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        高層建筑工程中靜壓預應力管樁施工技術要點及質(zhì)量控制

        2021-11-17 03:53:12許東陽
        河南建材 2021年11期
        關鍵詞:樁位壓樁沉樁

        許東陽

        廈門城健建設有限公司(361000)

        0 引言

        由于高層建筑工程中靜壓預應力管樁施工技術施工進度快、單樁造價低、對環(huán)境影響小,是建筑工程領域樁基施工時應用普遍的一種施工技術。特別是該技術具有良好的土層穿越能力,在工程現(xiàn)場施工方便,施工質(zhì)量穩(wěn)定可靠,因此,探討預應力管樁施工技術要點及質(zhì)量控制的可行措施,并進行深入的理論研究具有重要的意義。

        1 工程概況

        本工程為佳美安置房A1-2地塊項目,工程包括地下室主體、8#-12#樓主體、入口大堂、配套D號樓、配套E號樓、配套F號樓以及室外配套工程等,建筑總面積總101505.97m2,其中地上建筑面積67323.16m2,地下建筑面積34182.81m2。工程為框剪結(jié)構,基礎采用靜壓預制管樁基礎。

        2 施工難點分析

        2.1 施工難點

        佳美安置房A1-2地塊項目高層建筑工程的樁基工程采用全液壓靜力方法施工(如圖1所示),擠土效應是該項目應用靜壓預應力管樁施工技術施工的難點。在靜壓預應力管樁施工過程中,容易出現(xiàn)擠土效應,即管樁沉樁時擾動了樁周土體結(jié)構,導致土體應力狀態(tài)改變。預應力管樁在沉樁的過程中土體結(jié)構容易受到侵擾,進而改變土體結(jié)構的預應力狀態(tài)。擠土效應主要是指隆起淺層土體,同時橫向擠出深層土體,擠土效應破壞周圍路面和建筑物,對施工現(xiàn)場周圍影響較大,甚至造成工程基坑的坍塌、推移或增大,造成管樁的樁身傾斜或≤20m的淺樁上浮。由于高層建筑工程施工過程需要較長時間,需要嚴格控制施工工序,應避免出現(xiàn)施工順序不合理、施工方法不規(guī)范、成樁數(shù)量太多及施工速度太快等問題,因為這些問題會進一步加劇擠土效應[1]。

        圖1 靜壓預應力管樁施工示意圖

        2.2 解決措施

        合理控制靜壓預應力管樁的布樁間距。采用預鉆孔沉樁方法,調(diào)整布樁密度,布樁間隔為<樁徑5~10cm,孔徑為樁長的1/3,管樁深度為一般長度,隨鉆隨打。施工過程控制沉樁深度約1m/min,避免管樁下降太快。同時,為了確保管樁可以下降到設計位置,應科學規(guī)劃施工工序,設置合理施工順序;根據(jù)管樁入土深度,采用“由高至低、先短后長”的施工順序。當布樁密度較大,同時和四周建筑物距離符合場地開闊的要求時,可以按從中間初始點向四周擴散的順序開展施工;當布樁密度較大,但距建筑物較遠或者施工場地面積較小時,應按照從中間向兩端的順序進行施工;當布樁較密度較大,兩端距離建筑物一側(cè)近、一側(cè)遠時,應按照由近向遠的順序進行施工;當群樁基礎<管樁數(shù)量時,應按照由中間向四周擴散的順序進行施工[2]。

