗及樁身完整性實驗檢測結(jié)果綜合判斷，選取不同的處理措施，針對偏位問題采取糾偏措施，針對上浮問題，采取復(fù)壓、錘擊復(fù)打、壓密注漿、補漿等處理手段保證樁基施工質(zhì)量。

6 結(jié)束語

預(yù)應(yīng)力管樁具備成樁品質(zhì)靠譜、經(jīng)濟收益明顯、施工安全性高、作業(yè)高效等優(yōu)點，在不良地質(zhì)中進行地基處理的應(yīng)用越來越廣泛，但是施工中出現(xiàn)的問題也比較多，設(shè)計單位及施工單位都要提前充分考慮在軟土地基中施工可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，提前采取措施加以防范，當出現(xiàn)質(zhì)量問題時，要高度重視，不要出現(xiàn)僥幸心理，及時采取相關(guān)措施，保證工程質(zhì)量。