混凝土管樁施工技術探討

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0引言

預應力管樁是一種空心混凝土結構，通過離心成型技術和預應力技術制作而成，適用于建筑工程地基處理［1］。預應力高強管樁的混凝土標號通常在C80以上，承載性能強，對強化風層和密實沙化層能輕松楔入，承載能力比沉管灌注樁高，施工效率高，能有效縮短施工周期［2］。

1工程概況

某工程位于羅源灣北岸寶鋼德盛不銹鋼有限公司廠房區域內，屬淺海灘涂地貌。場地臨時堆放有大量土方和水渣，地面標高在-2.0~4.5m之間，平均值約為3.25m，地勢起伏較大。工程樁基均采用先張法預應力高強混凝土管樁，樁基型號為PHC500-AB125。樁長為62~72m，樁基數量為7717套。樁端持力層為⑥2層（花崗巖強風化），樁端進入持力層深度≧1.0m，施工以貫入度控制為主，樁長控制為輔。樁尖采用封口型十字型鋼樁尖或圓錐形樁尖。

2先張法預應力高強混凝土管樁施工技術

2.1工藝流程

具體流程［3］為：定位測量→對齊中心→焊接樁尖→壓樁→接樁→送樁→截樁。

2.2施工準備

2.2.1場地要求

作業現場須保證低于1%的地面坡度，保證地面超過140MPa的耐力度，把樁機自重先卸掉10%，徹底清理作業現場，不能殘留任何雜物或其它構造物遺物，確保樁機運輸順暢，運輸樁機的過程須保證其中心點和所經之處鄰近建筑物的安全間距大于5m。

2.2.2管樁堆放

管樁成料須經過嚴格檢測后，測試其強度數據100%達標后方可進場，堆放的管樁層數須小于等于4層，堆放場地須提前整平夯實，管樁堆放要牢固固定，嚴防側滾或側滑，不得因任何震動因素導致管樁滑落。

2.2.3樁位測量定位

調平樁機，嚴格測試對正展開測量網絡，由總線控制點向外延伸6~8m范圍，以白石灰圈定，測量過程須保證低于10mm的樁位差距值，如果是群樁，則該數據須低于20mm。

2.3壓樁技術

2.3.1樁機及管樁就位

移動樁機到達壓樁位置，實施調平處理，樁位的中心和樁機夾持器中心完全對正，安裝在樁機上的吊車開始起吊鄰近管樁，管樁向夾持箱內插入，司機負責把夾持箱夾口打開，按照指揮人員命令夾持箱內放入管樁，整個過程須緩慢進行，管樁慢慢下落，和地面還有10cm時暫停，夾關器檢測夾緊管樁，須保證壓力不得大于5MPa，加壓過程嚴格按照技術標準進行，對管樁進行對中，把低于500cm的鋼筋模具置于地面，管樁中心對齊模具周邊，管樁微提，開始焊接樁尖。

2.3.2壓樁

（1）壓制第一節樁。壓制首根樁對壓樁量有關鍵性影響，嚴格測量定位，牢牢控制垂直度，樁體下壓過程須實時監測樁機水平儀動態數據，結合數據變化隨時調整樁位，要設置合理經緯線或吊線錘，分布在樁體的側面和正面合適位置，保證樁體低于0.15%的垂直度偏差，如果出現過大垂直度偏差，已經壓入的樁體須盡快拔出，調試精準后再次下壓，盡量確保首根樁體精準壓制，為保證下壓過程能一次成功，壓樁作業須加快速度，時間越短越好，避免下壓過程遭遇外部因素產生偏差［4］。（2）合理調配管節長度。接樁過程中須合理調整樁位，保證管樁接頭數量少于4個，如果接頭處于一個承臺樁體上，則互相之間的位置必須錯開，不得處于相同的位置區域，否則接樁過程會有擠壓力產生。（3）現場測量。相關測量作業須及時跟進壓樁過程，測量完成速度要快，須保證垂直面和水平面測量數據準確無誤。（4）停止作業?，F場作業過程中難免會有特殊情況出現，一旦有特殊情況，必須立即停止作業，例如作業過程突然出現壓力數據的異常下降，而沉降量急劇增大，樁身嚴重傾斜或跑位等，作業人員須立即排查成因并迅速處理，消除全部異常情況后方可重新開始壓樁作業。

