預應力管樁靜壓法施工技術與質量控制要點

■ 張志堅 Zhang Zhijian

0 背景資料

大型居住社區奉賢區南橋基地J2-3地塊動遷安置配套商品房工程位于奉賢區齊賢鎮，東臨大寨河，西臨金二路，南北位于航南公路和文明街之間，四面均為開闊地。總建筑面積為126 454m2，其中地上建筑面積為97 020m2，單體建筑號房17棟。號房共用預應力高強混凝土管樁1 844套，規格為PHC-A-500(100)，樁長包括26~30m不等，總長約為52 200m，采用YZY-D-500型全液壓靜壓樁機施工。

1 靜壓法施工的優點及工作原理

(1)樁機全部采用液壓裝置驅動，壓力大，自動化程度高，縱橫移動方便，運轉靈活；樁定位精確，不易產生偏心，可提高樁基施工質量；施工無噪聲、無振動、無污染；沉樁采用全液壓夾持樁身向下施加壓力，可避免錘擊應力，打碎樁頭，樁截面可以減小，混凝土強度等級可降低1~2級，配筋比錘擊法可省40%；效率高，施工速度快，壓樁速度每分鐘可達2m，正常情況下每臺班可壓樁15根，比錘擊法縮短工期1/3；壓樁力能自動記錄，可預估和驗證單樁承載力，施工安全可靠，便于拆裝維修，運輸等。

(2)靜壓預制樁主要應用于軟土，一般黏性土地基。在樁壓入過程中，系以樁機本身的重量（包括配重）作為反作用力，以克服壓樁過程中的樁側摩阻力和樁端阻力。當預制樁在豎向靜壓力作用下沉入土中時，樁周土體發生急速而激烈的擠壓，土中孔隙水壓力急劇上升，土的抗剪強度大大降低，從而使樁身很快下沉。

2 靜壓法施工工藝方法

靜壓預制樁的施工，一般都采取分段壓入，逐段接長的方法。其施工程序為：測量定位→壓樁機就位→吊樁、插樁→樁身對中調直→靜壓沉樁→接樁→再靜壓沉樁→送樁→終止壓樁→切割樁頭(圖1)。

3 靜壓樁施工方法控制

(1)施工前設置測量基線與水準點，基線應設置在不受施工影響處。

(2)樁混凝土需達到100%的設計強度后方可運輸進場，起吊時捆綁牢固，起吊點符合力學原理要求，在距樁頂端0.2m處設置吊點，吊索與樁之間要加襯墊，起吊時平衡起升，避免碰撞和震動。樁堆放時要按長度分類堆放，堆放場地堅實平整，且承重點設置在吊點附近距端部0.2m處，堆高不超過2層，兩端樁錯落長度不大于10cm。

(3)樁的吊點定位，利用樁架附設的起重鉤吊樁就位。

(4)靜壓法施工，樁架挺桿和樁帽將預應力管樁嵌固，在樁架的兩滑道中間，樁位置及垂直度經校正后開始沉樁，樁就位要仔細檢查樁身質量。送樁時，應采用鋼制送樁器放于樁頭上將樁送入。施工時注意送樁器和工程樁對齊，以軸線重合為準則。當工程樁送到設計深度時，可將送樁器拔起，起拔送樁器采用樁架上導向滑輪鋼繩上鉤子掛好，啟動卷揚機，慢慢拔起。

(5)當第1節樁施壓到離地面1m時，起吊第2節樁，與底節樁對好并復核垂直度無誤后，開始施焊。焊接符合要求后，再施壓沉樁。復核焊接垂直施焊沉樁，直到施工完畢。施焊前先檢查上下樁接觸面。再復核垂直和上下節樁的同心度，確認無誤差或誤差很小時再全面焊接。焊縫分兩次滿焊，焊縫應連續、飽滿。焊后應清除焊渣。待焊縫完全冷卻后繼續進行沉樁動作。

4 靜壓樁質量控制要點

4.1 質量預控

(1)建立質量管理網絡，進行圖紙會審和設計技術交底，制定質量評定制、質量獎罰制度、質量例會制度、質量問題處理制度。

(2)實行質量責任制：分工明確，貫徹執行質量責任制定期進行督促檢查，做到獎罰分明，責任到人。

(3)施工員、質檢員、測量員、樁機司機、電工、焊工等施工人員必須持證上崗。

(4)查看有勘察資質的單位出具的正式地質勘察報告，供靜壓樁施工時參考。

(5)進行技術交底，嚴格按照施工方案施工。施工方案必須具有針對性，措施具體，施工流程清楚，順序合理。

(6)工程質量檢驗制度，包括原材料設備進場檢驗制度；施工過程的檢驗；施工結束后的抽樣檢測。

4.2 過程質量控制

(1)管樁質量，對管樁進行外觀檢查，尺寸偏差和抗裂性檢驗。管樁有否明顯的縱向、環向裂縫、端部平面是否傾斜、外徑壁厚、樁身彎曲是否符合規范要求。混凝土強度是否達到要求，產品質保書、合格證、檢測報告是否符合要求和齊全。不合格產品不得用于工程。

