預應力混凝土管樁的應用

陳　仙（福建工程建設監理有限公司）

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預應力混凝土管樁的應用

陳仙
（福建工程建設監理有限公司）

【摘要】預應力混凝土管樁是體現當代混凝土技術進步與混凝土制品最新工藝水平的一種預制混凝土樁，其具有承載力高、施工速度快，樁質量好和文明施工等優點。筆者從自身工作入手，在本文中針對預應力混凝土管樁的應用狀況進行了研究。

【關鍵詞】預應力混凝土管樁；應用；研究

1　引言

預應力混凝土管樁是一種具有一定抗壓性能、抗彎能力的受力桿件，它采用半擠土或擠土的形式將建筑物的荷載有效傳輸給地基土。由于預應力混凝土管樁呈現規模性生產，管樁自身質量、施工質量和施工進度等都能得到有效控制，單方混凝土高承載力也是其一大優點。在設計預應力混凝土管樁的管徑和樁深時，為了切合當地地基基礎設計的變形和承載力的要求，一般都是要結合工程當地的地質情況和結構要求。從目前眾多的管樁工程看，預應力混凝土管樁的樁深要小于40m，直徑小于1300mm。預應力混凝土管樁與普通管樁工程相比，其在樁身主筋施加了一定的預應力，而混凝土在外界預約力的作用下，管樁在起吊、運輸時的抗彎能力，在沖擊沉樁時的抗拉能力等都得到很大程度提高，繼而有效改善了預應力混凝土管樁的抗裂性能，同時還節約了混凝土鋼材，降低工程成本。目前預應力混凝土管樁技術主要應用在地質土層分布比較均勻的地方，且多應用在多、高層建筑物中。對于一些土層質量較好的地方，為了提高沉樁時的貫入能力，有效減少沉樁時的排土量、施工噪音等，預應力混凝土管樁可采用敞口式施工方式。但這種施工方式下，由于管樁存在土塞的閉塞效應，單樁承載力會相應降低。

2　預應力混凝土管樁特點分析

2.1預應力混凝土管樁優點分析

預應力混凝土管樁優點比較多，一是單樁承載力高。由于預應力混凝土管樁受到一定的擠壓作用，與同等直徑的鉆孔灌注樁、沉管灌注樁相比，其管樁承載力要高。二是抗裂抗彎性好。與普通混凝土預制樁相比，預應力混凝土管樁采用的是預應力技術，所使用的鋼筋也具有較強的強度，管樁良好的抗裂性和抗彎性剛度使得其在施打過程和運輸過程中都能確保樁身完整。三是成樁檢測方便，監理強度較低，質量過硬。四是預應力管樁能大大縮短工期。由于預應力管樁不需要等28天齡期，管樁成樁后就可以檢測樁基，提高施工效率。五是適應性廣。大型設備基礎、擋土墻、工業與民用的建筑工程基礎、橋梁和碼頭基礎以及鐵路、公路基礎等，都能看到預應力混凝土管樁的身影，此外，預應力混凝土管樁對地質地層的穿透能力也比較強。六是較高的經濟效益。由于預應力混凝土管樁的單樁承載能力較強，可接駁，外界地質環境和施工設備對其影響較小。七是環保文明。

2.2預應力混凝土管樁的不足

預應力混凝土管樁雖然具有較多優點，但也有不足，在實際施工中，預應力混凝土管樁不宜使用的工程地質條件也較多，如硬隔層的地區、孤石和障礙物多的地層、石灰巖地區、上軟下硬及軟硬突變較為明顯等地區都不宜使用。

