淺談預應力空心方樁施工質量問題和預防措施

文/梁軍起 上海三凱工程咨詢有限公司 上海 201084

1、前言

先張法預應力混凝土空心方樁（以下簡稱預應力空心方樁）是采用先張法預應力工藝和離心成型法制成的一種空心筒體細長混凝土預制構件，主要由正方形樁身、端頭板和鋼套箍等組成。

預應力空心方樁因質量可靠、價格適中、施工方便且工期短等優點在大量工程實踐中得到應用，在浙江省和沿海發達地區空心方樁應用量占樁基總數的80%以上，該趨勢在全國各地蔓延，尤其是采用機械快速接頭技術可實現在北方嚴寒冬季進行施丁。使空心方樁的適用性進一步得到提高。但近年部分空心方樁的質量有所下降，施工中不斷遇到斷樁、裂樁、打爛樁頭等現象.造成很大的經濟損失，因此我們必須在預防空心方樁質量通病方面采取一系列措施，提高空心方樁的生產工藝水平。

2、空心方樁的特點及應用范圍和條件

空心方樁樁節由筒體的預應力混凝土樁身和兩端的鋼端板及裙板（鋼套箍）組成。樁節長一般為4～13m不等。有高壓蒸養釜的廠家，生產HKFZ樁（樁身混凝土強度等級≥C80），一般廠家生產KFZ樁，空心方樁接駁采用端頭板電焊焊接法，樁尖用封口十字刃鋼樁尖。

一般情況下，空心方樁有如下特點：①外表面積大且成方型或多邊角型，在土層中樁體與土的休止角比圓型的外表大得多，這就意味著空心方樁比管樁在同等地質條件下能獲得更大的承載力，為工程省下大量的基礎資金；②方樁的理論計算抗剪力是同等管樁的2～3倍，據日本建設省的實際測試，是管樁的4.5倍，這說明空心方樁的抗震性能非常優越，很值得在多震的區域及高層建筑、大面積地下室的建筑物基礎中推廣使用，從而使得空心方樁具有設計選用范圍廣，容易布樁的特點；③對樁端持力層起伏變化大的地質條件適應性強；④運輸吊裝方便；⑤施工前期準備時間短；⑥施工速度快，工期短；⑦施工現場簡潔；⑧樁身耐打，穿透能力強；⑨成樁質量監測方便。

空心方樁的應用條件：空心方樁適宜應用在基巖埋藏深、強風化巖層或風化殘積土層厚的地質條件，空心方樁的持力層。一般選在強風化巖層。樁尖進入強化巖層l～2m，一般可滿足設計承載力要求，且沉降量與沖鉆孔樁差不多。在風化殘積土厚度大于7～8m時，樁尖持力層選在堅硬的殘積土層中也可滿足設計承載力和沉降要求。

空心方樁應用也有其缺點和局限性，用柴油錘施打噪音大，震動劇烈，擠土影響大；當基坑較深（如有幾層地下室時），由于送樁長度的限制，在開挖后截去的余樁較多。在某些工程地質條件下也不宜應用預應力空心方樁：①孤石和障礙物多的地層；②有堅硬隔層的地區；③石灰巖地區；④從軟塑層突變到特別堅硬層地區。

3、預應力空心方樁施工中的質量問題

3.1 樁身斷裂

樁身斷裂是一種較為常見的質量問題，在施打過程中一般不易被發現，很多情況下都足在打樁完成后通過檢測才能發現，引起的原因有以下幾個方面。首先預應力空心方樁制作時所用原材料如水泥.砂、石不符合要求致使樁身局部強度夠，樁身存制作時就存在薄弱部位，施打時薄弱部位易出現斷裂，或者制作時幾何尺寸偏差過大，樁身彎曲超過規范要求，這樣樁尖偏離樁縱軸線，錘擊沉樁時因彎曲導致斷裂其次地層中存在空心方樁難以穿過的堅硬障礙物，或者存在較厚松軟的上覆土層，而強風化層很薄甚至沒有，施打時樁尖直接進入堅硬的中風化層，這些情況下施打時反彈特別強烈，有時樁犬被擠向一側，容易出現斷裂，再從預應力空心方樁的力學性能分析，樁在反復施打過程中，樁身承受拉、應力作用，當拉應力超過抗拉強度樁身會出現裂縫，甚至發生破碎。另外收錘標準過嚴，設計樁尖持力層不當或進入持力層深度過大也是原因之一。

