淺談預應力混凝土靜壓管樁技術

夏兵兵 劉偉 吳見

摘要：針對管樁錘擊施工的噪音環境污染，為了改善城區施工環境，我國開發了靜壓法施工技術和裝備，并得到了廣泛推廣應用，不僅改善了城區施工環境，還提高了對不同地質條件的適應性。本文描述了城區采用液壓靜力壓樁機進行PHC管樁的施工，然后澆筑灌芯混凝土，施工完成后進行試驗檢測的施工工藝。

關鍵詞：預應力;管樁;靜壓

1 工程概況

鶴問湖污水處理廠二期項目建廠地質位于九江市八里湖護池河北側，鶴問湖污水廠一期西側，總規劃用地規模為83619.5m2，工程設計規模為7.0萬m3/d。構（建）筑物設計使用年限為 50 年，結構安全等級為二級。污水處理廠二期工程主要內容包括新建25座構（建）筑物及電器設備及管道安裝、調試，廠區內景觀綠化、廠區道路、圍墻施工等內容。

根據廠區地質情況，構（建）筑物基礎采用管樁基礎。管樁為直徑為400mm的PHC預應力混凝土管樁，AB型，壁厚95mm，樁尖選用《預應力混凝土管樁》（10G409）第37頁的十字型樁尖，管樁尖部以上灌注C35混凝土，高度1m。樁單樁豎向受壓承載力特征值Ra=1200KN，抗拔承載力特征值Ra=250KN。管樁端部進入持力層深度要求不小于1m，樁長17～22m。根據設計要求，預應力混凝土管樁采用靜壓沉樁方式，采用壓樁力及樁長雙控。

2 工程測量

2.1測量儀器

為滿足設計要求，本工程擬投入的所有測量儀器都必須有檢定合格證，并在檢定有效期內使用。

2.2平面控制測量

首先對紅線樁及定位控制樁和施工區域平面控制成果進行檢驗核準，再用全站儀向施工區附近施測控制點，控制點應互相通視，并盡可能布設牢靠不影響施工的位置，控制點的密度將根據相關規范和現場實際情況而定。施測后進行復測，并按半永久性控制樁要求埋設。埋設后，請業主或監理進行驗核，精度驗核合格并出具驗核成果后，方可使用。

2.3標高控制測量

標高控制點的施測應結合平面控制測量進行。施測和驗核程度與平面控制測量相同，精度應達到測量規范要求。

2.4樁點布設及樁施工測量

樁的施工測量，包括向施工區內布置控制點，樁點布設，樁長的測量和壓樁過程中的貫入度控制，樁長控制以壓樁的貫入度控制為準。

3 主要施工方法

3.1施工流程

預應力混凝土管樁施工工藝流程為：場地平整→樁位放線→樁機就位→樁機調整→吊樁定位→垂直檢查→試樁→壓樁→接樁→再壓樁→壓樁完成→灌芯混凝土澆筑→試驗檢測。

3.2施工工藝

3.2.1 施工準備

（1）樁機施工前對場內表層土質進行試驗，確保承載力能夠滿足靜壓樁機施工及移動要求，避免出現沉陷影響樁機施工安全及樁基施工質量。若場地不能滿足樁機承載力要求，可對軟土層采取換填或鋪設路基板的方式進行作業。

（2）液壓靜力壓樁機設備運入現場安裝就位后，應認真檢查壓樁設備各部位的質量和性能，施工前機械設備試行運轉正常，并定期對機械設備維修保養。。

（3）定樁位，確定壓樁順序。根據本工程的樁基平面布置情況、樁的密集程度及深度，樁機移動方便考慮樁基施工先后順序。

（4）由測量人員測量出場地內的靜壓樁的位置，同時在場地適當位置設置控制點標注好準確高程，數量不宜少于2個，以便觀測樁身入土深度。

（5）記錄員要認真觀測樁的入土深度及該深度時的壓力值，要準確做好記錄。

3.2.2 液壓式壓樁機作業的施工要點

（1）壓樁機應按有關規定配足重量，符合最大壓樁力的要求，一般按壓樁終壓力的1.1倍控制。

（2）施工過程中，樁機就位后將樁吊放入壓機內，啟動液壓夾頭夾緊樁身，對準樁位中心、調直、然后壓樁：每個沉樁高度為一個壓樁行程，反復往下沉樁，完成一節樁的沉樁過程，然后焊接接樁，再重復下節的沉樁過程。