(2)壓樁機傳感設備是否完好，樁機配重與設計承載力是否相適應。

(3)現場預應力管樁堆放整齊，布局合理。打樁順序應根據鄰近建筑物情況、地質條件、樁距大小、樁的密集程度、樁的規格及入土深度綜合考慮，兼顧施工方便。

(4)樁端部焊接要檢查焊條質量，設備適用完好。焊完后必須保證一定暫停時間，間歇時間超過3min為好。

(5)通常用兩臺經緯儀、夾角90°方向進行監測。須注意第一節樁樁尖導向必須垂直；地基表面有堅硬石塊必須清除，使樁身達到垂直度要求。

(6)壓樁過程碰到硬土層，不能用力過猛，管樁抗彎能力不強往往容易折斷，抬架時也要輕抬輕放。否則一是造成樁身開裂；二是易發生樁架傾斜倒塌事故。

4.3 檢驗（驗收）控制

樁基完成后依據國家行業標準《建筑基樁檢測技術規范》(JGJ106－2003)規定對管樁質量評定。

(1)管樁低應變動力檢測(反射波法)測量樁身完整性(樁身評定等級分四類)。

(2)管樁高應變動力檢測：主要評價樁身完整性和計算單樁極限承載力。

(3)管樁靜力載荷試驗：主要檢測極限承載力，沉降量回彈后殘余變形情況。

(4)管樁拉拔試驗：主要檢測極限承載力。

5 問題出現后的事故處理

5.1 樁身斷裂

樁在沉入過程中，樁身突然傾鈄錯位，當樁尖處土質條件沒有特殊變化，而貫入度逐漸增加或突然增大，樁身出現回彈現象，即可能樁身斷裂。主要原因：樁身在施工中出現較大彎曲，在集中荷載作用下，樁身不能承受抗彎度；樁身在壓應力大于混凝土抗壓強度時，混凝土發生破碎；制作樁的水泥標號不符合要求，砂、石中含泥量大，石子中有大量碎屑，使樁身局部強度不夠，施工時在該處斷裂；樁在堆放、起吊、運輸過程中，也會產生裂紋或斷裂。

預防措施：施工前，應清除地下障礙物。每節樁的細長比不宜過大，一般不超過30；在初沉樁過程中，如發現樁不垂直應及時糾正。樁沉入一定深度發生嚴重傾斜時，不宜采用移動樁架來糾正。接樁時，要保證上下兩節樁在同一軸線上；樁在堆放、起吊、運輸過程中，應嚴格按照有關規定或操作規程執行；普通預制樁經蒸壓達到要求強度后，宜在自然條件下再養護一個半月，以提高樁的后期強度。

治理方法：當施工中出現斷裂樁，應會同設計人員共同研究處理辦法。根據工程地質條件、上部荷載及所處的結構部位，可以采取補樁的方法。

5.2 沉樁達不到設計要求

樁設計時應以最終貫入度和最終標高作為施工的最終控制。一般情況下，以一種控制標準為主，與另一種控制標準為參考，有時沉樁達不到設計的最終控制要求。主要原因：勘探點不夠或勘探資料粗略，勘探工作以點帶面。致使設計考慮持力層或選擇樁尖標高有誤，有時因為設計要求過嚴，超過施工機械能力或樁身混凝土強度；樁機及配重太小或太大，使樁沉不到或沉過設計要求的控制標高；樁身壓斷致使樁不能繼續沉入。

預防措施：探明工程地質情況，必要時應作補勘，正確選擇持力層或標高；防止樁身斷裂，沉樁時注意樁身變化情況。

5.3 樁頂位移

沉樁過程中，相鄰的樁產生橫向位移或樁上升現象。主要原因：樁數較多，土層飽和密實、樁間距較小。在沉樁時土被擠到極限密實度而向上隆起，相鄰的樁一起被涌起。在軟土地施工時，由于沉樁引起的空隙壓力把相鄰的樁推向一側或涌起；樁位放線不準；偏差過大；施工中樁位標志丟失或擠壓偏離，施工人員隨意定位；樁位標志與墻、柱軸線標志混淆搞錯等，造成樁位錯位較大；選擇的行車路線不合理；土方開挖方法及順序不正確。

預防措施：沉樁期間不得同時開挖基坑，需待沉樁完畢后相隔適當時間方可開挖，一般宜兩周左右；基坑開挖注意有一定排水措施，留置邊坡。基坑邊不得堆放土方，基坑較深應分層開挖；認真按設計圖紙放好樁位，設置明顯標志，并做好復查工作，選擇合理樁機行車路線。

5.4 樁身傾斜

樁身垂直偏差過大。原因分析：場地不平、有較大坡度。樁機本身傾斜，則樁在沉入過程中會產生傾斜；穩樁時樁不垂直，送樁器、樁帽及樁不在同一條直線上。

預防措施：場地要平整，如場地不平，施工時應在壓樁機行走路線加墊木等物，使壓樁機底盤保持水平。

5.5 接樁處開裂

接樁處出現開裂現象比較普遍，其原因主要是采用焊接連接時，連接處表面未清理干凈，樁端不平整；焊接質量不好，焊縫不連續、不飽滿、焊肉中夾有焊渣等雜物；焊接好停頓時間較短，焊縫遇地下水出現脆裂；兩節樁不在同一條直線上，接樁處產生曲折，壓樁過程中接樁處局部產生集中應力而破壞連接。

預防措施：接樁前，保證連接部件清潔；接樁時，兩節樁應在同一軸線上，焊接預埋件應平整服貼。

6 結語

該工程樁基嚴格按照上述的質量控制措施進行施工，到施工結束后經高低應變檢測，I類樁達到94%，II類樁為6%，無III類樁，質量符合設計與規范要求。總而言之，靜壓樁施工的質量控制非常復雜，與土質、樁數、樁距、施工方法、順序、預控措施等有關。靜壓樁施工中出現的問題也各種各樣，只有嚴格按照技術標準與相關規范要求施工，才能確保樁基的質量。