淺談工程勘察在ＰＨＣ管樁應(yīng)用中的重要性

廖子菁

摘要:由于在對PHC管樁在漳州地區(qū)施工跟蹤服務(wù)過程中,發(fā)現(xiàn)在利用工程地質(zhì)勘察報告指導施工時存在對地質(zhì)資料分析不夠詳盡等原因造成浪費,本文通過對PHC管樁的類型、特點分析,針對在PHC管樁應(yīng)用施工中發(fā)生的質(zhì)量通病,從工程勘察的角度提出其在PHC管樁應(yīng)用施工中的重要性。

關(guān)鍵詞:PHC管樁;工程勘察;施工;質(zhì)量通病

1 PHC管樁的概況

1.1 預應(yīng)力高強混凝土管樁的概念

預應(yīng)力高強混凝土管樁(簡稱PHC管樁),是在近代高性能混凝土(PHC)和預應(yīng)力技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的混凝土預制構(gòu)件。我國從上世紀60年代中期即開始生產(chǎn)應(yīng)用PHC管樁,現(xiàn)如今PHC管樁廣泛應(yīng)用在工業(yè)與民用建筑、橋梁、港口碼頭、水利工程等,在國家建設(shè)中發(fā)揮了愈來愈大的作用。

1.2 PHC管樁的分類

PHC管樁按外徑分為300、350、400、500、600、800和1000mm等規(guī)格。按抗裂彎矩的大小分為A型、AB型和B型。

1.3 PHC管樁的優(yōu)越性

PHC管樁的單樁承載力高;抗彎性能好;耐久性好;單樁承載力能通過施工機械的壓力表自動記錄和顯示;質(zhì)量穩(wěn)定可靠,應(yīng)用范圍廣;施工工期短;工程造價相對較便宜;施工現(xiàn)場文明。近年來,PHC管樁憑借其自身具備的優(yōu)點,得到了建設(shè)業(yè)主、設(shè)計單位、施工單位的青睞。

1.4 PHC管樁的施工方法

PHC管樁的施工方法即沉樁方式有很多,可用錘擊、振動打入、靜壓和旋入等沉樁方式 。錘擊、振動打入沉樁由于噪音大,常常成為城市施工的擾民工程,而靜壓沉樁工藝由于噪音小、污染少,特別適用于城市施工居民密集區(qū)樁基施工。液壓PHC管樁的施工程序為:測量定位-樁機就位-復核樁位-吊樁-對中-調(diào)直-沉樁-接樁-送樁-終止壓樁-樁質(zhì)量檢驗-切割樁頭-樁管內(nèi)充填-移機。

1.5 PHC管樁在施工要點

PHC管樁在施工時,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,入樁線路應(yīng)選擇單向行進,不能從兩側(cè)往中間進行,這樣地基土在入樁擠密過程中,土體可自由向外擴張,即可避免地基土體隆起,又不致因土的擠壓而造成部分樁身傾斜,保證群樁的工作基本均勻并符合設(shè)計值。其施工要點為:(1)靜力壓樁單樁豎向承載力,可通過樁的終壓值來控制,終壓值的確定及終壓條件應(yīng)根據(jù)試樁情況及設(shè)計和相關(guān)規(guī)范要求而確定。(2)壓樁應(yīng)連續(xù)進行,采用焊接樁時,接樁面應(yīng)保持干凈,上下校中心線應(yīng)對齊,偏差不大于10mm,節(jié)點矢高不得大于1%樁長。當?shù)叵滤吒g性時,對焊接部位需采取防腐處理。(3)垂直度控制,調(diào)整、校正樁的垂直度是保證沉樁質(zhì)量的關(guān)鍵,必須高度重視。插樁在正常情況下入土30～50cm為宜,然后進行調(diào)校。調(diào)校垂直在規(guī)范允許值以內(nèi)才能沉樁。

