高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁液壓法施工

摘要：湖北黃石華新集團(tuán)房地產(chǎn)開發(fā)有限公司是黃石地區(qū)應(yīng)用高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁較早的企業(yè)。以華新一村職工住宅樓的樁基工程為例, 介紹高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的施工方法、設(shè)計(jì)和施工中應(yīng)注意的事項(xiàng)以及樁的質(zhì)量控制方法。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力管樁液壓法施工管理

中圖分類號(hào)：TU6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

　　20 世紀(jì)90 年代以來, 在上海、江蘇沿海灘涂和軟土地區(qū), 高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁被應(yīng)用于房屋建筑和橋梁、碼頭等工程中。液壓法壓入管樁施工工藝, 既無噪聲也對(duì)環(huán)境無任何污染, 且基礎(chǔ)造價(jià)約為人工挖孔樁及機(jī)械鉆樁的40%～60%, 因而具有廣泛的應(yīng)用前景。近年來, 中部地區(qū)管樁應(yīng)用也逐漸推廣。湖北黃石華新集團(tuán)房地產(chǎn)開發(fā)有限公司是黃石地區(qū)應(yīng)用高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁較早的企業(yè)。

1 工程概況

　　2006 年7～8 月, 華新一村華新賓館西4 棟職工住宅樓基礎(chǔ)全部應(yīng)用管樁。4 棟集資樓為框架6+1 層, 建筑檐口高度18m。地質(zhì)狀況: 地面以下第一層1.2～5.6m 為雜填土, 以粘土為主, 含20%的泥質(zhì)粉砂巖碎塊, 并夾有少量礦渣及砂、樹根等; 第二層為粘土、淤泥質(zhì)粘土; 第三層是粉質(zhì)粘土夾砂; 第四層為砂層局部分布; 第五層為泥質(zhì)粉砂巖。場區(qū)地下水位在地表下0.6m, 屬上層滯水。水對(duì)混凝土及結(jié)構(gòu)鋼筋的腐蝕性評(píng)價(jià)均為弱腐蝕。該工程的樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)采用先張法高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(直徑為400mm, 管樁壁厚90mm, 混凝土強(qiáng)度為C80), 單樁承載力為900Kpa, 有效樁長24～28m, 總樁根數(shù)298 根, 采用2 節(jié)接樁,基礎(chǔ)采用單樁和群樁上分組承合。管樁全部采用液壓法壓入式施工。

2 液壓入樁的施工方法

　　液壓管樁的施工程序?yàn)? 測量定位→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→復(fù)壓兩次→樁質(zhì)量檢驗(yàn)→切割樁頭。

　　通過本工程的施工, 總結(jié)液壓管樁的施工要點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面:

　　(1) 沉樁路線要合理選定。預(yù)應(yīng)力管樁施工時(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, 入樁路線應(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程中, 土體可自由向外擴(kuò)張, 既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。華新一村職工住宅工程毗鄰居民聚集地和市政道路, 西面距道路房屋較近, 東面有辦公樓, 沉樁線路以樁中心離建筑物近處開壓, 將各土層自西向東、自北向南方向排擠(南、北面無建筑物), 盡可能地降低擠土效應(yīng)影響。

　　(2) 沉樁中垂直度的控制。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30～50cm 為宜, 然后進(jìn)行調(diào)校。樁機(jī)駕馭人員在施工長的組織、指揮下, 掌握好角度尺兩個(gè)方向上都?xì)w零點(diǎn),使樁機(jī)縱橫兩個(gè)方向都保持水平, 測量人員在外圍觀測。調(diào)校垂直度在規(guī)范允許值以內(nèi)才能沉樁。在沉樁過程中, 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、樁身偏移時(shí), 應(yīng)分一、二個(gè)行程逐漸調(diào)直。

