淺談預應力高強混凝土管樁施工質量控制

王剛

[摘 要]預應力高強混凝土管樁是新型的管樁形式，與其它管樁相比具有諸多的優點，目前在建筑工程中有所應用。本文首先闡述了預應力混凝土管樁吊裝施工改進工作，重點就預應力高清混凝土管理的施工質量常見通病的控制進行探討，并針對性提出了一些防護措施，以供類似工程研究借鑒。

[關鍵詞]預應力管樁；吊裝施工；質量控制；防治措施

中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）13-0038-01

一、管樁吊裝施工改進

樁身如果在起吊過程中就出現橫向裂縫，那么沉樁時，由于打樁拉壓應力的反復作用，極易被拉斷壓碎，并且在以后的正常使用階段，士體中的水就會不斷地從裂縫中滲透進去，毫無疑問，這將加速樁內鋼筋的銹蝕，嚴重時甚至會使得預應力筋發生斷裂、混凝土有效預壓應力喪失，降低管樁的承載能力并影響其正常使用壽命。因此，現場施工人員應該深刻認識到這一點，并能夠體現在日常施工中，最終在一定程度上提高管樁樁基的質量。為了盡量避免管樁在起吊過程中出現橫向裂縫，同時也避免其在運輸及堆放過程中出現類似的裂縫，常常采用的措施就是多配預應力筋，以增加樁身混凝土有效預壓應力，從而提高管樁的抗裂性能。實踐證明，這是一種非常行之有效的措施，因此被許多設計者們所接受。然而，對于施工企業及其施工技術人員，他們所面對的是大量已經制作完畢并馬上就需要進行施工的管樁。因此，如何在起吊階段改進原有的施工工藝、盡量減少橫向裂縫的產生并保證管樁的樁身質量，對于施工企業及其施工技術人員來講就具有十分重要的意義。

二、控制打樁應力

正如前文所講，在打樁過程中，管樁在高能量樁錘的反復沖擊作用下，樁頂、樁身和樁尖都會產生打樁應力，應力的蜂值波動較大（壓應力的峰值多數在35～50mpa之間，拉應力一般不大，但在有些情況下會達到5mpa以上），很可能會超過樁靜態極限承載力的允許應力，使樁頂混凝土破壞、樁身出現環向裂縫、樁尖開裂，這不僅會使打樁中斷.甚至還會危及樁的完整性，嚴重影響樁的承載力和耐久性。雖然，打樁應力的產生是無法避免的，但對其進行有效的控制卻是有可能也是很有必要的。根據上文推導的打樁應力表達式以及管樁多年來的施工實踐，一般可從下面幾個方面采取措施對打樁應力加以有效控制：

三、擠土的防治措施

為了減小沉樁引起的地基變位的影響，必須減少沉樁施工中的擠土量和超靜孔隙水壓力，或加快超靜孔隙水壓力的消散，減小地基變位和超靜孔隙水壓力的影響范圍，采取相應的防護措施。常用的施工防護措施有以下幾種：

1、減少樁的排土量、降低超靜孔隙水

一般常可采用掘削、水沖、預鉆孔輔助沉樁法，達到減少樁排土量的目的，這可以大幅度減小沉樁對地基土體的擠土影響程度，并達到降低超靜孔隙水壓力的目的。

前文已經提過，管樁雖為開口樁，但其入土時的擠土情況卻與閉口樁相差不大。在管樁的施工中，如果采用邊沉樁邊掘削的施工工藝，則可明顯增大樁內土芯量、減小樁的排土量，顯著減小沉樁擠土對地基變位和超靜孔隙水壓力的影響程度和范圍。若同時采用預鉆孔施工工藝則效果更佳。當采用邊鉆孔邊沉樁的預鉆孔施工工藝時，一般預鉆孔的直徑宜為樁徑的70%左右，預鉆孔的深度宜為1/3～1/2的樁長。通常預鉆孔深度范圍內地基土體內的超靜孔隙水壓力值可減小40～50%，地基變位值可減小30%～50%，其影響深度可達鉆孔深度以下2～3m的范圍。并可明顯減小地基表面的隆起值，減小對己打入樁的擠拔和擠壓影響，也有利于防止和減少對鄰近建筑物的損傷。

