淺析軟弱土地質條件下預應力管樁施工質量控制的措施

萬濤

陜西建工集團有限公司 陜西 西安 710003

隨著我國經濟的蓬勃發展，城市化建設也迅速發展起來，預應力管樁在建筑、港口、路橋以及碼頭等工程項目中都有廣泛的應用，這種技術施工工藝比較簡單，對地基承載力具有較高的可靠性，施工周期比較短、成本低的特點。盡管預應力管樁是一種穩定且質量較好的基礎，但是對于地質條件復雜的地區在施工時極易發生影響質量的缺陷，尤其是對軟弱等復雜地質條件下預應力管樁的施工分析和研究，在我國缺少相應的研究。

1 預應力管樁概述

預應力管樁基礎是由擠土或是半擠土構成的樁基，能夠將建筑物荷載傳輸到地基的一種抗彎、抗壓性受力桿件。預應力管樁的樁身強度大，耐錘擊，穿透力和成樁質量比較強，成本低，性價比高，施工速度和效率都比較高，布樁容易，地質條件具有較強的適應力，運輸和吊裝也比較便利，施工快速，時間短，成樁質量監測方便[1]。但是，預應力管樁施工也存在一些缺點，采用的柴油錘噪聲比較大，振動也相對激烈，擠土效應比較好，送樁長度有限，深基坑開挖之后余量截去的比較多，不適合應用在孤石和障礙物多的地方、堅硬隔層地區、石灰巖和軟塑層突變堅硬層等地區，其次在軟弱土地質條件下施工，容易造成樁位偏差較大的情況。

2 淤泥地質條件下預應力管樁施工分析

2.1 工程概況

肇慶華僑城文化旅游科技產業小鎮（一期）項目，根據地質勘察資料發現，該施工場地全是淤泥質土，根據設計要求需要換填石渣平均厚度1.15m。從基層開挖到承臺底距離大約在4.6-6.5m之間，本工程采用的樁基礎施工技術為預應力管樁施工，樁頂標高下平均14.5m處于淤泥層，靜壓機在換填的石渣上面行走，以確保預應力管樁成樁質量。

2.2 施工技術

本工程基礎中的預應力管樁型號為PHC-400AB-95，樁端持力層在微風化巖，每個樁的承載力≥2000KN，樁機選擇的是液壓式靜壓機，其在壓樁作業時不易損壞樁頭，噪聲較小、無振動沖擊，對周圍環境和建筑物影響較小，在壓樁過程中可從壓力表直接讀出樁的承載力。

施工流程為：（1）管樁就位之后，先校準樁架，之后在校準管樁垂度。第一節管樁對樁身垂度進行校準尤其重要。校樁垂度采用的是2個方向的經緯儀，能夠保證樁身垂度，樁錘度偏差需要低于0.1%。（2）利用全站儀調整樁位，樁位偏差不大于100mm。（3）接長管樁時，上一節的樁段樁頭超過了地面0.5-1.0m范圍，下一節的樁頭設置了導向箍，上下節的管樁處于順直樁頭，偏差低于2mm，樁節彎曲最大不可超過20mm。清洗干凈上下端板的表層，采用坡口刷將金屬光澤露出來。二氧化碳保護焊的焊接層數需要超過3層，焊縫持續、飽滿且經過自然冷卻8min之后能夠再次進行施工。（4）靜力壓樁，當樁端深入到持力層并且樁機上的壓力儀表盤可以讀出單樁承載力到2000kN時，單樁施工完成（5）按照建筑地基技術規范等要求試驗、檢測樁的抗壓靜載能力以及低應變能力。

3 淤泥地質條件下預應力管樁施工質量問題及其控制措施

3.1 質量問題

預應力管樁施工過程中的質量問題體現在管樁本身質量和工程質量問題。

一、施工前，施工人員會選擇質量好的預應力管樁，但是管樁在設計制造時存在一些問題，有些工廠制造工藝比較落后，形成的成品比較粗糙，焊接可能存在質量缺陷。或是管樁所使用的鋼筋材料比較差，導致管樁容易斷樁，有些樁基是手工綁扎，導致鋼筋直徑小，樁基預應力下降，對預應力管樁質量產生了嚴重影響[2]。

二、管樁樁位偏差大是施工問題的主要原因。測量時，施工人員在放線測量上存在誤差，同時由于軟弱土地基，導致樁基存在較大偏差和位移。另外，設計人員有所忽視施工地質情況，并未清除地底石塊，施工時，這些石塊會影響預應力管樁施工，甚至會浪費資源。

3.2 控制措施

3.2.1 施工前準備工作

首先，對管樁樁位圖進行編號，再將其發放至施工單位，施工之前需要對預應力管樁質量進行檢查，重點對混凝土抗壓強度合格情況進行檢查，并檢查管樁的裂縫、樁身彎曲度等。若是管樁不符合要求則需要立即退回，并把握好原料進場質量。把控施工管樁質量，起吊管樁時需要保證起吊平穩，管樁樁身不會受損。因此，只要要安排2根觀察樁機前后，確保樁身不會受損[3]。壓樁前先放樣，并仔細核對基準坐標，使測量放樣進準，保證無誤差，進而實行壓樁。

