高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁液壓法施工

    上世紀(jì)90年代以來(lái)，在上海、江蘇沿海灘涂和軟土地區(qū)，高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁已被推廣應(yīng)用于房屋建筑和橋梁、碼頭等工程中。軟土地基廣泛采用預(yù)制樁基礎(chǔ)，用柴油錘擊入樁時(shí)噪聲大且拌有濃煙油污，尤其在市區(qū)和居民區(qū)旁的施工中，有悖于環(huán)境和文明施工要求。以液壓法壓入式施工樁工藝替代錘擊，既無(wú)噪聲也對(duì)環(huán)境無(wú)任何污染，具有廣泛的應(yīng)用前景。本文以上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期工程北燈光站、昆山淀山湖大自然國(guó)際俱樂(lè)部工程的樁基工程為例，介紹高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的施工方法、設(shè)計(jì)、施工中應(yīng)注意的事項(xiàng)及適用條件以及樁的質(zhì)量控制。

    一、工程概況

    上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期工程北燈光站工程框架結(jié)構(gòu)1層，高度6．6m。位于上海市浦東機(jī)場(chǎng)海濱地帶，地質(zhì)狀況：地面以下2．5-3.5m為機(jī)械吹填海砂層，地表平坦，砂層往下為淤泥層，屬?zèng)_刷和淤泥環(huán)境沉積類型。第四紀(jì)軟土厚度較大，特別是第二層的淤泥層，厚度達(dá)7．5-11．2m，層面為極具特色的濱海相和淺海相沉積層。場(chǎng)區(qū)下水位于地表下1．00m層面，屬上層滯水帶類型。該工程樁基原設(shè)計(jì)采用預(yù)制方樁（JZHb-235-1616B）,由于工期緊，改用高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(樁徑為400mm，壁厚 80mm，管樁混凝土強(qiáng)度C80)，單樁承載力為870kN，有效樁長(zhǎng)為32m，總樁數(shù)143根，采用3節(jié)接樁。基礎(chǔ)采用群樁上的下反梁式整體筏板。

    昆山淀山湖大自然國(guó)際俱樂(lè)部工程框架結(jié)構(gòu)4層，高度18.2m。地質(zhì)狀況屬軟土地基，l-5層均為松軟地層，力學(xué)性質(zhì)差，第6層持力層為地表下深8.8-11.0厚度大于8m的粘土層(fak＝120kPa)。本工程西面為市政交通干道和多層民宅群，東面為距離26-28m的已建別墅區(qū)。該工程的樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)采用先張高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(直徑為400mm，管樁壁厚80mm，混凝土強(qiáng)度為C80)，單樁承載力為310kPa，樁長(zhǎng)13m，總樁數(shù)304根，采用單節(jié)樁，基礎(chǔ)采用群樁上分組承臺(tái)。

    二、預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的質(zhì)量檢驗(yàn)與試驗(yàn)

    樁的質(zhì)量檢驗(yàn)液壓法壓樁同錘擊法沉樁，但可利用靜力壓樁機(jī)作反力平衡裝置進(jìn)行樁的靜載試驗(yàn)，可省去設(shè)置錨樁和反力梁等。為了保證工程的質(zhì)量，必須分階段進(jìn)行單樁承載力的靜載和動(dòng)測(cè)試驗(yàn)。

    1、靜載試驗(yàn)法
    以昆山淀山湖大自然國(guó)際俱樂(lè)部工程的樁基質(zhì)量試驗(yàn)為例：管樁的靜載試驗(yàn)要模擬實(shí)際荷載情況，通過(guò)靜力加壓，得出3根試樁荷載－沉降關(guān)系曲線（Q-S曲線）近似試樁的入土深度分別為－14．2m、－13.8m和－14.1m，表明均進(jìn)入第6層粘土層。荷載從OKN-620KN分9級(jí)加載，3根試樁最終累計(jì)沉降量分別為8.87mm、7.26mm、7.2mm。根據(jù)上述系列關(guān)系曲線，綜合評(píng)定確定其容許承載力，它已較好地反映單樁的實(shí)際承載力，滿足設(shè)計(jì)要求。

    應(yīng)力混凝土管樁在樁身強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的前提下，對(duì)于粘性土，不應(yīng)少于15天，且待樁身與土體的結(jié)合基本趨于穩(wěn)定，才能進(jìn)行試驗(yàn)。　　

