高層建筑工程中靜壓預應力管樁施工技術要點及質量控制

許東陽

廈門城健建設有限公司（361000）

0 引言

由于高層建筑工程中靜壓預應力管樁施工技術施工進度快、單樁造價低、對環境影響小，是建筑工程領域樁基施工時應用普遍的一種施工技術。特別是該技術具有良好的土層穿越能力，在工程現場施工方便，施工質量穩定可靠，因此，探討預應力管樁施工技術要點及質量控制的可行措施，并進行深入的理論研究具有重要的意義。

1 工程概況

本工程為佳美安置房A1-2地塊項目，工程包括地下室主體、8#-12#樓主體、入口大堂、配套D號樓、配套E號樓、配套F號樓以及室外配套工程等，建筑總面積總101505.97m2,其中地上建筑面積67323.16m2，地下建筑面積34182.81m2。工程為框剪結構，基礎采用靜壓預制管樁基礎。

2 施工難點分析

2.1 施工難點

佳美安置房A1-2地塊項目高層建筑工程的樁基工程采用全液壓靜力方法施工（如圖1所示），擠土效應是該項目應用靜壓預應力管樁施工技術施工的難點。在靜壓預應力管樁施工過程中，容易出現擠土效應，即管樁沉樁時擾動了樁周土體結構，導致土體應力狀態改變。預應力管樁在沉樁的過程中土體結構容易受到侵擾，進而改變土體結構的預應力狀態。擠土效應主要是指隆起淺層土體，同時橫向擠出深層土體，擠土效應破壞周圍路面和建筑物，對施工現場周圍影響較大，甚至造成工程基坑的坍塌、推移或增大，造成管樁的樁身傾斜或≤20m的淺樁上浮。由于高層建筑工程施工過程需要較長時間,需要嚴格控制施工工序，應避免出現施工順序不合理、施工方法不規范、成樁數量太多及施工速度太快等問題，因為這些問題會進一步加劇擠土效應[1]。

圖1 靜壓預應力管樁施工示意圖

2.2 解決措施

合理控制靜壓預應力管樁的布樁間距。采用預鉆孔沉樁方法，調整布樁密度，布樁間隔為＜樁徑5～10cm，孔徑為樁長的1/3，管樁深度為一般長度，隨鉆隨打。施工過程控制沉樁深度約1m/min，避免管樁下降太快。同時，為了確保管樁可以下降到設計位置，應科學規劃施工工序，設置合理施工順序；根據管樁入土深度，采用“由高至低、先短后長”的施工順序。當布樁密度較大，同時和四周建筑物距離符合場地開闊的要求時，可以按從中間初始點向四周擴散的順序開展施工；當布樁密度較大，但距建筑物較遠或者施工場地面積較小時，應按照從中間向兩端的順序進行施工；當布樁較密度較大，兩端距離建筑物一側近、一側遠時，應按照由近向遠的順序進行施工；當群樁基礎＜管樁數量時，應按照由中間向四周擴散的順序進行施工[2]。

對承臺邊緣的預應力管樁，插樁施工前應確定承臺內其他管樁已完工，且已重新測定樁位無誤；在圍護結構的深基坑預應力管樁施工中，為了有效解決土體在基坑圍護結構開挖后，因無法擴散壓樁土體,造成管樁擠土效應，影響最終的承載力，管樁無法滿足工程標準，因此應先壓樁再開挖基坑。先壓樁可以提前發揮止水效果，防止壓樁過程中基坑土體擴散對基坑圍護結構造成破壞,同時保護了基坑圍護結構的強度。為了減輕擠土效應，工程中采取設置塑料排水板的措施消除部分孔隙水壓力。通過開挖地面排水溝、設置隔離板樁或地下連續墻等減少擠土現象。在沉樁施工前，完成施工現場周圍的建筑物及地下管線的監測，當地下管線距離較近時，應更改樁的種類或施工工序。合理把控施工活動的間隔時間，如果施工間隔時間過長，會影響預應力管樁樁基施工效率，甚至阻礙沉樁作業施工進度。在靜壓預應力管樁施工技術實踐應用中，應當避免在堅硬的土層中開展施工，施工前應明確樁長組合、規格等[3]。

3 靜壓預應力管樁施工技術要點

3.1 施工流程

施工流程:將制作完成且樁強度達100%設計強度的預應力管樁運至沉樁點→樁位正前方與正側方、架設經緯儀→插樁→沉樁→接樁→繼續沉樁→樁平面位移量測→送樁→撥出送樁、填蓋樁孔

3.2 測量定位

在正式施工前，應按照工程的施工總平面圖，在不影響施工的地方設置高層建筑的軸線控制點和水準基點，復核無誤后放出軸線；根據樁基平面圖，確定管樁中心到高層建筑軸線的距離，并放出樁位中心線，標記管樁縱橫中心線相交的點為樁圓心。完成預應力管樁樁位的測量放線，應及時上報現場監理人員，復核無誤后再開展施工。