3　預應力混凝土管樁質量控制與問題的分析

3.1工藝過程質量監控要點

預應力混凝土管樁屬于高等混凝土制品。由于預應力管是雙向預應力，工藝比較復雜，有很高的質量指標要求，如高精確度、插口細部尺寸要求高、抗滲性指標及抗裂性指標等。與預應力管工藝相比，預應力混凝土管樁工藝相對簡單，但其在樁頭鋼件與樁身混凝土連接尺寸、混凝土強度等方面也都有較高的要求。例如管樁的外觀質量驗收標準分為優等品、一等品、合格品和次品。其中優等品要求最高。粘皮和麻面、局部磕損、樁身合縫漏漿、內外表面漏筋、斷筋脫頭、內表面硅塌落、樁套箍凹陷等都是不允許出現的，表面漏縫要求不能出現縱向和環向裂縫。又如一等品，局部粘皮和麻面總面積不得超過樁總外表面積的0.2%，深度不應大于5mm，且要求修補。樁身合縫漏漿累積長度不超過管樁長度的5%，深度不大于100mm。局部磕損深度不超過5mm，每處面積不大于20立方厘米等。因此，在預應力混凝土管樁質量監控過程中，需要嚴格把握監控關，確保合格工程。

3.2常見質量問題分析及防治措施

3.2.1端頭鈑傾斜

有關端頭鈑傾斜限度，針對不同品級，也有不同規定：優等品不大于0.3D，一等品不大于0.4D，合格品不大于0.5D。由于端頭鈑傾斜會導致打擊時樁頭混凝土出現應力集中現象，影響工程質量，即使采取墊層厚度進行補救，也是無濟于事，也無法消除應力集中。造成端頭鈑傾斜的原因主要有：一是端頭鈑的沉頭凹坑深淺不一；二是以拉頭中心絲桿為張拉桿中心的工藝，最容易出現絲桿傾斜或者拉頭本身平面與絲桿不垂直；三是由于鋼筋的定長沒有準確切斷，導致墩頭后部受拉的鋼筋長度出現不一致現象。

3.2.2樁身彎曲

管樁在使用過程中要承受很大的軸向垂直荷載，樁身彎曲就會減弱自身承載能力。導致管樁彎曲的原因有：主筋定長切斷不準，主筋受力不均勻；墩頭、鋼筋質量問題導致在張拉、離心、蒸養中出現少量主筋斷裂；管樁模具本身平直度不好或剛度不夠等。

3.2.3管樁的環裂與縱裂

管樁的環裂是施工場地經常發生的現象，主要發生在4O0mmA級管樁。根據國標GB13476-2009的規定，預應力管樁的主筋不得少于6根。可以采取適當增加主筋數量增強混凝土的預應力；在運輸、起吊和翻動過程中，減小拖拉。管樁縱裂有兩種現象，一是裂縫較淺，發生在管樁內壁凈水泥漿層部位，有時伴有龜裂。解決措施：在靜停時，降低蒸養坑溫度，延長靜停時間，保持較大的環境濕度；調整離心制度，充分倒漿。二是發生在外表面，深度長達幾十厘米甚至2米。解決措施：均勻放慢降壓降溫速率，在釜的旁邊建一條保溫窯，提高蒸壓釜利用率。

4　靜壓預應力混凝土管樁施工方法及質量檢查

4.1施工方法

預應力混凝土管樁的施工方法一般有錘擊法和靜壓法，由于靜壓法施工具有保護環境和文明施工等優點，近年來得到了廣泛的使用。其工藝流程一般為：測量放線→樁機就位→首節樁起吊就位→復核調整樁位→樁端入土→初步加壓→檢查校正樁身垂直度→正式沉樁→觀測校正樁身垂直度→壓至樁頂距地面0.5～1.0m時，再吊入上一節樁就位→接樁→繼續沉樁→做好壓力值記錄→沉樁移機到下一根樁位。

4.1.1測量放線

根據施工總平面圖在不受施工影響的地方設置建筑物的軸線控制點和水準幾點，并經復核無誤后放出建筑物軸線，然后根據樁基平面圖中心線點到建筑物軸線的距離放出樁位中心線，并對縱橫中心交線橡膠的圓心點進行標識。測量放線后還需報現場監理人員進行審核。