（3）帶有樁尖的第一節樁插入地面0.5～1.0m，應嚴格調整樁的垂直度，偏差不得大于0.5%，然后才能繼續下壓。

（4）壓樁過程中應經常觀測樁身的垂直度，當偏差大于1%時，應找出原因并設法糾正;當樁尖進入較硬土層后，嚴禁用移動機架等方法強行糾偏。

（5）壓樁過程中應經常注意觀察樁身混凝土的完整性，一旦發現樁身裂縫或掉角、應立即停機，找出原因，采取改進措施。

（6）每一根樁應一次性連續壓到底，接樁、送樁應連續進行，中間不得無故停歇，且盡可能避免在樁尖接近設計持力層時進行接樁。

（7）壓樁時應由專職記錄員及時準確地填寫壓樁施工記錄，并經現場監理人員（或建設單位代表）驗證簽名后才可作為有效施工記錄。

（8）終壓力和樁長達到終壓控制要求后方可停止沉樁。一般采取終壓樁力及樁長作為控制標準。終壓力按設計承載力2倍控制。在壓樁過程中，若出現達到設計樁長而未達到終壓力，需與監理、設計、業主協商確認是否需要按終壓力繼續送樁;若出現達到終壓力而未達到設計樁深，需與監理、設計、業主分析原因，達到持力層則停止壓樁，按設計樁頂高程截樁。

3.2.3 送樁的施工要點

（1）當樁頂被壓至接近地面需要送樁時，應測出樁的垂直度并檢查樁頭質量合格后應立即送樁，壓、送樁應連續進行。

（2）送樁應用專制鋼質樁器，不得借施壓用的工程樁作送樁器。

（3）本工程送樁深度不宜超過3m。

（4）送樁的最大壓力一般不宜超過樁身允許壓樁力。

3.2.4 復壓樁的施工要點

壓樁終止前應連續二到五次滿載復壓，復壓時每次都要注意貫入度，總貫入度不得大于20mm即可。

3.2.5 接樁方法

樁基工程接樁方法采用二氧化碳保護焊焊接方式。當下節樁壓入土層后未達設計要求的高度，須接樁處理時，下節樁必須露出地面100cm以上。接樁時，用鐵刷子清理好上下節樁端頭后，先將四角點焊固定，然后對稱焊接，以確保焊縫質量和設計尺寸;焊縫應連續、飽滿，且焊好的焊縫應在自然冷卻大于8分鐘后方可繼續施壓。為避免應力集中，應避免澆水冷卻。接樁時上下段應順直，錯位偏差不大于2mm。

3.2.6 機械清運打樁棄土、樁間保護土層機械清運打樁棄土

（1）根據現場土質情況，為防止樁位偏移，需采用挖機將淤泥、雜填土等土質疏松、軟土層挖除。施工現場配備履帶式挖掘機，同時配備足夠的人工配合挖掘機進行整平，用水準儀嚴格控制標高，挖掘機工作時需嚴格控制標高，不得超挖。

（2）在挖掘機清土過程中，若達到設計高程，在設計高程以上300mm的土層由人工清除。

（3）挖掘機不能對預留樁頭和設計樁頂標高以下的樁體產生損害，不能擾動樁間土。

（4）挖掘機進入施工現場需在打樁工作面以上鋪墊不小于1.0m的保護土層后方可行走，禁止在打樁工作面上行走。

（5）由挖掘機將打樁棄土、樁間保護土裝車運走。

3.2.7 截樁頭

（1）水準儀確定樁頂標高后，沿樁頂標高用墨線彈出標記，用切割鋸將樁切割一條線。

（2）樁頭用切割鋸切割樁頭，切割時樁頭分左右兩側切割，將樁頭截斷。嚴禁一側切割樁頭或用其它方法切割或者擊打樁身。

（3）樁頭截斷后，用鋼釬、手錘將樁頂從四周向中間修平至樁頂設計標高，并把樁頂找平，樁頂表面不可出現斜面，樁頂標高允許偏差為 0～20mm。

3.2.8 灌芯混凝土澆筑

據設計要求，壓樁完成后，樁尖以上需灌注C35混凝土，高度1m。在澆灌芯混凝土前，應先將管樁內壁浮漿清理干凈，采用內壁涂刷水泥凈漿，以提高填芯混凝土與管樁樁身混凝土的整體性。

3.2.9 試驗檢測

預應力混凝土管樁施工完成后，需按照規范要求進行管樁檢測，檢測數量及要求如下：

（1）做單樁豎向抗壓靜荷載試驗，進行受壓承載力驗收檢測，提供檢測報告。檢測數量為總樁數的1%且不少于3根，總樁數少于50根時不少于2根;

（2）做單樁豎向抗拔靜荷載試驗，進行抗拔承載力驗收檢測，提供檢測報告。檢測數量為總樁數的1%且不少于3根，總樁數少于50根時不少于2根;

（3）采用低應變法檢測樁身完整性，提供檢測報告。檢測數量不少于總樁數的20%，且不少于10根;每個柱下承臺不少于1根。

3.2.10施工要點圖片

4 材料與設備

預應力混凝土靜壓管樁施工材料設備配置如下表：

5 質量控制

5.1 管樁的外觀質量控制

5.2 靜壓管樁允許尺寸偏差

5.3管樁的吊裝、運輸和堆放

（1）當管樁的混凝土強度達到設計強度的 70%后方可起吊，吊點應系于設計規定之處，達到 100%的才能運輸和壓樁。如提前吊運，必須采取措施并經驗算合格后方可進行。管樁在吊裝和搬運時，應把樁扎牢塞緊，防止產生滑動或滾動，必須做到平穩提升，避免撞擊和振動;

