談預應力混凝土管樁施工技術及常見問題處理

凌加發

摘要：預應力混凝土管樁主要運用于土層較軟的軟粘土地基，其具有施工速度快、工期短、造價低、承載力較高等優點，因此在工程實際中得到了普遍的使用。其常用的施工方法有靜力壓樁法和錘擊沉樁法。

關鍵詞：預應力混凝土管樁；施工技術；問題

中圖分類號：TU37 文獻標識碼： A

引言

隨著我國現代化建設的發展，建筑市場發展的需求，我國的預制管柱的技術有了較大的發展。預應力混凝土管樁由于其具有質量保證、施工方便、施工時間短、現場臟污少等等許多優點，而被廣泛采用。

一、預應力混凝土管樁施工特點

預應力混凝土管樁在被壓入土過程中,地基土受到重塑擾動,樁壓入時所受到的土體阻力并不完全是靜態阻力,但也不同動態阻力,壓樁阻力是由樁側摩阻力和樁尖阻力組成的,壓樁阻力的大小和分布規律的影響因素主要是土質、土層排列、硬土層厚度、埋入持力層深度等。

在穿過上覆軟土層時,壓樁阻力較小。主要是因為對于上覆土層為較軟土層,如飽和粘性土、粉土等,其瞬時排水固結效應不明顯,體積壓縮變形小,樁體在貫入時會產生超靜孔隙水壓力。當將樁壓到密實砂層、硬塑堅硬的風化殘積土、強風化巖等持力層時,壓樁力會急劇上升。因為將樁壓到持力層時,在壓樁力劇烈的擠壓擠密作用下,樁端附近的土己經不是原狀土,而是形成超壓密土層區和擠密加固區,強度比原狀土的強度高。壓樁完成后,隨樁側土孔壓消散、再固結和觸變恢復,最終形成一層緊貼于樁表面的硬殼,最后管樁由樁身摩擦力與端承作用提供承載力。

二、預應力混凝土管樁的作用機理及受力分析

預應力混凝土管樁，其初始荷載是先在樁身上部產生垂直應力及彈性形變，并逐漸向樁身下部傳遞形成摩擦阻力，致使樁身處于彈性壓縮狀態。隨著荷載應力的增加，當樁身垂直應力傳遞到樁身底端時，樁端土層受壓密實緊縮、變形加大。隨著靜壓荷載樁端阻力的增加，樁頂部位側阻力首先達到極限，對應于荷載增量，抗力摩阻減小，樁端阻力增大，最終導致樁端土出現塑性。從而提高了預應力混凝土管樁的單樁承載力。

預應力混凝土管樁施工時，靜壓器械強大的錘擊力將預應力混凝土管樁強行打入密實砂層或風化巖層內，受外力沖擊波和動應力影響，樁尖附近持力巖土層受到瞬間性劇烈擠壓，單位密度加大，其承載力性能相對提高。預應力混凝土管樁大多數采用開口式樁尖，軟土地基上部土層對管樁阻力影響較小，錘擊沖擊力直接作用在樁端土體，直接向下傳遞壓縮波、剪切波和動應力，樁端土不斷被擠入樁腔內，土擠力與樁壁摩擦力平衡后形成土塞效應，提高了承載能力。

三、預應力混凝土管樁的施工要點

預應力混凝土管樁施工時，要根據工程施工設計方案、巖土地質勘察報告、施工現場工況環境，選擇適宜的沉樁機械，注意如下施工要點：

1、沉樁

預應力混凝土管樁沉樁過程中，應嚴格控制管樁的傾斜率及沉樁速度。盡量一次性將樁身沉樁到位，避免在接近設計深度時接樁。對采用閉口樁尖的管樁，應及時在管樁內孔灌注相關混凝土砂漿，沉樁順序宜從中間向四周進行。

2、送樁

預應力混凝土管樁施工過程中，當樁頂沉至接近地面時，應測出樁身垂直度并檢查樁頂質量，修正錘擊沉樁的最后貫入度，及時送樁，并按照施工設計方案及要求，保障送樁深度的規范性。

3、接樁

接樁工藝及質量是影響預應力混凝土管樁質量的因素。施工時，應合理配置樁段，盡量減少接樁。接樁時要嚴格按照施工程序及規范要求，采用端板焊接連接、法蘭連接或機械頭連接等接樁技術，保障接頭連接強度高于管樁樁身強度。

4、截樁

當預應力混凝土管樁頂部高于設計標高時，往往需要進行截樁處理，嚴禁采用大錘橫向敲擊截樁或強行扳拉截樁。截樁時應保留并將樁身全部預應力鋼筋埋入承臺內，確保截樁后管樁的強度性能質量。

