淺談基礎工程預應力管樁施工技術

孟慶貴

(中鐵十八局集團有限公司，天津300222)

1 工程概況

中鐵·北城華府項目1標段施工總承包工程建筑面積：88 528.482 m2，其中，5#、6#、7#、9#主樓為18層剪力墻結構；層高為2.9 m，建筑總高度56.1 m。主樓為二類18層建筑，地下車庫為地下一層，耐火等級均為一級，地下室、屋面防水等級均為Ⅱ級。地基為預應力管樁。建筑結構形式為車庫獨立柱基礎及主樓鋼筋混凝土框架剪力墻結構，本工程設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.10g。設計地震分組為第三組。設計使用年限為50年。

本工程采用錘擊預應力混凝土管樁φ500×125的A型管樁2 230根，單樁承載力為1 600 kN，平均樁長約40 m，總工程量89 200 m，計劃安排8臺HD50型柴油錘擊機進場施工。本文以中鐵·北城華府項目1標段預應力管樁為例，簡要闡述預應力管樁的施工方案及施工方法。

2 施工方案及施工工藝

2.1 施工方案

預制管樁采用錘擊法施工，投入柴油打樁機8臺。打樁過程中，樁錘、樁帽和樁身的中心線應重合。當樁身傾斜率超過0.8%時，應找出原因并設法糾正。當樁尖進入硬土層后，嚴禁用移動樁架等強行回扳的方法糾偏。

接樁焊接時要由兩人同時對稱施焊，焊縫應連續、飽滿，不得有施工缺陷，如咬邊、夾渣、焊瘤等。燒焊至少有兩層或兩層以上，焊渣應用小錘敲掉。燒焊完成后，應冷卻8分鐘以上。焊接用的電焊條需選用E42或以上的焊條。

2.2 施工工藝

打樁的施工工藝流程如圖1。

圖1 施工工藝

2.3 錘擊沉樁施工流程的主要環節的實施方法

2.3.1 測量放線定樁位

測量放線必須嚴格把關，反復校核，務求不出任何差錯。

首先要根據設計圖紙進行室內計算，對建設單位提供的水準點和控制點進行校對，在圖紙上標明。然后利用全站儀進行精確測量放線，復核基準水準點和控制點，并根據施工現場的具體情況定出控制網，并將復核結果和自己設立的控制網交監理審核。如監理審核通過，則今后的測量放線均按復核結果及控制網進行。如未獲監理認可，則需繼續復核，直至監理審核通過為止。并以監理最終審核通過結果作為施工放線測量的依據。

經過監理認可的控制點和水準點要用水泥砂漿固定或在其四周用磚堆砌以嚴加保護，防止發生偏位和變形。

根據復核控制網計算出每條樁樁中坐標并利用經緯儀放出樁位。測量放出樁位后，用30 cm長φ10鋼筋在樁位位置打入土中，鋼筋中上部用兩道紅繩綁扎牢固，留出約30 cm長紅繩在地面，施工時根據紅繩即可找到精確的樁位，以防止錯、漏施工。對將要施工的樁位用石灰粉按樁徑大小劃一個圓圈，樁位放線后的打樁過程中，考慮到土體的擠壓移位，在打樁前需對樁位進行復核。

2.3.2 預制管樁的制作

由于本工程采用的是預應力混凝土管樁，樁型為PHC AB600 120，鋼靴長0.3 m。結合工程施工的條件和工期要求，所有管樁均使用廠家預制完成的成品樁。

2.3.3 預制管樁的堆放與驗收

預制管樁從管樁廠運輸過來卸至現場堆放，地點選擇要根據壓樁的情況和有利于放大鏡的原則進行堆放。堆放現場地要求平整，根據地面的堅實情況，可用枕木作支點，進行兩點或三點支墊。管樁最高堆放層數三層，根據用樁計劃，先用的樁應放上面，避免翻動樁堆。

施工過程中，現場施工計劃負責人根據當天樁機的施工情況統計出第二天可能施工的工作量及配樁要求以確定當天晚上的進料量。管樁每天進一批，現場施工計劃負責人及施工管理人員要準確確定每天的進料量并報簽監理工程師。

管樁進場后，材料員、質檢員根據規范要求嚴格檢查樁身的外觀尺寸和外觀質量，防止斷樁、嚴重裂縫的樁用于施工，同時要收集與每批管樁數量相對應的合格證、產品檢驗報告及出廠證明等資料。如發現不合格的管樁嚴禁使用，并向有關部門報告。

管樁進場時，如有要求需監理工程師在場接收，質檢員需會同監理工程師一同驗收。

2.3.4 施工機械的配備

根據本工程現場的實際情況和設計管樁的類型和數量以及施工經驗，本工程采用8臺HD50柴油打樁機進行施工。另外，還將配備電焊機、氣割工具、索具、撬棍、鋼絲刷、鋸樁器等施工用具；每臺樁機配備一把長條水準尺，可隨時測量樁身的垂直度。