    上述試驗(yàn)曲線表明，試樁的樁周摩擦阻力和端承力發(fā)揮正常，樁身質(zhì)量良好，其承載力標(biāo)準(zhǔn)值均大于設(shè)計(jì)要求310kN的標(biāo)準(zhǔn)值。

    2、動(dòng)測(cè)試驗(yàn)法
    動(dòng)測(cè)試驗(yàn)法，又稱動(dòng)力無(wú)損檢測(cè)法，是檢測(cè)樁基承載力及樁身質(zhì)量的一項(xiàng)新技術(shù)。高應(yīng)變動(dòng)力測(cè)試法，也是作為靜載試驗(yàn)的補(bǔ)充。采用PDA打樁分析儀樁基測(cè)試方法，是利用重錘錘擊樁頭使樁頭產(chǎn)生一個(gè)永久性位移而得出樁的極限承載力和樁身結(jié)構(gòu)完整資料。

    上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期工程北燈光站工程樁基的動(dòng)測(cè)試驗(yàn)的試樁數(shù)為5根，設(shè)計(jì)要求最大試驗(yàn)力為設(shè)計(jì)承載力的1.6倍，最大錘擊力在1507-1802（KN）之間，各樁的樁側(cè)摩阻力和樁端端承力合計(jì)在1450-1480（KN）擬合分析樁頂最大位移4.95-8.63mm，BTA值均為1.0，樁身完整性評(píng)價(jià)均為I類樁。

    三、液壓入樁的施工方法

    1、施工程序
    液壓管樁的施工程序?yàn)椋簻y(cè)量定位－樁機(jī)就位—復(fù)核樁位－吊樁插樁－樁身對(duì)中調(diào)直－靜壓沉樁－接樁－再靜壓沉樁－送樁－終止壓樁－樁質(zhì)量檢驗(yàn)－切割樁頭－填充管樁內(nèi)的細(xì)石混凝土。

    2、施工要點(diǎn)
    (1)靜力壓樁單樁豎向承載力，可通過(guò)樁的終止壓力值大致判斷，但因土質(zhì)的不同而異。樁的終止壓力不等于單樁的極限承載力，要通過(guò)靜載對(duì)比試驗(yàn)來(lái)確定一個(gè)系數(shù)，然后再利用系數(shù)和終止壓力，求出單樁豎向承載力的標(biāo)準(zhǔn)值qκ，即qκ＝kqs。如判斷的終止壓力值不能滿足設(shè)計(jì)要求，應(yīng)立即采取送壓加深處理或補(bǔ)樁，以保證樁基的施工質(zhì)量。

    壓樁應(yīng)控制好終止條件。上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期工程北燈光站工程樁基，壓樁到設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)時(shí)，壓力表的壓力達(dá)到單樁承載力2．3倍時(shí)，即可停止壓樁，否則應(yīng)增加樁長(zhǎng)，并會(huì)同設(shè)計(jì)單位另行處理。

    (2)接樁應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，采用硫磺膠泥接樁間歇不宜過(guò)長(zhǎng)(正常氣溫下為10-18min)，接樁面應(yīng)保持干凈，澆注時(shí)間不應(yīng)超過(guò)2min；上下校中心線應(yīng)對(duì)齊，偏差不大于10mm；節(jié)點(diǎn)矢高不得大于1％樁長(zhǎng)。

    (3)垂直度控制，調(diào)校樁的垂直度是沉樁質(zhì)量的關(guān)鍵，須高度重視。插樁在一般情況下入土30-50㎝為宜，然后進(jìn)行調(diào)校。樁機(jī)駕駛?cè)藛T在施工長(zhǎng)的組織、指揮下，掌握好雙方角度尺兩個(gè)方向上都?xì)w零點(diǎn)，使樁機(jī)縱橫方向保持水平，調(diào)校垂直在規(guī)范允許值以內(nèi)才能沉樁。在沉樁過(guò)程中施工員隨時(shí)觀察樁的進(jìn)尺變化，如遇地質(zhì)層有障礙物、樁桿偏移時(shí)，應(yīng)分一二個(gè)行程逐漸調(diào)直。

