淺談PHC管樁靜壓法施工

彭龍超

1 概述

PHC管樁施工工藝主要有錘擊法和靜壓法兩種,在管樁發展前期主要是錘擊機械引領著管樁的施工作業,近幾年來,隨著大噸位(8000 kN)的液壓壓樁機的問世和靜壓沉樁施工工藝的完善,靜壓法施工工藝以質量可靠,單樁承載力高,施工速度快,建設投資周期短,施工污染少、安全環保,對周邊影響小,適應性能好以及造價低、材料損耗小,經濟效益高等優點而逐步取代錘擊法,成為PHC管樁的主要工法。

PHC靜壓管樁作為一種快速興起的基樁形式,適用于各類建筑物的低承臺樁基礎,如工業與民用建筑、鐵路橋梁、機場、港口碼頭、水利及市政工程等;適用于一般粘性土及回填土、淤泥和淤泥質土、粉(砂)性土、非自重濕陷性黃土質以及強風化(全風化)的巖層、堅硬的碎石土層和砂土層中,并且不受地下水位高低的影響;與錘擊法沉樁方式相比尤其適用于軟硬突變的土層中;由于靜壓無噪聲,在對環保要求較高的地區,特別是在城市和居民區的新建和改造工程施工尤其適用。

2 工藝原理

PHC管樁靜壓法是在樁機就位后,利用合適噸位的吊車(或壓樁機自帶的起吊設施)吊起管樁進行喂樁,通過靜壓樁機中心的夾具對樁進行夾抱,調整垂直后進行施壓。施壓時,靜壓樁機機身通過油缸支持安裝在大小步履上的小車,小車在大小步履軌道上由油缸控制運動,抱壓樁時,借助自重及配重,以器缸液壓互聯動力系統方式通過夾頭相交壓力施加壓樁力,管樁在自重及配重靜壓力作用下逐漸將樁壓入地基土中,然后通過焊接將上下兩節管樁連接實現接長,并通過送樁器將樁頂送到設計標高的一種成樁工藝。

3 施工工藝及施工要點

3.1 PHC管樁靜壓法施工工藝流程

PHC管樁靜壓法施工工藝流程如圖1所示。

3.2 施工要點

3.2.1 測量定位放線

將坐標控制點、水準控制點根據設計圖紙布設在施工現場,精確算出尺寸關系或各樁位坐標,對樁位進行精確測放。采用電子全站儀或經緯儀等測量工具建立建筑平面測量控制網,采用坐標定位方式放出樁位,并對閉合測量程序進行復核。同時利用水準儀對場地標高進行抄平,反映到送樁器上,顯示出送樁深度,做好樁頂標高控制工作。

樁位放出后,在中心采用30cm長φ 8鋼筋或者竹筷插入土中做好標識。需要注意,針對單樁、獨立承臺以及大面積筏板基礎的群樁需制定不同的放線方案。當樁數較少,采用坐標隨時復測;在大面積群樁,場地平整度較高的情況下,采用網格控制,并于端頭樁位延長線埋設控制樁以便復核。

3.2.2 壓樁

壓樁前,根據工程情況制定合理的壓樁順序,減少擠土效應。同時,每節單樁樁身上畫出以米為單位的長度標記,以便觀察樁的入土深度及記錄對應壓力值,通過實地高程測量,在送樁器上做好最后1 m及最終送樁深度標記,采用水準儀配合控制。

壓樁最初,壓樁速度不能過快,應根據地質報告顯示的土質情況選擇壓樁速度,一般以 2.0m/min～3.0m/min速度為宜。在2 m～3 m的壓樁范圍應重點觀察控制樁身、機架垂直度,且垂直度控制重點放在第一節樁上,垂直度偏差不得超過樁長的0.5%。在壓樁過程中需經常觀測樁身是否發生位移、偏移等情況并做好過程記錄。