2.3.5 打樁的順序確定原則

(1)根據樁的密集程序，打樁順序可采取從中間向兩邊對稱施打；或從中間向四周施打；或從一側向另一側施打。

(2)根據基礎設計標高，宜先深后淺進行施打。

(3)根據樁的規格，宜先大后小、先長后短進行施打。

(4)根據樁位與原有建筑物的距離，宜先近后遠進行施打。

2.3.6 管樁的拼接

管樁的拼接在施工現場完成，管節拼接成整樁采用端板焊接聯接。

在焊接以前，必須先要檢查管節是否合格，端板是否合格平整，端板坡口上的浮銹和污物是否清理干凈。管節的焊接采用手工焊焊接，根據坡口和焊縫的高度要求，焊縫分為3～4層施焊完畢。第一層施焊必須使用φ3.2 mm電焊條打底，從第二層開始后，才可使用較粗的焊條(φ4.0 mm或φ5.0 mm)施焊。

為了控制整樁的拼接質量，在施焊過程中要施焊一層，檢查一次，做到及時發現和解決偏差。對于每一層焊縫，可以采用對稱間斷焊接，最后閉合焊縫的工藝完成，從而達到管節焊接變形各向均勻。坡口槽的焊縫滿焊，焊縫高度要超過坡口槽1 mm。

焊縫施焊完畢以后，要通過自然冷卻，杜絕使用其他方法加速冷卻，冷卻時間不得小于8 min，在雨天施工時，施焊的小環境必須有遮雨措施，確保焊縫質量。

焊縫的檢查：焊縫施焊每一層時，均要對上層的施焊質量進行檢查。對有夾渣、裂紋、氣孔等缺陷的焊縫，需要采取必要的措施處理合格后方可施工下一層，每層施焊完成后，焊渣和藥皮必須清理干凈。

2.3.7 試樁

結合工程樁位布置，共需要試樁6根，每棟高層2根。

為了達到試樁的目的，壓樁的設備和工藝必須和正式壓樁相同。安裝圖紙要求，本工程采用靜壓法壓樁，壓樁機采用ZYJ 9000靜力壓樁機。壓樁工藝：

(1)靜壓預制樁的施工，采用分段壓入、逐段接長的方法。其施工的工序為：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。

(2)壓樁時，樁機就位采用自身的行走就位裝置完成。

(3)靜壓預制樁每節長度一般控制在12 m以內，插樁時先用起重機吊運至樁機附近，再利用樁機上的自身設置的工作吊機將預制混凝土樁吊入夾持器內中，夾持油缸從側面夾緊，即可開動壓樁油缸。先將樁壓入土中1 m左右后停止。調正樁在兩個方向的垂直度以后，繼續壓樁。等夾持器伸長完以后，夾持油缸回油，松開夾持器，然后壓樁油缸回程，再重復上述夾緊、壓樁、復位等動作，直至把樁壓入設計預定土層內。

在壓樁過程中要認真記錄樁入土深度和壓力表讀數，并結合入土深度和壓力表的關系進行分析，以判斷樁的質量及承載力。當壓力表讀數突然上升或下降時，要停機對照地質資料進行分析，并通知監理和設計單位，作出判斷。

(4)壓樁應連續進行，如需接樁，可將下節樁壓至樁頂距地面0.8～1.0 m時，停止壓樁，使用壓樁機將上節樁吊入就位，嚴格調直后焊接聯接。焊接完畢后，要等焊縫自然冷卻，最少8 min，才能繼續壓樁。接樁的人員、設備必須在壓樁現場待命，以保證接樁工作順利進行。

(5)壓樁結束：當預制管樁壓入預定深度且壓力表讀數達到預先設定值，便可結束壓樁。如果出現其他情況，需及時通知監理、設計單位，并將壓樁記錄同時提交，待設計決定。

2.3.8 壓樁和截樁

等試樁完成以后，將試樁的施工記錄及時提交監理、設計單位，經過設計單位分析和調整后，開始正式預制樁的壓樁施工。

壓樁的方法和工藝同試樁。

如需截樁時，應先將不需要截除的樁身端部使用鋼抱箍抱緊，然后使用鋸樁器在截樁部位鋸樁，嚴禁使用大錘硬砸。

壓樁質量的檢查按照靜力壓樁質量檢驗標準執行。

2.3.9 沉樁防護

壓樁施工過程中，需要對周圍的環境進行監測，確保沉樁對周圍環境的影響控制在有關規范要求之內。當累計位移量超過20 mm或日位移量超過3 mm時，應停壓，待采取有效措施后，方可繼續施工。

壓樁的先后順序：先施工臨近馬路一側，然后向地下車庫方向展開。

開始壓樁時，壓樁速度控制在每天3～5根，原則上背離保護建筑物及管線方向施工，同時，還要結合監測情況進行適當的調整，最大沉樁速率不超過8根。

2.3.10 管樁施工控制

在正式打樁之前，要認真檢查打樁設備各部份的性能，以保證正常運作。另外，打樁前應在樁身一面標上每1 m標記，以便打樁時記錄。第一節樁起吊就位插入地面時的垂直度偏差不得大于0.5%，并用長條水準尺或其他測量儀器校正，必要時，要拔出重插。