2、合理安排沉樁施工順序及進度

在軟粘土地基中，沉樁施工進度過快，不但顯著增加超靜孔隙水壓力值，并促使鄰近土體剪切破壞，顯著地增加地基土體的變位值，而且擴大了超靜孔隙水壓力和地基變位的影響范圍。沉樁施工順序對超靜孔隙水壓力的形成及其水力梯度的大小和方向也有明顯關系，且直接影響沉樁區及其鄰近地區地基變位的分布規律。實踐表明，地基變位的方向基本上與沉樁施工順序方向是一致的。在砂性土地基中，由于砂性土的擠密沉降程度不僅與振動強度成正比，而且與振動作用的持續時間成正比。沉樁區中的己打入樁對振動傳播的阻尼作用，將會顯著減小作用于另一側地基中的振動強度和振動有效作用的次數，明顯減弱了砂性土地基的擠密效應，使地基土體的沉降值減少。但在沉樁前進方向一側，隨著沉樁作業的鄰近，不僅作用于地基土的振動強度將愈大，振動的有效作用次數也愈多，這都將加劇砂性土的振密效應，顯著增加地基土體的沉降量。在沉樁起始處方向的地基土體的變位和超靜孔隙水壓力較小，影響范圍也較小。

3、降低地下水位、改善地基土特性

降低地基中地下水位或改善地基土的排水特性，可以減小和加快消散沉樁引起的超靜孔隙水壓力，防止砂土液化或提高鄰近地基土體的強度以增大其對地基變位的約束作用，從而減小地基變位及其影響范圍。通常在沉樁區及其鄰近范圍，可沿軟土層埋深預先鉆孔構筑砂樁、砂井、碎石樁、砂石樁、塑料排水帶等一些行之有效的排水措施。在含水量較高的地層，可沿樁長粘接排水帶。在地下水位較高的地區，也可采用井點或集水井抽水等降低地下水位的措施。

4、設置防滲防擠壁

設置防滲防擠壁，可適當控制超靜孔隙水壓力的影響范圍，并加強對沉樁鄰近地區地基變位的約束作用，有效地防護鄰近建筑物免受損害。通常可在沉樁區鄰近沿軟土層埋深預先設置構筑混凝土地下連續壁、水泥攪拌樁加固壁、旋噴加固壁、抗滲板樁以及樁排式砂樁、石灰樁、碎石樁等防護措施。

5、設置防擠土槽

設置防擠土槽，可以減小地基淺層土體的側向位移和隆起影響，同樣也可以減小鄰近淺埋式基礎的建筑物和地下管線的差異變位影響。通常在沉樁區鄰近防護建筑物和地下管線前3m左右處設置深度大于鄰近建筑物基礎和地下管線埋深的防擠土槽。當槽深較大時可在土槽內灌水或護壁泥漿以防止發生坍塌。

6、設置防擠孔

設置防擠孔，以減小地基土體的變位值及其影響范圍，并減小對鄰近建筑物的變位影響。通常在沉樁區及其靠近鄰近建筑物的一側處，沿軟土層埋深于沉樁施工前按梅花形設置單排直徑為30cm左右的深孔，并向深孔內灌注護壁泥漿，以利于地基土體釋放沉樁施工所引起的有效應力和超靜孔隙水壓力的消散，并減小地基土體的超靜孔隙水壓力和地基土體變位的影響范圍和程度。

7、先開挖基坑后沉樁

如果條件許可，可采用先開挖基坑然后再沉樁的施工工藝，這樣可以減小地基淺層軟土的側向位移和隆起，有利于降低沉樁所引起的超靜孔隙水壓力，從而減小地基深層土體變位。

另外，在沉樁期間，切忌在沉樁區及其鄰近范圍隨意開挖基坑。即使沉樁完畢后，沉樁區的基坑開挖也應對稱分層均勻地進行，這將有利于減小基坑開挖對已打入樁的變位影響程度。

8、加強監測

為了保護沉樁區的鄰近建筑物免受沉樁施工影響，宜在沉樁施工期間采取相關的監測措施，密切觀測沉樁區及其鄰近地區和鄰近建筑物的變化狀況，通過對地基土體的超靜孔隙水壓力、深層土體側向位移、地面的側向位移和隆起、鄰近建筑物的變位和開裂狀況的監測，有效地控制沉樁施工順序和施工進度并加以及時的調整，以減小對鄰近建筑物的危害影響。必要時可對鄰近建筑物采取托換加固措施，以免發生塌房事故。為此，預先應對鄰近建筑物和地下管線進行仔細調查，并確定其允許變位值是十分必要的。

擠土所帶來的一系列不良影響是難以避免的，但只要認真考慮并采取合理的防護措施，應該可以把影響控制在較小的范圍內。上述防護措施往往具有綜合防治的效果，可結合具體工程實際合理進行選用。