    3、沉樁線路的選定
    預(yù)應(yīng)力樁基施工時(shí)隨著入樁段數(shù)的增多，各層地質(zhì)構(gòu)造土體密度隨之增高。土體與樁身表面間的摩擦阻力也相應(yīng)增大，壓樁所需的壓入力也在增大。為使壓樁中各樁的壓力阻力基本接近，入樁線路應(yīng)選擇單向行進(jìn)，不能從兩側(cè)往中間進(jìn)行(即所謂打關(guān)門樁)，這樣地基土在入樁擠密過(guò)程中，土體可自由向外擴(kuò)張，即可避免地基土上溢使地表升高，又不致因土的擠壓而造成部分樁身傾斜，保證了群樁的工作基本均勻并符合設(shè)計(jì)值。昆山淀山湖大自然國(guó)際俱樂(lè)部工程毗鄰居民集聚地和市政快速干道，西面距道路房屋較近，東面有別墅，沉樁線路應(yīng)為樁中心離建筑物近處開(kāi)壓，企圖將各土層自西向東、自北向南河道方向排擠(南、北面無(wú)建筑物)，盡可能地降低擠土效應(yīng)影響。

    4、管樁與承臺(tái)的連接方式
    上述工程管樁與承臺(tái)采用剛接。管樁的樁頭均采用專用工具鋸斷，斷口平齊，故不能利用樁身內(nèi)的鋼筋伸入承臺(tái)作為連接的鋼筋。在樁頭的樁管內(nèi)填充1600mm高的C30細(xì)石混凝土，并在混凝土中均分插入6ф14鋼筋與承臺(tái)連接。

    四、管樁的設(shè)計(jì)及施工中應(yīng)注意的事項(xiàng)

    1、管樁造價(jià)較高，樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)須根據(jù)上部荷載、工程地質(zhì)條件等綜合考慮，多方案比較后方可采用。同一工程中樁的規(guī)格、型號(hào)不應(yīng)太多，以免造成施工困難，特別是注意避免造成施工錯(cuò)誤。

    2、綜合考慮地質(zhì)情況和樁身強(qiáng)度，確定單樁承載力。管樁為開(kāi)口樁，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)壓樁觀察分析，在入土過(guò)程中，會(huì)較快地在樁尖處形成一土楔，使其入土?xí)r的擠土情況與閉口樁無(wú)異，故在確定單樁承載力時(shí)將開(kāi)口樁按閉口樁考慮。

    3、適當(dāng)限制壓樁速度，沉樁速度一般控制在lm／min左右為宜，使各層土體能正確反映其抗剪能力。當(dāng)?shù)鼗韺又写嬖诖髩K石頭等障礙物時(shí)，要避免壓偏。

    4、壓樁機(jī)應(yīng)根據(jù)土質(zhì)情況配足額重量或選用相應(yīng)的液壓樁機(jī)。

    5、若采用焊接法接樁時(shí)，須分層均勻地將套箍對(duì)焊的焊縫填滿，為加快施工速度，減少接樁時(shí)間，可設(shè)2-3名焊工同時(shí)同方向施焊，焊畢停約lmin即可進(jìn)行沉樁。

    6、管樁身不受損壞；樁帽、樁身和送樁的中心線應(yīng)重合；壓同一根樁應(yīng)縮短停息時(shí)間。

    7、壓樁機(jī)的液壓入樁有一定的垂直行程高度，如YZY360樁機(jī)的垂直行程為1．5m，即每入樁1．5m即松開(kāi)抱樁器。開(kāi)動(dòng)油泵使之上移，再抱樁固定壓入，循環(huán)作業(yè)。在開(kāi)始的第一二個(gè)行程，要特別注意控制樁身的垂直度。

    8、記錄入樁行程深度及相應(yīng)壓力值，以判別入樁情況正常與否及樁的承載能力。

    9、為減少靜力壓樁的擠土效應(yīng)，應(yīng)采取如下措施：

    a)設(shè)置袋裝砂井或塑料排水板，以消除部分超孔隙水壓力，減少擠土現(xiàn)象。袋裝砂井直徑一般為70-80mm，間距l(xiāng)-1．5m，深度10-12m。塑料排水板的深度、間距與袋裝砂井相同。
    b)設(shè)置隔離板樁。
    c)壓樁過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)鄰近建筑物、地下管線的觀測(cè)、監(jiān)護(hù)。