3.3 靜壓預應力管樁起吊

按照設計的樁機施工路線，安裝樁機；樁機準確就位后，開展樁的起吊作業。靜壓預應力管樁起吊施工采用單點起吊，即單點法旋轉垂直進行吊樁，吊點距離樁頂0.31L（L為樁長）；當管樁被吊離地面時，應檢查樁身，避免樁身存在斷裂等現象；如檢查時發現樁身已破裂，應及時將此樁吊離，運出施工現場并作壞樁處理；應邊吊樁邊檢查，保障樁身質量。為了方便進行起吊施工，管樁應堆放在施工場地周邊。

3.4 靜壓預應力管樁對位

樁機準確就位后，按額定的總重量配置壓重，嚴格控制機架垂直度，垂直度允許偏差0.5%。管樁吊起進入樁架龍門后，先對準樁位中心，管樁對位應徐徐放下，在樁頂扣上與有動滑輪組的壓梁箱相連貫的樁帽，保證樁帽中心和樁身縱軸線吻合一直，并保持垂直。為保證樁位的準確性，應根據布設好的樁位標志，在地下埋設長約30cm的φ6mm的鋼筋，并以埋設的鋼筋為圓心，畫直徑為400mm的圓，管樁就位后的樁端四周須與該圓吻合。施工過程中，應密切檢查施工動力設備、電源等運行情況，防止壓樁時設備故障導致施工間斷，確定施工設備均可正常運行后，方可進行正式壓樁。

3.5 沉樁

沉樁過程中隨時調整樁機水平，當壓樁下沉約0.5m時，從相互正交的兩個方向調整預應力管樁的垂直度。調整好預應力管樁的樁身垂直度后，即可繼續進行沉樁作業。詳細記錄每個預應力管樁入土后的標高，在施工區附近應設置不受沉樁影響的水準點，水準點數量≥2個。在整個施工過程中應對水準點做好保護措施，避免水準點因施工行為受到損壞。在壓樁過程中，密切觀察壓力表，嚴格控制壓樁阻力，調節、平衡樁機靜力，解決沉樁過程容易偏心的問題。為確保壓梁導輪和導籠的正常接觸，應認真檢查并詳細記錄靜壓預應力管樁施工工藝和施工過程[4]。

3.6 送樁及對樁頂高程與終止沉樁壓力的控制

送樁是利用送樁器施工，把預應力管樁沉到設計位置。靜壓預應力管施工采用全液壓靜力方法，樁頂高程和終樁壓力的大小是確保高層建筑工程整體施工質量的重要指標。準確控制樁頂的高程指標，避免不準確的樁頂高程影響上部施工；終止沉樁壓力可以體現出預應力管樁未來的實際承載力，在預應力管樁施工中，必須嚴格控制樁頂高程和終止沉樁壓力兩項指標。首先根據工程設計要求，嚴格把控施工過程中的樁頂高程。在樁頂滿足設計要求時，觀察沉樁阻力值并做好詳細記錄；結合實際工程的地質情況和施工實踐經驗，準確判斷終止沉樁壓力值，確保終止沉樁壓力滿足設計要求，無法判斷時，應及時上報技術人員，根據指示繼續施工。當樁頂高程未達設計要求、樁尖已進入砂層時，應參考沉樁阻力判斷終止沉樁壓力，保證終止沉樁壓力滿足并超出設計要求。另外，注意以下情況需要進行區別對待:當相對樁身強度阻力并不大時，應繼續進行沉樁，直到符合設計標高；當阻力≥18MPa且樁尖下不存在軟弱土層時，即可終止施工；當樁尖下如果是軟弱土層時，則應反復施壓，確保樁尖越過軟弱土層，該情況下樁尖應進入設計持力層[5]。

3.7 焊接接樁

壓至其頂端，在地面上≥70cm時可停止壓樁，開始繼續接樁焊接（如圖2所示）。工程采用電焊接樁，鋼板采用低碳鋼、結422焊條，焊接前在樁頭設置預埋鐵件，鐵件應除銹處理并確保表面清潔干凈。當接樁焊接利用CO2氣體保護預應力管樁時，可采用交流手工焊接。單個樁機配置2臺電焊機。焊接接樁時，為減少焊接變形和殘余應力，安排2人同時對角分段進行焊接作業。樁找正之后，當樁節之間間隙較大時，可在上下樁結合面之間的間隙用鐵片填實，然后焊接牢固；上下樁結合面之間的間隙≤2mm，保證焊縫外觀連續飽滿。焊好后施工人員應敲掉焊縫表面的焊渣，先自檢，再由質檢人員和監理檢查，確保焊接質量合格。為有效解決焊縫驟冷發生裂縫的問題，焊好的樁接頭在自然冷卻后，方可繼續沉樁，自然冷卻時間≥8min；冷卻過程避免用水冷卻，防止焊好直接繼續沉樁。當發生貫入度劇變、樁身突然發生傾斜、移位、樁頂或樁身出現嚴重裂縫或破碎等情況時，可暫停施工及時上報。

圖2 焊接接樁示意圖

4 結語

通過應用靜壓預應力管樁施工技術，總結了施工技術和質量控制要點，工程實踐證明可以從技術上有效減輕擠土效應對管樁施工質量的影響，防止管樁出現焊接裂縫，系統的解決了靜壓預應力管樁施工質量通病。靜壓預應力管樁在高層建筑工程中應用廣泛，要求在施工過程中嚴格把控施工技術，不斷提高建筑行業技術水平。