（2）管樁水平運輸時，強度應達到 100%，樁機和吊車應配合使用，運輸可采用平板拖車，裝載時應將管樁擺放穩固，并支撐、綁牢固。垂直運輸靠樁機自身作業;

（3）管樁運到現場經檢查確無質量問題的按如下規定堆放：

a、堆放場地應平整、堅實，不得產生不均沉降;

b、管樁堆放時，應按規格分層疊放在平實的地面上;

c、墊木與吊點的位置相同，并保持在同一平面上;

d、疊層堆放時，必須在最下層管樁下設置二道貼地墊木，各層墊木應上下對齊，最下層的墊木應適當加寬;

e、樁的重疊層數應根據具體情況確定，但不應超過四層。

5.4施工中的質量控制措施

（1）當管樁的混凝土強度達到設計強度的70%后方可起吊，吊點應系于設計規定之處，達到100%的才能運輸和壓樁。如提前吊運，必須采取措施并經驗算合格后方可進行。管樁在吊裝和搬運時，應把樁扎牢塞緊，防止產生滑動或滾動，必須做到平穩提升，避免撞擊和振動。

（2）管樁水平運輸時，強度應達到100%，樁機和吊車應配合使用，運輸可采用平板拖車，裝載時應將管樁擺放穩固，并支撐、綁牢固。垂直運輸靠樁機自身作業。

（3）樁機在定位后應將樁機垂直調校在0.5%范圍內方可壓樁，在壓樁過程中要隨時測樁身垂直度，若發現偏差過大時應立即停機，調整后再行施壓。壓樁后的垂直度不應大于1%。

（4）樁上下節必須接直焊牢，上下節樁的中心偏差不應大于 2mm。就位時下節樁須設導向箍以保證上下節接直，如樁節之間間隙較大，應用鐵片填實焊牢，結合面之間間隙不得大于2mm。

（5）一根樁原則上應一次壓入，中途不得人為停止壓樁。壓樁應做到隨送隨壓。

（6）測樁應嚴格按照規范測量，必要時做好測樁記錄。

6 安全措施

（1）工人上崗前必需進行安全教育，特種作業要求持證上崗。

（2）設備安裝驗收后方能使用，在使用過程中必須懸掛安全標志。

（3）吊裝作業人員必須遵守“十不準”規定。

（4）上班前必須在樁機各部件及鋼絲繩、轉動部分加潤滑油，各制動部分要靈敏，試機正常后方能施工。

（5）樁機行動時，指揮員應注意地面及空中的情況，要保證樁架的穩定、平衡、垂直移動，保證安全。

（6）重物要有專職指揮，起吊時，吊裝范圍內嚴禁站人。

（7）機電設備維修時必須切斷電源，停電后方能進行操作。

（8）嚴禁酒后操作。

（9）所有用電設備必須安裝漏電保護裝置，保證一機一閘一漏電開關。配電箱和機具采用黃綠雙色線進行接零保護。

（10） 配電箱必須具備防雨功能，門鎖齊全，出線電纜化，一律架空，不得拖地。

（11）施工現場嚴禁無關人員進入，現場設立警告牌。

7 環保措施

（1）施工廢水經沉淀后定點排放，施工棄渣專人清理，覆蓋外運至指定棄渣點。

（2） 施工道路硬化，且灑水除塵，進出車輛均沖洗干凈，保證道路整潔。

（3）對易飛揚的細顆散體材料，應庫內存放，室外臨時露天存放時，必須下墊上蓋，嚴密遮蓋防止揚塵。

（4）禁止在施工現場焚燒油氈、橡膠、皮革、樹葉、枯草和其他會產生有毒、有害煙塵的惡臭氣體的物質。

（5）施工中不能把建筑垃圾隨意堆放，在工程竣工后，對臨建拆除徹底，保證施工現場不留垃圾和雜土，達到環境優美、清潔。

（6）靜壓管樁沉樁時，應安排選擇好合理時間，場區內施工機械不得空運轉，不得帶病工作，機械性能不理想的要及時改良，以減少噪聲聲源。

8 總結

在城市基礎設計建設過程中預應力混凝土靜壓管樁沉樁速度快，有效提高施工效率。壓樁過程中一般較少斷樁，質量較好，造價經濟。預應力混凝土靜壓管樁施工振動小、噪音小，符合環境保護的要求，更適應城市發展需要，施工現場整潔，壓樁工程屬于文明施工、環保要求標準高，值得推廣應用。

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[6]肖祖偉.淺析建筑工程施工中靜壓預應力管樁的特點與施工技術[J].建筑工程技術與設計，2018，（30）：378.

第一作者：夏兵兵，1984年2月，男，土家族，湖南石門，大學本科，高級工程師，研究方向：水環境治理、水利水電工程。

第二作者：劉偉，1987年12月，男，漢族，湖南長沙，大學本科，中級工程師，研究方向：水環境治理、水利水電工程。

第三作者：吳見，1981年11月，男，土家族，湖南慈利，大學本科，高級工程師，研究方向：水環境治理、水利水電工程。