3.2.3 接樁

當首節管樁壓至樁頭距地面0.5 m～1.0m左右高度時停止壓樁,開始進行接樁作業。接樁前將上下樁端頭板用鋼絲刷清除浮銹及泥污,然后下放樁身進行對樁。上下兩節端頭板對齊并初步調整垂直后,采用手工電弧焊在坡口周圍點焊4點～6點,然后再次進行垂直度的調整。若端頭板間隙過大,應加塞鐵片。為減少焊接變形引起節點彎曲,焊接時由兩名工人對稱施焊,焊接層數不少于兩層且焊縫應均勻飽滿(焊縫與坡口平)。焊接完成后,自然冷卻5 min以上,然后刷涂一層瀝青防腐漆后,繼續壓樁。如果有多節管樁,重復以上工序即可。

3.2.4 送樁或截樁

當樁頂設計標高較自然地面低時必須進行送樁。送樁時選用的送樁器的外形尺寸要與所壓樁的外形尺寸相匹配,并且要有足夠的強度和剛度,一般為一圓形鋼柱體。送樁時,送樁器的軸線要與樁身相吻合。送樁器上根據測定的局部地面標高,事先要標出送樁深度,通過在現場的水準儀跟蹤觀測,準確地將送樁送至設計標高,同時送樁器上要標出最后1 m的位置線,詳細記錄最終壓力值。

當管樁露出地面或未能送到設計樁頂標高時,需要截樁。截樁要求必須用專門的截樁器,嚴禁用大錘橫向敲擊、沖撞。

3.2.5 管樁與承臺連接

承臺開挖可采用普通挖土機,但開挖過程中不得碰損樁頭,在挖至樁頭標高附近時停止開挖,樁間土采用人工配合進行挖除。

管樁與承臺之間要實現有效的錨固連接,一般將管樁伸入承臺內100mm,在施工完基礎素混凝土墊層后,用吊筋下放3mm厚的圓形鋼板托板,伸入管樁內1000mm～1500mm左右,待承臺澆筑混凝土時一同灌入同標號混凝土增強樁頭受力截面。同時在樁端頭板上焊接伸入承臺的錨固鋼筋,伸入承臺內,然后進行承臺鋼筋綁扎作業。

4 機械設備

采用靜壓樁機進行沉樁施工,目前市場上靜壓樁機有抱壓式和頂壓式兩種,目前最大噸位可達800 t,均為液壓步履式底座,普通可選擇諸如YZY-150～500,GZY-100～800等型號。

根據設計荷載以及各地區的土質情況、施工經驗進行選擇合適的樁機類型,也可根據打樁前的試樁得到的相關地層、壓樁力等參數進行選擇。有些靜壓樁機沒有配備吊樁設備,根據需要配備喂樁的吊裝設備,如汽車吊等,并配合長度合適的送樁器。

5 工程應用

石武客專高速鐵路永年制梁場工程,位于河北省邯鄲市永年縣東郊,京珠高速東、036省道北側。場區為第四系全新統(Q4)地層,屬沖積平原,地勢較平坦,起伏很小,微地貌類型為緩平坡地,地貌類型單一。

根據工程地基原狀土特點,采用PHC管樁進行制梁臺座和存梁臺座地基處理。經實踐證明,采用PHC管樁靜壓法沉樁施工工藝,施工進度加快,操作安全,組織有序。通過對成樁后的基樁進行了低應變與高應變動力檢測,單樁承載力均能夠滿足設計要求;樁身完整性判定均為Ⅱ類樁以上,Ⅰ類樁占95%,確保了工程質量,獲得了良好的經濟和社會效益。

6 結語

PHC管樁靜壓法是一種快速興起的樁基施工方法,其施工要點主要包括測量定位放線、壓樁、接樁、送樁或截樁以及管樁與承臺連接等工序。經石武客專高速鐵路永年制梁場地基處理工程實踐表明,該工法質量可靠,施工速度快,安全環保污染小,經濟效益高。

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