2.4接樁

接樁作業過程中，接頭位置須用二氧化碳實施保護性焊接作業，二氧化碳氣體的焊接過程能在電弧周圍產生保護層，雖然只是局部的，也能達到保護效果，避免產生化學反應的氣體或其它有害氣體進入，有效提升焊接質量。保證超過99%的二氧化碳氣體濃度，焊接作業過程要嚴格防風，需要注意以下問題［5-7］：（1）樁前處理。如果管樁有延伸或接長的必要，須保證進入土體部分樁頭高度比地面要高50~100cm，方便后續接樁焊接作業的實施，上部和下部的樁體必須順直，誤差不得大于2mm，而且對接樁體時，須對樁體表面進行徹底清理，務必除去所有保護層，以金屬光澤裸露出來為止，確保焊接作業優質高效。（2）焊絲選擇。通常接樁的接口坡口都是U形的，215焊絲或GM-56型焊絲都是適用材料，焊接作業過程中，樁口外圍須達到4~6個的焊接點位，接下來是分層焊接過程，焊接作業層數必須達到3層以上，焊接一層完成后徹底清理殘渣，再開始下層焊接作業。（3）縮減焊接時間。接樁過程的焊接作業須確定接頭已經徹底冷卻后，壓樁作業才能開始，這個自然冷卻時長須保證超過8min，不得以冷水直接潑到對接基樁位置進行冷卻，這樣會導致焊接點位出現斷裂，嚴重危害焊接作業質量，接樁作業質量也會受到負面影響。

2.5異常情況處理措施

沉樁必須連續施打完畢，不得中途停止，但遇到下列情況，必須立即停止施工，待處理完畢方可繼續施工：（1）貫入度發生巨變；（2）樁身突然發生傾斜、位移或嚴重回彈；（3）樁頂或樁身出現嚴重裂縫、破碎等情況；地面明顯沉降或隆起、鄰樁上浮或位移過大；（4）施工時，如未達預定樁長但貫入度已滿足停錘標準時，應注意觀察地勘報告中相應地質剖面圖。為防止樁身損壞，任一單樁的總錘擊數不宜超過2000擊，最后1.0m的錘擊數不宜超過250擊，當持力層為較薄弱的強風化覆蓋層且上覆土層較軟弱時，最后貫入度可以適當減少，但不宜小于25mm/10擊。

2.6樁基檢測

樁基檢測數量不少于總樁基數量的20%，且不少于10根。當采用低應變法檢測時，受檢測混凝土強度不低于設計強度的70%，且不低于15MPa；檢測儀器應符合基樁動測儀的有關規定，且應具有信號顯示、儲存和分析功能；單樁水平承載力進行靜載試驗時，水平加載裝置采用油壓千斤頂，加載能力不小于最大實驗荷載的1.2倍；樁基位移測量的基準點設置不受試驗和其他因素的影響，基準點應設置在與作用力方向垂直且與位移方向相反的試樁側面，基準點與試樁凈靜距離不小于1倍樁徑。測量樁身應力或應變時，各測試斷面的測量傳感器應沿受力方向對稱布置在遠離中性軸的受拉和受壓主筋上；埋設傳感器的縱剖面與受力方向之間的夾角不得大于10°。在地面下10倍樁徑的主要受力部分，應加密測試斷面，斷面間距不宜超過1倍樁徑；若超過此深度，可適當加大測試斷面間距。