        對承臺邊緣的預應力管樁,插樁施工前應確定承臺內(nèi)其他管樁已完工,且已重新測定樁位無誤;在圍護結(jié)構的深基坑預應力管樁施工中,為了有效解決土體在基坑圍護結(jié)構開挖后,因無法擴散壓樁土體,造成管樁擠土效應,影響最終的承載力,管樁無法滿足工程標準,因此應先壓樁再開挖基坑。先壓樁可以提前發(fā)揮止水效果,防止壓樁過程中基坑土體擴散對基坑圍護結(jié)構造成破壞,同時保護了基坑圍護結(jié)構的強度。為了減輕擠土效應,工程中采取設置塑料排水板的措施消除部分孔隙水壓力。通過開挖地面排水溝、設置隔離板樁或地下連續(xù)墻等減少擠土現(xiàn)象。在沉樁施工前,完成施工現(xiàn)場周圍的建筑物及地下管線的監(jiān)測,當?shù)叵鹿芫€距離較近時,應更改樁的種類或施工工序。合理把控施工活動的間隔時間,如果施工間隔時間過長,會影響預應力管樁樁基施工效率,甚至阻礙沉樁作業(yè)施工進度。在靜壓預應力管樁施工技術實踐應用中,應當避免在堅硬的土層中開展施工,施工前應明確樁長組合、規(guī)格等[3]。

        3 靜壓預應力管樁施工技術要點

        3.1 施工流程

        施工流程:將制作完成且樁強度達100%設計強度的預應力管樁運至沉樁點→樁位正前方與正側(cè)方、架設經(jīng)緯儀→插樁→沉樁→接樁→繼續(xù)沉樁→樁平面位移量測→送樁→撥出送樁、填蓋樁孔

        3.2 測量定位

        在正式施工前,應按照工程的施工總平面圖,在不影響施工的地方設置高層建筑的軸線控制點和水準基點,復核無誤后放出軸線;根據(jù)樁基平面圖,確定管樁中心到高層建筑軸線的距離,并放出樁位中心線,標記管樁縱橫中心線相交的點為樁圓心。完成預應力管樁樁位的測量放線,應及時上報現(xiàn)場監(jiān)理人員,復核無誤后再開展施工。

        3.3 靜壓預應力管樁起吊

        按照設計的樁機施工路線,安裝樁機;樁機準確就位后,開展樁的起吊作業(yè)。靜壓預應力管樁起吊施工采用單點起吊,即單點法旋轉(zhuǎn)垂直進行吊樁,吊點距離樁頂0.31L(L為樁長);當管樁被吊離地面時,應檢查樁身,避免樁身存在斷裂等現(xiàn)象;如檢查時發(fā)現(xiàn)樁身已破裂,應及時將此樁吊離,運出施工現(xiàn)場并作壞樁處理;應邊吊樁邊檢查,保障樁身質(zhì)量。為了方便進行起吊施工,管樁應堆放在施工場地周邊。

        3.4 靜壓預應力管樁對位

        樁機準確就位后,按額定的總重量配置壓重,嚴格控制機架垂直度,垂直度允許偏差0.5%。管樁吊起進入樁架龍門后,先對準樁位中心,管樁對位應徐徐放下,在樁頂扣上與有動滑輪組的壓梁箱相連貫的樁帽,保證樁帽中心和樁身縱軸線吻合一直,并保持垂直。為保證樁位的準確性,應根據(jù)布設好的樁位標志,在地下埋設長約30cm的φ6mm的鋼筋,并以埋設的鋼筋為圓心,畫直徑為400mm的圓,管樁就位后的樁端四周須與該圓吻合。施工過程中,應密切檢查施工動力設備、電源等運行情況,防止壓樁時設備故障導致施工間斷,確定施工設備均可正常運行后,方可進行正式壓樁。

        3.5 沉樁

        沉樁過程中隨時調(diào)整樁機水平,當壓樁下沉約0.5m時,從相互正交的兩個方向調(diào)整預應力管樁的垂直度。調(diào)整好預應力管樁的樁身垂直度后,即可繼續(xù)進行沉樁作業(yè)。詳細記錄每個預應力管樁入土后的標高,在施工區(qū)附近應設置不受沉樁影響的水準點,水準點數(shù)量≥2個。在整個施工過程中應對水準點做好保護措施,避免水準點因施工行為受到損壞。在壓樁過程中,密切觀察壓力表,嚴格控制壓樁阻力,調(diào)節(jié)、平衡樁機靜力,解決沉樁過程容易偏心的問題。為確保壓梁導輪和導籠的正常接觸,應認真檢查并詳細記錄靜壓預應力管樁施工工藝和施工過程[4]。