2 工程實例

2.1 漳州武夷名仕園勘察概況

漳州武夷名仕園1號樓為地下1層、地上16層、框剪結(jié)構(gòu)、單柱最大荷重約9000kN的小高層建筑,根據(jù)周邊已有的建筑施工經(jīng)驗,設(shè)計基礎(chǔ)擬采用PHC管樁。經(jīng)勘察,場地巖土層分布為:①雜填土;②粘土;③殘積粘性土;④全風化花崗巖;⑤強風化花崗巖;⑥中～微風化花崗巖。場地土層的分布狀況符合PHC管樁基礎(chǔ)的要求,樁端持力層建議選用⑤強風化花崗巖。由于持力層上部的③殘積粘性土和④全風化花崗巖見有孤石和強風化殘留體,勘察時及時采用了大量的貫標試驗,部分孔段由于孤石和強風化殘留體特別多,貫標試驗間隔甚至大于規(guī)范要求,并在業(yè)主和設(shè)計的配合下,針對上述問題加密勘察孔,基本查明孤石和強風化殘留體的分布情況。

2.2 樁基施工應(yīng)用

經(jīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計,本工程基礎(chǔ)采用靜壓PHC管樁;A型;樁徑Φ500;混凝土強度等級為C80;單樁堅向承載力設(shè)計值為1250kN、2500kN;工程樁設(shè)計為218根;樁端持力層選用⑤強風化花崗巖;施工機械采用YZY700型的靜力壓樁機。基礎(chǔ)施工至場地東北角局部地段在沉樁深度13米左右(③殘積粘性土層中)出現(xiàn)壓力值陡增、續(xù)壓斷樁等異常現(xiàn)象,無法繼續(xù)沉樁。經(jīng)勘察、設(shè)計、施工、業(yè)主四方研究、協(xié)商,判斷樁底部遇到孤石或強風化殘留體。由于勘察時已估測到該問題,決定采用避開孤石有針對性的補樁方案處理,且補樁施工比較順利,補樁處理后,本工程進行單樁豎向抗壓靜載試驗和基樁低應(yīng)變動力檢測。其中靜載試驗檢測3根工程樁,單樁豎向極限承載特征值分別大于2500kN、1250kN、2500kN,靜壓樁極限荷載均符合設(shè)計要求,最大沉降量為37.09mm,符合規(guī)定;動力檢測工程樁59根,樁身質(zhì)量一類樁56根,占94.9%,二類樁3根,占5.1%,符合規(guī)范規(guī)定。

2.3 樁基施工的效益

該工程就是因為針對PHC管樁特點進行勘察,當施工出現(xiàn)異常情況時,業(yè)主、設(shè)計、勘察、施工等單位能及時聯(lián)系,分析施工中出現(xiàn)的問題,及時采取合理的措施,才能做到不延誤工期,不過多的提高工程造價,取得較好經(jīng)濟效益。

3 工程勘察對PHC管樁應(yīng)用的重要性

3.1 工程勘察內(nèi)容和常用手段

工程勘察的內(nèi)容應(yīng)執(zhí)行《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-2001)中規(guī)定樁基巖土工程勘察的規(guī)定,工程勘察手段除了應(yīng)按相關(guān)規(guī)范執(zhí)行外,還應(yīng)根據(jù)PHC管樁的特殊性,加強現(xiàn)場動探靜探試驗,著重查明持力層和破碎巖體或軟弱巖層的分布情況,特別是持力層上部軟硬土層的分布情況,以便在樁基施工出現(xiàn)異常時,為設(shè)計和施工提供符合場地條件的應(yīng)變措施。

3.2 PHC管樁應(yīng)用中常遇的困難

沉樁困難,達不到設(shè)計標高; 樁偏移或傾斜過大;樁達到設(shè)計標高或深度,但樁的承載能力不足;壓樁阻力與地質(zhì)資料或試驗樁所反映阻力相比有異常現(xiàn)象;樁體破損,影響樁的繼續(xù)下沉等。工程勘察人員在可能采用PHC管樁場地的勘察過程中,要針對PHC管樁應(yīng)用中常遇的問題重點查明,及時與業(yè)主進行溝通,提醒設(shè)計、施工人員能更重視對工程勘察報告的分析、理解。