2.7施工注意事項

施工前應進行工程試樁。試樁時，請監理、業主、設計單位參加。預應力管樁采用打入法施工，樁端持力層花崗巖強風化層，樁端進入持力層深度≥1.0m；應參考試樁報告選取合適的錘重；施工過程中，應以貫入度控制為主，樁長控制為輔，單樁承載力特征值及預估樁長及地質剖面圖詳見相關資料，終止沉樁宜以貫入度結合樁端標高進行雙重控制，控制最后三陣錘的貫入度(每陣十錘），要求每陣錘擊貫入度≤20mm，且每陣貫入度呈遞減狀。樁插入時的垂直度偏差不得超過0.5%，樁位最大允許偏差100mm。樁接頭采用焊接連接，焊接完成后需待焊縫冷卻3~5min后才能繼續施壓管樁，管樁接長時，接頭處外露鋼結構先涂環氧富鋅底漆三遍，厚150μm，并在焊縫周邊涂抹快干型瀝青涂料。應嚴格控制樁頂標高，要求不允許出現負誤差，以保證與承臺的連接。若需要截樁時，應采用專用工具切割，嚴禁采用風鎬破除或大錘橫向敲擊截樁，以免損壞樁頭。開挖基槽時，應采取排水措施，分層均衡開挖，防止樁體發生水平位移。同時避免基底部位土層被撓動，如土層被撓動，則必須挖除被撓動部分，用中粗砂回填夯實。由于地質情況的特殊性，為了滿足后續工藝的要求，當施工完成后，宜對樁實施一次復打。

3質量控制要點

3.1加強管樁進場檢查驗收

進入施工現場的成品管樁須接受嚴格的質量性能檢測，檢測內容包括管樁的外觀美觀度，是否平整以及有無開裂現象等，管樁的吊裝運輸須保證輕拿輕放，不得因意外磕碰損害管體，現場堆放的管樁層數必須小于等于4層，一旦超過2層，取樁作業必須利用吊裝機械，嚴禁人工拖拉或滾動，到達壓樁作業現場，管樁還須進行嚴格復測，確保靜壓法實施的預應力高強混凝土管樁壓樁作業質量達到設計標準［8］。

3.2考慮擠土效應

壓樁作業如果是成群的承臺壓樁，作業人員須提前做好擠土效應的應對方案，詳細勘察現場地質情況，尤其要重點關注土壤雜物的含量及相關土質的實際情況，必須嚴格執行土地監測，以實際需要為準確定壓樁次序，先是中心壓樁，再逐步向外擴展，針對群樁壓樁作業，土方開挖作業須采用小反鏟，確保土層和積土應力能盡快散發出去，避免產生擠土效應。

3.3終壓值控制通常情況下，以靜壓法開展預應力高強混凝土管樁混凝土作業，須嚴格控制終壓值，以1min的間隔重復測算終壓值，如果管樁長度沒有超過14m，則須實施2~3次的穩壓，須結合現場實際情況實施連續性復壓，復壓頻次增幅依據現場情況而定，合理管控終壓值。

4結語

綜上所述，樁基施工是建筑工程建設中最為關鍵的施工環節，樁基施工質量直接關系著整個建筑物的穩定性和耐久性。目前，我國的樁基施工技術和施工工藝越來越多樣化，預應力高強混凝土管樁施工技術憑借獨特的技術優勢，在建筑、鐵路以及水利等建設項目中得到了廣泛應用，深入分析該技術工藝及施工質量控制措施，有助于相關施工作業的順利推進。

參考文獻

［1］張忠孝.淺談鄰近既有鐵路營業線沉入預應力管樁應力釋放孔施工技術［J］.江西建材，2017（6）：2.

［2］熊錫佳.對預應力混凝土管樁基礎施工中打樁應力的影響分析［J］.住宅與房地產，2015（22）：1.

［3］藍煌展，焦曉兵，李定君，等.沿海地區淤泥地質預應力管樁施工技術研究［J］.城市住宅，2021，28（1）：3.

［4］原鵬舉，魏國宏.淺談靜壓預應力混凝土管樁施工技術［J］.建筑工程技術與設計，2017（11）：404，397.

［5］周鑫.PHC管樁接樁處和樁底后注漿極限承載力試驗研究［D］.延邊：延邊大學，2016.

［6］李世乾.預應力管樁錘擊和靜壓施工方法淺談［J］.工程技術（引文版），2015（3）：280.

［7］馮浩.鄰近既有線預應力管樁地基處理施工技術研究［J］.石家莊鐵路職業技術學院學報，2020，19（3）：6.

［8］李振華.淺談基于應力釋放孔技術的鄰近營業線控制預應力管樁擠土效應的施工技術［J］.城市建設理論研究（電子版），2015（6）：948-949.

作者:史衛東 陳海亮 單位:中國二十冶集團有限公司