        3.6 送樁及對樁頂高程與終止沉樁壓力的控制

        送樁是利用送樁器施工,把預應力管樁沉到設計位置。靜壓預應力管施工采用全液壓靜力方法,樁頂高程和終樁壓力的大小是確保高層建筑工程整體施工質(zhì)量的重要指標。準確控制樁頂?shù)母叱讨笜?,避免不準確的樁頂高程影響上部施工;終止沉樁壓力可以體現(xiàn)出預應力管樁未來的實際承載力,在預應力管樁施工中,必須嚴格控制樁頂高程和終止沉樁壓力兩項指標。首先根據(jù)工程設計要求,嚴格把控施工過程中的樁頂高程。在樁頂滿足設計要求時,觀察沉樁阻力值并做好詳細記錄;結(jié)合實際工程的地質(zhì)情況和施工實踐經(jīng)驗,準確判斷終止沉樁壓力值,確保終止沉樁壓力滿足設計要求,無法判斷時,應及時上報技術人員,根據(jù)指示繼續(xù)施工。當樁頂高程未達設計要求、樁尖已進入砂層時,應參考沉樁阻力判斷終止沉樁壓力,保證終止沉樁壓力滿足并超出設計要求。另外,注意以下情況需要進行區(qū)別對待:當相對樁身強度阻力并不大時,應繼續(xù)進行沉樁,直到符合設計標高;當阻力≥18MPa且樁尖下不存在軟弱土層時,即可終止施工;當樁尖下如果是軟弱土層時,則應反復施壓,確保樁尖越過軟弱土層,該情況下樁尖應進入設計持力層[5]。

        3.7 焊接接樁

        壓至其頂端,在地面上≥70cm時可停止壓樁,開始繼續(xù)接樁焊接(如圖2所示)。工程采用電焊接樁,鋼板采用低碳鋼、結(jié)422焊條,焊接前在樁頭設置預埋鐵件,鐵件應除銹處理并確保表面清潔干凈。當接樁焊接利用CO2氣體保護預應力管樁時,可采用交流手工焊接。單個樁機配置2臺電焊機。焊接接樁時,為減少焊接變形和殘余應力,安排2人同時對角分段進行焊接作業(yè)。樁找正之后,當樁節(jié)之間間隙較大時,可在上下樁結(jié)合面之間的間隙用鐵片填實,然后焊接牢固;上下樁結(jié)合面之間的間隙≤2mm,保證焊縫外觀連續(xù)飽滿。焊好后施工人員應敲掉焊縫表面的焊渣,先自檢,再由質(zhì)檢人員和監(jiān)理檢查,確保焊接質(zhì)量合格。為有效解決焊縫驟冷發(fā)生裂縫的問題,焊好的樁接頭在自然冷卻后,方可繼續(xù)沉樁,自然冷卻時間≥8min;冷卻過程避免用水冷卻,防止焊好直接繼續(xù)沉樁。當發(fā)生貫入度劇變、樁身突然發(fā)生傾斜、移位、樁頂或樁身出現(xiàn)嚴重裂縫或破碎等情況時,可暫停施工及時上報。

        圖2 焊接接樁示意圖

        4 結(jié)語

        通過應用靜壓預應力管樁施工技術,總結(jié)了施工技術和質(zhì)量控制要點,工程實踐證明可以從技術上有效減輕擠土效應對管樁施工質(zhì)量的影響,防止管樁出現(xiàn)焊接裂縫,系統(tǒng)的解決了靜壓預應力管樁施工質(zhì)量通病。靜壓預應力管樁在高層建筑工程中應用廣泛,要求在施工過程中嚴格把控施工技術,不斷提高建筑行業(yè)技術水平。

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