3.3 工程勘察對PHC管樁應(yīng)用的影響

在野外施工時,根據(jù)地層特點可選取不同的鉆探方法,減少對地層的擾動,使試樣進行室內(nèi)土工試驗所得的參數(shù)能客觀反映土層的特性;標準貫入試驗所獲取的標貫擊數(shù)N值和圓錐動力觸探試驗所得的N值,是反映沉樁能力最直觀的土層參數(shù),應(yīng)嚴格按規(guī)范要求的間隔進行; PHC管樁施工單位會要求地質(zhì)勘察報告中提供有用的N 值,所謂有用的N 值,主要是遇到砂層、軟弱下臥層及殘積層和風化巖劃分時要多做一些貫標試驗;在持力層中所進行的標貫、重型動力觸探等應(yīng)具有均勻性及代表性,目前我國的采用現(xiàn)場貫標試驗幾乎全是在水沖成孔中進行的,有些特種土層遇水后立即軟化,現(xiàn)場測得的貫入擊數(shù)比實際偏低很多,因此適當?shù)亟Y(jié)合圓錐動力觸探試驗?zāi)苡行У膹浹a這一問題;必要時應(yīng)加密勘察孔,查明軟硬巖層的分布情況;對周圍已有建筑的PHC管樁施工經(jīng)驗的分析,有助于樁型的選擇;現(xiàn)行管樁的豎向承載力按現(xiàn)行規(guī)范公式計算普遍偏低。尤其對一些10～20m的中短樁,按現(xiàn)行規(guī)范提供的設(shè)計參數(shù)計算,承載力遠遠偏小, 因此,重視施工成果資料的收集,從大量的結(jié)果中找尋規(guī)律,推導出更加符合實際的經(jīng)驗公式;勘察點布置應(yīng)符合規(guī)范要求,在地質(zhì)復雜的地區(qū)要適當加密,最大限度的減少樁基施工時造成的更大的浪費。

結(jié)論

通過上述工程實例及對PHC樁施工跟蹤服務(wù)過程中所收集到的資料分析,將此類樁型在工程勘察過程中應(yīng)注意的問題粗略歸納如下:目前工程勘察存在的問題是勘察點太少,在地質(zhì)復雜的地區(qū)勘察點要適當加密,有些建設(shè)單位為省勘察費用而減少勘察點,結(jié)果導致打樁施工時更大的浪費; 在孤石及障礙物較多、存在有堅硬夾層的場地在勘察報告里面應(yīng)盡可能詳細分析說明,提請設(shè)計、施工予以注意;在持力層中所進行的原位測試(標貫、圓錐動力觸探等)應(yīng)注意其均勻性及代表性。目前我國的現(xiàn)場貫標試驗幾乎全是在水沖成孔中進行的,有的特種土層遇水后立即軟化,現(xiàn)場測得的貫入擊數(shù)比實際偏低很多,按照它去設(shè)計、施工,有時也會出現(xiàn)差錯,要注意結(jié)合圓錐動力觸探情況提供參數(shù);在勘察中應(yīng)對周圍已有的建筑經(jīng)驗進行了解,對存在區(qū)域特殊性的場地應(yīng)提請設(shè)計、施工予以注意;工程勘察人員應(yīng)重視施工成果資料的收集,從大量的結(jié)果中找尋規(guī)律,推導出更加符合實際的經(jīng)驗公式在施工中使用。最終的單樁承載力特征值該通過靜載試驗來確定;樁基施工時若發(fā)現(xiàn)有異常情況,必要時可進行施工勘察,為設(shè)計調(diào)整或處理方案提供依據(jù)。