四、施工中常遇問題及處理措施

1、樁身傾斜

施工中樁身傾斜應根據具體情況進行分析處理，當傾斜大于0.8%時可認為樁身傾斜較大。若此時第一節樁沒有全部施工完畢，應及時進行觀測并對其糾正，糾正方法可使用移動樁架等強行回扳的方法，后續樁節焊接時，一定要保證樁的垂直度，否則將導致樁身傾斜的加大，處理難度加大。

2、樁身移位與樁頂上浮

樁身移位與樁頂上浮對結構的承載力影響較大。為防止此質量問題的發生，應合理安排管樁的施工順序，同時在打樁過程中應詳細觀察周圍管樁沉降或上升情況，在周圍管樁上設置觀察點，利用遠處的固定水準點進行對比分析，從而確定沉降或上升情況。根據本工程實際情況，采取管樁施工從內向外的施工順序，以盡量減少對先施工樁的影響，樁頂上浮及樁身位移均控制在規范允許范圍之內。

3、截樁時產生裂縫

PHC樁雖采用高強混凝土制作，內配置預應力鋼筋，但樁身較脆，在受到強烈撞擊時，易產生貫穿性縱向裂縫，影響樁的使用。當管樁施工達到設計要求的灌入度時，可能樁身還有多余樁長未達到設計標高，此時，需要進行截樁，截樁宜用以下方法:采用環形切割機切割或者是采取工具鋼套箍，緊箍在切口下部樁身上，沿套箍鑿出一道溝槽，然后再行擴大、切斷，截樁時嚴禁用大錘敲砸。本工程采用專用的PHC樁環形專用切割機割樁，割口良好，未產生任何裂縫。

4、管樁樁頭破碎

管樁施工中，容易發生樁頭破碎，被打壞的現象，主要原因:設計過于保守，導致樁體過長，管樁無法打到設計樁頂標高，但是施工單位仍以樁頂標高控制，由于管樁受阻力較大，樁體不再下沉，樁頭破壞；樁墊在施工中磨損嚴重，需要及時更換。由于樁帽尺寸與樁不匹配，導致樁頭受到瞬時沖擊力過大而損壞。施工中為防止樁頭破壞，要使樁錘、樁帽、樁身盡量保持在同一軸線上。打樁較難下沉時，要檢查落錘有無傾斜偏心，檢查樁墊樁帽是否合適，如果不合適，需更換或補充軟墊。及時與設計者溝通，核算其合理樁長，并對施工技術人員進行技術交底，使其認識到標高控制和貫入度控制的要求并運用到具體實際中。

五、施工過程的質量控制

1、檢測混凝土預制管樁質量

預應力混凝土管樁的質量性能，是保障整個管樁施工效果的前提。施工前必須針對混凝土管樁構件的外觀平整度密實度、鋼筋強度等質量強度性能進行嚴格的檢測。檢查吊運時應輕吊輕放，嚴防碰撞，現場堆放時場地應平整，堅實。

2、試壓混凝土預制管樁效果

根據現場地質工況，選擇規范性地質巖層結構，針對混凝土管樁進行靜壓沉樁實驗，適當控制壓樁阻力、調節樁機平衡，通過靜載荷試驗檢測設備安裝的穩固性，保障管樁施工的均勻受力，確定承載力數值。

3、嚴格控制管樁施工程序質量

預應力混凝土管樁施工時，要科學的按照施工設計方案，優化施工程序，安裝施工器械，保障器械的穩固性，控制下樁垂直度，壓樁過程中，要保障眼妝的均勻受力程度。接樁時要嚴格接樁焊接的工藝方法，嚴格接樁技術參數，保障接樁質量強度。截樁時應采用鋸樁技術，嚴禁用大錘橫向敲擊或機械力強行推斷，避免發生樁管破損開裂，影響樁管結構的承載性能及強度質量。

4、預壓管樁施工后的驗收監理

預應力混凝土管樁施工完畢后，要嚴格按照檢測程序，采用反射波小應變檢測法在樁頂瞬時激振的情況下，利用精密儀器分析樁體中彈性傳播的波形特征，判定管樁樁體質量，檢測工程樁身的質量性能。

結束語

由此可見，施工單位嚴格執行國家、地方有關技術規范，加強現場人員的現場質量保證體系正常運行，不斷提高現場施工人員的質量意識，保證施工質量，高強預應力混凝土管樁（PHC樁）在建筑工程施工中有廣闊的應用前景。

結束語

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