4.1.2管樁進場和堆放

所有進場管樁均應達到100%的強度，按照不同規格、長度及壓樁的順序分別堆放，做好標識。如可采用“即用即送”的組織方法供樁則更好。

4.1.3管樁起吊

起吊點應符合力學原理要求，在距樁頂端0.2m出設置吊點，吊索與樁之間應加襯墊，吊繩子與管樁夾角大于45°。

4.1.4管樁就位及初步加壓

通常利用附設在樁機上的起重臂和吊鉤將樁吊運到樁機中部的豎向圓形夾具中，用夾具的液壓系統和與樁徑相符的弧形夾片將樁嵌固在裝架上。對于首節樁可采用移動樁機，使樁中心點對準地面樁位的標識點的方法就位，在樁端入土初壓至樁身基本穩定后，校正垂直度進行正式沉樁。

4.1.5接樁

接樁分端板焊接連接和機械接頭連接，目前普遍采用焊接連接，當下一節樁施壓到離地面0.5～1.0m時，起吊上一節樁，與下一節樁對接好并對其垂直度復核無誤后開始施焊，待焊接符合要求及焊縫基本冷卻后，在繼續施壓沉樁，直到施工完畢。整個沉樁、接樁、送樁過程宜連續進行，并應根據地質資料確定各節樁的長度，避免在樁端接近設計持力層進行接樁。

4.1.6沉樁記錄與成樁

沉樁過程中的記錄包括管樁就位記錄、垂直度、入土深度、每節樁的長度、接樁長度或最終樁頂標高相應的壓力值、貫入度等參數，而后即可成樁。當需要用送樁器成樁時，高于地面的樁身應截出后，才能移機下一根樁位。

4.2施工現場的檢驗

4.2.1管樁植樁前的質量檢驗

管樁植樁前的質量檢驗是決定工程質量與經濟效益的基礎因素，植樁前的質量檢驗主要檢查材料在運輸、吊裝過程中有無損壞現象；檢查所發材料是否符合施工要求。具體檢查內容是：一是檢查管樁的樁徑、長度、類型、根數等；二是檢查管樁本身是否存在環向裂縫或者縱向裂縫。這也是重點檢查的內容。只有確認管樁規格、尺寸、質量等級都符合施工標準，才能進行施工；三是檢查管樁的外觀質量。例如管樁的內外表面是否良好，是否出現合縫漏漿現象；樁頭與樁縱軸是否垂直，樁有否發生彎曲等。在質量檢查過程中，檢察人員要嚴格質量關，嚴格執行檢查標準，不放過任何一個細節問題，切實為優等建筑工程奠定良好基礎。

4.2.2管樁基礎施工后的質量檢查

管樁基礎施工后的質量檢查首先是成樁質量檢查。樁頂標高、樁身垂直度、樁身質量等都是此項檢查的主要內容。檢查要求截樁后的樁頂標高可有一定范圍的誤差，即要求在10mm左右。樁身垂直度允許偏差為1%。對于樁頂平面位置的偏差，不同樁頂平面要求數值也不相同。例如單柱單頂允許偏差值是80mm，垂直于條形樁基縱向軸的樁，允許偏差值100mm。而平行于條形樁基縱向軸的樁允許偏差值為150mm等。在對樁尖進行質量檢查時，要考慮到樁尖的配置類型。例如配置開口型樁尖的工程樁，要采用動測法檢查。而對于配置封口型樁尖的工程樁樁身質量檢查是，可以采用直觀法，用燈光照射進行檢查。即在管樁收錘后，立即將低壓電燈泡沉入管樁內腔內檢查。其次管樁基礎施工后的質量檢查第二項是單樁豎向承載力的檢測。在檢測中采用現場高應變動測法或者靜載荷試驗法，同時要確保檢測樁數不得少于同一規格樁總數的0.5%，且整個工程不得少于2根。

5　結語

綜上所述，預應力混凝土管樁基礎工程的施工質量主要取決于兩個方面，一方面是管樁本身的制作質量，另一方面則是壓樁施工質量。作為工程技術人員，我們只要嚴格把握管樁的進場質量關，并按照壓樁施工操作規程，認真施工，就一定能減少和避免出現工程質量問題，確保工程質量。●

【參考文獻】

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