3.2.2 控制樁體施工

1.選擇樁機、樁錘和樁帽，監控樁機性能。首先，在不限制噪聲的地方，了解地質條件和周邊環境情況下優先使用具有較強穿透力的錘擊樁機，在對環境噪聲有限制區域和周邊建筑緊密的情況下采用靜力壓樁機。其次，柴油錘爆發力和能量大，工作效率高，錘擊作用時間長，隨著樁端阻力自動調整落距，人為控制因素少。柴油錘油門分成4擋，若是錘子選擇合理，一般只用到2擋，此時樁不容易被打碎，錘也不容易被損壞，并做到重錘低擊。對于特殊地質要慎重選錘，若是持力層薄則可以使用低能量樁錘，避免被擊穿，若是穿越厚度超過5m的密實砂層或強風化層，則應該使用高能量樁錘，并采取低擊方法，避免由于樁錘能量低導致錘擊次數比較多。施工時，需要對柴油錘器官密封性進行仔細檢查，防止由于漏氣、漏油導致沖擊能量受到影響，誤判收錘標準。最后，合理選擇樁帽和樁墊，在樁頭上套上樁帽筒，內徑不可過大或過小，大小樁徑最好為2-4cm，深度最好在30-40cm。樁帽和錘的墊層最好選擇豎向硬木或是鋼絲繩填滿，厚度在15-20cm之間。樁帽和樁頂墊層最好選擇麻袋、紙墊、木夾板等材料，通過錘擊壓縮之后厚度最好在120-150mm之間，并及時檢查更換，避免樁頭破碎，可以增強貫入能力。

2.要對樁位和樁頂進行嚴格控制。壓樁之前要及時平整處理施工場地，清理明暗河雜填土、淤泥，根據設計要求進行回填，使其能夠符合壓樁機移動需求，若是場地不夠平整，則需要設置墊板，確保壓樁機底盤平衡。若是建筑物基礎采用的是大范圍預應力管樁，打樁方向從中間到兩側對稱。根據實際施工采用的填土，為了能夠避免打樁機移動時導致斷樁現象，需要在基礎周邊預留打樁機回返余地，通常從單側進行。施工時，還需要對壓樁數進行控制，以便釋放土體中的孔隙水壓力，避免土體過度隆起。沉樁時，需要嚴格監控樁位和樁頂標高，及時調整不當之處[4]。管樁在沉樁之后，樁頂標高在超過設計標高時需要進行截樁。

3.保證焊接質量。管樁樁基中的接頭質量十分重要，其使用的是二氧化碳保護焊的焊接技術。首先對樁頭的雜物、淤泥等清除，清理好連接部位后，將樁位對接，2個焊工在拼接部位焊接，焊縫必須飽滿、持續，并做好防腐作業。為了保證裝樁接頭和樁靴焊接質量，預制樁長度超過時，管樁樁基質量保障是接頭質量，都是使用鋼端板焊接法。每段管樁沉管之后需要對接樁段，對接口管段的預埋鋼箍做好除銹處理，并清理好連接位置上的油污、水分等，并注意焊條質量，并在拼接部位又2個焊工對稱環焊，焊縫需要實現飽滿連接，并進行防腐工作。管樁中心線與其拼接管樁的中心線之間不可超過2mm偏差，焊接之后自然冷卻焊縫，避免深用水冷卻或是立即施打。嚴格控制好樁靴焊縫，可以采用地面平放的樁翻身方法確保周邊焊接牢固，否則會導致施打脫落，破壞樁的性能，影響樁端承載力。

4.連續跟進沉樁過程，不可中途停歇。預應力管樁在沉樁時，其周邊土體急速擠壓會導致土中孔隙水壓迅速上升，抗剪強度降低，樁身容易下沉，但是若是中途停歇隨著時間推移會導致孔隙水壓力逐漸消失，土體固結，抗剪力恢復甚至增強，此時沉樁工作難度增加，對此，在進行錘擊或靜壓沉樁時需要避免中途停歇，持續沉樁。

5.靜壓送樁。靜壓管樁至持力層，同時，可以通過樁機壓力儀表盤讀出單樁承載力。

6.根據勘察報告選擇樁型，明確打樁控制指標。在第一根試裝打進時需要予以重視，并到現場查勘打樁情況，對勘察資料準確性進行檢查。為保證打樁成功率，需要進行原位試驗，并根據實際打樁結果記錄好地層變化和厚度，根據打樁記錄對地質勘察資料進行驗證。

7.沉樁時，需要注意施工放樣后檢查軸線、基線、管樁樁位、軸線和樁位間關系等。此外，因為施工擠土效應會導致地面變形，導致樣樁被拔出，障礙物清除后再進行壓樁。壓樁時，嚴格控制施工流程，調平壓裝機機身。把握好壓樁和接樁過程，并在壓樁前選擇低速壓入，避免地面障礙物導致樁位便宜，若是出現硬土層則需要加大力度穿過土層之后再降壓，避免樁身拉應力過大。此時，需要注意壓力數值變化，接樁時下接樁超過地面0.5-1m標準后停止壓樁，對下節樁身完好性進行檢查，并將樁身雜物清理好，之后起吊對接，上下裝中心保持對齊，對上節樁垂直度進行校正，可以在其中使用薄鐵片對接。

4 結束語

綜上所述，在軟弱地質條件下，為了提高預應力管樁施工質量，需要認真審核施工圖紙，制定施工流程，做好準備工作，并制定好施工問題處理措施。在軟弱地質條件下，預應力管樁施工時采用開挖換填、鋪鋼板、硬化部分場地等措施以保障成樁質量，嚴格規范施工技術，不斷提高預應力管樁施工技術。