3.2 樁頂碎裂

樁頂碎裂也即接施打中樁頂混凝土被打碎，主要有以下幾個方面的原因。首先樁頂局部抗沖擊強度不夠，樁頂面凹凸不平，沉樁時未加緩沖墊、緩沖墊不符合要求或者緩沖摯損壞后未及時更換。其次施工機具選擇與操作不當，例如選用樁錘自由落距過大，都會導致樁頂承受過大的沖擊荷載而碎裂。未充分參考地質條件和當地的成功經驗，選擇收錘標準過嚴、設計選擇樁尖持力層不當或要求進入持力層深度過多也是造成樁頂碎裂的一個重要原因。

3.3 樁頂位移

樁頂位移也即樁發生過大的橫向位移或者樁身上升，主要是由于樁位放線不準、偏差過大或者放線后管理不嚴，樁位標志丟失、偏移，這些都會造成樁位錯位過大。其次本地區軟土地基較多，如樁較密施工中沉樁引起的空隙壓力把相鄰的樁推向一側或涌起，同時沉樁時土被擠密而向上隆起，相鄰樁也會破涌起。

3.4 樁身傾斜

樁身傾斜即樁身垂直偏差過大，主要原因是打樁機架固定時不垂直或者施工過程中發生傾斜而未及時糾正，穩樁時樁不垂直或者樁帽、樁錘和樁不在同一直線上。

3.5 接樁處脫裂

接樁處脫裂也接樁處經過錘擊后，因焊接質量不符合要求，出現松脫開裂等現象，主要原因是焊接時未嚴格按焊接操作規程進行，導致焊接質量不好或者接樁時兩節樁不在同一軸線l，接樁處產生偏位，錘擊時接樁處局部產生應力集中而破壞連接。

3.6 收錘控制達不到設計要求

預應力空心方樁的收錘標準一般以最后三擊貫入度為主，同時參考入土深度，總錘擊數，最后一米錘數、但實際工程中有時達不到設計要最終控制要求，這主要有以下幾個方面的原因，首先地質勘探資料不準確或不詳細，未能全面反映地質情況，或者地質情況較復雜，存在障礙物 夾層等地質資料未能說明，這些都會導致施工時不能達到設汁控制標準要求 其次群樁施工會引起破擠密，這樣后施工的樁有時不能達到入土深度的要求，另外如樁錘選擇太小也會使沉樁達不到設計控制要求。

4、預應力空心方樁施工中的質量控制與處理

預應力空心方樁施工質量控制主要包括樁身質量和打樁機具、樁位、打樁順序、樁身垂直度、收錘標準、樁的連接和加強施工質量管理等方面的質量控制。

4.1 樁身質量和打樁機具

樁身質量是預應力空心方樁工程質量的基礎，應按有關規范的規定和設計要求進行現場檢查，并檢查出廠合格證；打樁機具必須能正常準確地操作并且通過年檢合格。

4.2 樁位

打樁前對已做的樁位標志進行復核，嚴格控制其偏差在規范允許范圍內，同時在施打過程中應進一步進行復檢，防止因打樁造成土的擠密涌起而產生樁位標志的移動。

4.3 打樁順序

為防止出現過大的樁頂位移應選擇正確的打樁順序，一般宜先深后淺樁，先大樁后小樁，先中間施打后向四周施打或隔行施打。

4.4 樁身垂直度

打樁機保持穩固垂直，樁錘、樁帽和樁身保持在同一軸線上，同時施工過程中經常進行檢查，發現偏斜及時糾正。

4.5 收錘標準

收錘標準必須根據工程地質情況和當地以往的經驗通過試打儺確定，一般以貫入度作為主要控制標準，同時也要考慮實際入土深度和總錘擊數、最后一米錘擊數。同時如施打過程中遇到：貫入度突變，樁身突然發生傾斜、移位、下沉或施打時嚴重回彈，樁身破壞等情況應立即停止施打，待會同設汁、監理、監督等單位共同處理再繼續下一工序

4.6 接樁

目前一般采用焊接接樁，焊接質量很大程度上決定了接樁的質量，因此應嚴格按焊接操作規程進焊接，同時控制上下兩節樁連接的中心偏差。

4.7 施工質量管理

實際工程中相當一部分質量問題都是由施工中的人為因素引起，如施工人員未做到持 證上崗，不具備相應資質，管理人員責任心不強，技術素養不夠，建設、施工、設計、監理和監督單位職責不清，未能形成良好的質保體系，對此應加強管理，有關各方必須嚴格按有關法規進行操作，建立起相應的質保體系。

結語：

先張法預應力空心方樁靜壓施工受到施工過程中各個環節影響，施工階段的質量控制工作要求各方人員積極配合，認真研究、分析，在整個施工過程做好事前控制、事中控制和事后控制，針對特殊環節、特殊工序采取相應的施工措施，確保施工質量，以達到預期目的。