　　(3) 壓樁應(yīng)控制好終止條件。靜力壓樁單樁豎向承載力可通過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qs 不等于單樁極限承載力, 要通過靜載對(duì)比試驗(yàn)來確定一個(gè)系數(shù)k, 然后再利用系數(shù)和終止壓力, 求算單樁豎向承載力的標(biāo)準(zhǔn)值qk, 即qk=kqs, 與設(shè)計(jì)值對(duì)比。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。華新一村職工住宅樓工程樁基, 通過靜載對(duì)比試驗(yàn)確定系數(shù)k=0.4。施工中, 壓樁到設(shè)計(jì)樁長時(shí), 如果壓力表的壓力達(dá)到單樁承載力2.5 倍時(shí), 即可停止壓樁, 否則應(yīng)增加樁長, 并會(huì)同設(shè)計(jì)單位另行處理。接樁應(yīng)連續(xù)進(jìn)行, 采用CO2 保護(hù)焊間歇不宜過短(正常氣溫下為1～2min); 接樁面應(yīng)保持干凈, 焊接要滿足規(guī)范要求, 上下樁中心線應(yīng)對(duì)齊, 偏差不大于10mm; 節(jié)點(diǎn)矢高不得大于1%樁長。

　　(4) 做好管樁與承臺(tái)的連接。上述工程中管樁與承臺(tái)采用剛接。樁頂若高于設(shè)計(jì)標(biāo)高, 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1 600mm 高的C30 細(xì)石混凝土, 并在混凝土中均分插入6φ14 鋼筋與承臺(tái)連接。

3 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)置錨樁反力梁等。本工程檢測單位為中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所巖土工程檢測中心。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)測試驗(yàn)。

3.1 靜載試驗(yàn)法

　　以華新一村4 棟職工住宅樓工程的樁基質(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, 通過靜力加壓, 得出4 根試樁的荷載———沉降關(guān)系曲線(Q- S 曲線)。試樁的入土深度分別為27.8m、26.5m、25.9m、25.1m, 表明均進(jìn)入第五層砂巖層。荷載從0KN～2500KN 分9 級(jí)加載, 4 根試樁最終累計(jì)沉降量分別為20.83mm、25.64mm、27.05mm、23.35mm, 回彈值分別為13.52mm、16.96mm、17.79mm、5.39mm。根據(jù)上述系列關(guān)系曲線, 綜合評(píng)定確定容許承載力, 它已較好地反映單樁的實(shí)際承載力, 經(jīng)核算, 滿足設(shè)計(jì)要求。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁應(yīng)在樁身強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的前提下進(jìn)行試驗(yàn)。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)要求的標(biāo)準(zhǔn)值。

3.2 動(dòng)測試驗(yàn)法

　　動(dòng)測試驗(yàn)法, 又稱動(dòng)力無損檢測法, 是檢測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)測試驗(yàn)法, 也是作為靜載試驗(yàn)的補(bǔ)充。華新一村4 棟職工住宅樓動(dòng)測試驗(yàn)試樁數(shù)為15 根, 并作為動(dòng)靜對(duì)比。經(jīng)大、小應(yīng)變檢測, 樁身完整性評(píng)價(jià)均為Ⅰ類樁,滿足設(shè)計(jì)要求。

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

　　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。綜合考慮地質(zhì)情況和樁身強(qiáng)度, 確定單樁承載力。管樁為開口樁, 根據(jù)現(xiàn)場壓樁觀察分析, 在入土過程中, 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異, 故在確定單樁承載力時(shí)將開口樁按閉口樁考慮。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)規(guī)格的液壓樁機(jī)。壓樁機(jī)的液壓入樁有一定的垂直行程高度, 如YZY600樁機(jī)的垂直行程為1.5m, 即每入樁1.5m就松開抱樁器, 開動(dòng)油泵使之上移, 再抱樁固定壓入, 循環(huán)作業(yè)。在開始的第一、二個(gè)行程, 要特別注意控制樁身的垂直度。適當(dāng)限制壓樁速度, 沉樁速度一般控制在1m/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。壓樁時(shí)注意管樁樁身不受損壞, 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。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 名焊工同時(shí)對(duì)稱施焊, 焊畢停約1min 即可進(jìn)行沉樁。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。壓樁過程中應(yīng)加強(qiáng)鄰近建筑物、地下管線的觀測、監(jiān)護(hù), 以確保安全。

參考文獻(xiàn)

　　1 徐至鈞, 李智宇.預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工[M].北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2005

　　2 徐新躍.預(yù)應(yīng)力管樁應(yīng)用中的若干問題[J].建筑技術(shù),2003(3)