施工過程中，樁帽和樁身的中心線應重合，當樁身傾斜率超過0.8%時，應找出原因并設法糾正。當樁尖進入硬土層后，嚴禁用移動樁架等強行回扳的方法糾偏。

第一節樁頂離地面0.5 m左右時，進行樁底混凝土澆灌，按設計要求為C20混凝土1 m高，可在現場拌制。配樁時，上下節樁錯位偏差不超過2 mm。配樁時要參考地質資料和附近已施工管樁的長度，并保證送樁深度不超過樁頂設計標高。

2.3.11 管樁的收錘

當管樁施打至設計要求的持力層或達到設計要求的貫入度值時，則可收錘。貫入度值的測量以樁頭完好無損、柴油錘跳動正常為前提。貫入度的測量采用收錘紙進行收錘測驗，繪出管樁收錘時的回彈曲線，以測出最后貫入度值及回彈值，以便真實記錄和反映收錘情況，有助于保證和提高打樁質量。

2.3.12 質量檢查

管樁基礎地工程樁成樁質量檢查包括樁身垂直度、樁頂標高、樁身質量，應符合下列規定。

(1)樁身垂直度允許偏差為1%；

(2)截樁后的樁頂標高允許偏差為±10 mm；

(3)樁頂平面位置偏差應符合表1的規定。

表1 樁頂平面位置偏差

(4)承載力檢測方法應符合預應力混凝土管樁基礎技術規程(DBJ/T 15-22-98)有關規定，同業主、設計、監理等共同研究采取檢測手段(如單樁豎向抗壓靜載試驗，單樁豎向抗拔靜載試驗低應變法、高應變法)。

3 預應力管樁施工質量控制措施

3.1 原材料控制

預應力方樁進場時必須三證齊全，并通過外觀質量驗收和監理工程師檢驗，質量有缺陷的樁不得使用。管樁脫模放張后即可在廠內進行吊運。在吊運的過程中應輕起輕放，始終保持平穩，謹防碰撞或滾落。管樁的堆放場地應堅實平整，堆放時在管樁兩端按樁長的0.21L處分別放置墊木。直徑和長度相同的管樁可重疊堆放，兩端對齊，層數不宜超過5層，并設置可靠的防滾動措施。

3.2 樁長控制及檢查

在方樁的端部用紅色油漆作出長度和樁位標記，在樁身上畫出以1 m為單位的長度標記，在壓后一排樁之前檢查前一排樁的偏位情況，打樁結束后，通過錘球法檢查樁的打入深度，并紀錄每個樁位的實測深度。

3.3 沉樁到位率控制

選擇合適型號的打樁機械，避免錘體質量過小導致方樁打不到設計標高。打樁在進入硬土層時，控制施工停歇時間，避免停歇過程中土的摩阻力增大影響樁機施工，造成打樁困難。

3.4 施工過程控制及檢查

方樁起吊時，檢查堆放場地、起吊方法，防止樁斷裂或環裂，檢查樁身垂直度、焊縫質量。送樁時應檢查送樁深度，并復核樁頭標高是否達到設計要求。

當打樁過程中遇到貫入度突變、樁頭樁身混凝土破裂、樁身突然傾斜跑位、錘擊過多引起地面及高速邊坡隆起開裂、鄰樁上浮等情況，應暫停打樁，及時查明原因，并采取相應措施。

3.5 樁施工結束后質量控制

方樁施工結束后，若有高出地面的樁頭，應小心保護，嚴防機械碰撞。機械挖土時，應控制鏟斗入土深度。打樁完畢后進行驗收，合格后進行下道工序施工。

3.6 成樁檢測

打樁結束后，檢測樁身的完整性、單樁豎向承載力及復合地基承載力。

3.7 施工節約技術措施

施工方始終站在業主的角度，樹立工程全局觀念，通過優秀的人才、科學的管理、先進的技術和設備、經濟合理的施工方案和工藝、科學的策劃和部署、有效的組織、管理、協調和控制，使該工程成本和造價得到最為有效的控制；同業主、設計院，監理公司和工程相關各方共同努力，優化施工組織和安排，使工程各個環節銜接緊密，高效順利地向前推進；從圖紙設計、材料設備選型和工程招標、現場施工組織、管理、協調與控制等方面，提出行之有效的合理建議與方案，加強“過程”、“程序”和“環節”控制，追求：“過程精品”，避免不必要的拆改、浪費，盡最大能力減少和節省工程成本和造價，使業主的投資發揮最佳的效益。通過長期的工程實踐，使我 我們充分認識到只有整個工程成本和造價得到良好的控制，才能對整個工程有利、對業主有利。

4 結束語

在中鐵·北城華府項目1標段項目的施工中，我們按照上述要點對預應力管樁進行了嚴格的控制，取得了很好的效果，現在以此文與大家交流，希望對其他工程的預應力管樁的施工及質量控制有所幫助。

[1] GB 13476-1999先張法預應力鋼筋混凝土管樁[S]

[2] DBJ/T 15-22-98預應力混凝土管樁基礎技術規程[S]

[3] DBJ 15-201-91建筑地基基礎施工及驗收規程[S]