高強預應(yīng)力混凝土管樁液壓法施工

摘要：湖北黃石華新集團房地產(chǎn)開發(fā)有限公司是黃石地區(qū)應(yīng)用高強度預應(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, 介紹高強預應(yīng)力混凝土管樁的施工方法、設(shè)計和施工中應(yīng)注意的事項以及樁的質(zhì)量控制方法。

關(guān)鍵詞：預應(yīng)力管樁液壓法施工管理

中圖分類號：TU6 文獻標識碼：A

　　20 世紀90 年代以來, 在上海、江蘇沿海灘涂和軟土地區(qū), 高強度預應(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, 既無噪聲也對環(huán)境無任何污染, 且基礎(chǔ)造價約為人工挖孔樁及機械鉆樁的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。湖北黃石華新集團房地產(chǎn)開發(fā)有限公司是黃石地區(qū)應(yīng)用高強度預應(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。水對混凝土及結(jié)構(gòu)鋼筋的腐蝕性評價均為弱腐蝕。該工程的樁基礎(chǔ)設(shè)計采用先張法高強度預應(yīng)力混凝土管樁(直徑為400mm, 管樁壁厚90mm, 混凝土強度為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為: 測量定位→樁機就位→復核樁位→吊樁插樁→樁身對中調(diào)直→靜壓沉樁→接樁→再靜壓沉樁→送樁→終止壓樁→復壓兩次→樁質(zhì)量檢驗→切割樁頭。

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

　　(1) 沉樁路線要合理選定。預應(yīng)力管樁施工時, 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, 不能從兩側(cè)往中間進行(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, 然后進行調(diào)校。樁機駕馭人員在施工長的組織、指揮下, 掌握好角度尺兩個方向上都歸零點,使樁機縱橫兩個方向都保持水平, 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, 施工員隨時觀察樁的進尺變化, 如遇地質(zhì)層有障礙物、樁身偏移時, 應(yīng)分一、二個行程逐漸調(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, 要通過靜載對比試驗來確定一個系數(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準值qk, 即qk=kqs, 與設(shè)計值對比。如判斷的終止壓力值不能滿足設(shè)計要求, 應(yīng)立即采取送壓加深處理或補樁, 以保證樁基的施工質(zhì)量。華新一村職工住宅樓工程樁基, 通過靜載對比試驗確定系數(shù)k=0.4。施工中, 壓樁到設(shè)計樁長時, 如果壓力表的壓力達到單樁承載力2.5 倍時, 即可停止壓樁, 否則應(yīng)增加樁長, 并會同設(shè)計單位另行處理。接樁應(yīng)連續(xù)進行, 采用CO2 保護焊間歇不宜過短(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)對齊, 偏差不大于10mm; 節(jié)點矢高不得大于1%樁長。

　　(4) 做好管樁與承臺的連接。上述工程中管樁與承臺采用剛接。樁頂若高于設(shè)計標高, 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)的鋼筋伸入承臺作為連接的鋼筋。在樁頭的樁管內(nèi)填充1 600mm 高的C30 細石混凝土, 并在混凝土中均分插入6φ14 鋼筋與承臺連接。

3 預應(yīng)力混凝土管樁的質(zhì)量檢驗與試驗

　　樁的質(zhì)量檢驗, 液壓法樁同錘擊法沉樁。但可利用靜力壓樁機作反力平衡裝置進行樁的靜載試驗, 可省去設(shè)置錨樁反力梁等。本工程檢測單位為中國科學院武漢巖土力學研究所巖土工程檢測中心。為了保證工程的質(zhì)量, 必須分階段進行單樁承載力的靜載和動測試驗。

3.1 靜載試驗法

　　以華新一村4 棟職工住宅樓工程的樁基質(zhì)量試驗為例, 管樁的靜載試驗要模擬實際荷載情況, 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, 表明均進入第五層砂巖層。荷載從0KN～2500KN 分9 級加載, 4 根試樁最終累計沉降量分別為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, 綜合評定確定容許承載力, 它已較好地反映單樁的實際承載力, 經(jīng)核算, 滿足設(shè)計要求。預應(yīng)力混凝土管樁應(yīng)在樁身強度達到設(shè)計要求的前提下進行試驗。對于粘性土, 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, 才能進行試驗。上述試驗曲線表明, 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, 其承載力標準值均大于設(shè)計要求的標準值。

3.2 動測試驗法

　　動測試驗法, 又稱動力無損檢測法, 是檢測樁基承載力及樁身質(zhì)量的一項新技術(shù)。高應(yīng)變動測試驗法, 也是作為靜載試驗的補充。華新一村4 棟職工住宅樓動測試驗試樁數(shù)為15 根, 并作為動靜對比。經(jīng)大、小應(yīng)變檢測, 樁身完整性評價均為Ⅰ類樁,滿足設(shè)計要求。

4 管樁的設(shè)計及施工中應(yīng)注意的事項

　　管樁造價較高, 樁基礎(chǔ)設(shè)計時須根據(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誤。綜合考慮地質(zhì)情況和樁身強度, 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, 會較快地在樁尖處形成一土楔, 使其入土時的擠土情況與閉口樁無異, 故在確定單樁承載力時將開口樁按閉口樁考慮。壓樁機應(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。壓樁機的液壓入樁有一定的垂直行程高度, 如YZY600樁機的垂直行程為1.5m, 即每入樁1.5m就松開抱樁器, 開動油泵使之上移, 再抱樁固定壓入, 循環(huán)作業(yè)。在開始的第一、二個行程, 要特別注意控制樁身的垂直度。適當限制壓樁速度, 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?shù)鼗韺又写嬖诖髩K石頭等障礙物時, 要避免壓偏。壓樁時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)縮短停息時間。采用焊接法接樁時, 須分層均勻地將套箍對焊的焊縫填滿, 為加快施工速度, 減少接樁時間, 可設(shè)2 名焊工同時對稱施焊, 焊畢停約1min 即可進行沉樁。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)加強鄰近建筑物、地下管線的觀測、監(jiān)護, 以確保安全。

參考文獻

　　1 徐至鈞, 李智宇.預應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)設(shè)計與施工[M].北京: 機械工業(yè)出版社, 2005

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