工程監理視角下管樁基礎的關鍵施工技術與管理

洪作杰

廣東遠順建設監理有限公司 廣東 深圳 518000

1 引言

隨著城市建設的不斷發展和基礎設施的持續優化，地基工程在確保建筑物穩固和安全方面扮演著至關重要的角色。在眾多地基工程技術中，管樁基礎因其特有的結構優勢和應用范圍而受到廣泛的關注與采納。管樁基礎不僅在城市地下空間開發、既有建筑物的加固，以及各種特定地質條件下的工程中展現出其獨特優勢，同時也為研究提供了一種高效、經濟且可靠的地基處理方法。

2 技術概述

2.1 管樁基礎的定義及類型

管樁基礎，作為一種深基礎施工技術，主要利用預制或現場澆筑的管狀構件，將荷載傳遞至土層中較深的承載層，從而實現建筑物和結構物的穩定支撐。此類基礎因其形狀與功能特性被稱為“管樁”[1]。根據施工方法和材料特點，管樁基礎主要分為兩大類型：預制管樁和現澆管樁。預制管樁通常在工廠中制作完成后，運輸至工地進行安裝；而現澆管樁則是在工地上通過模板或鋼殼等方式現場澆筑形成[2]。兩者各自具有不同的應用場景和優缺點，選擇時需要考慮到地質條件、工程規模及特定的設計要求。

2.2 管樁基礎的施工原理與過程

如圖1所示，管樁基礎主要由上部結構、承臺以及樁體組成。這些樁體在地下深入，穿越軟土層，直至達到巖層或硬土層，以確保建筑物得到穩固支撐。根據樁的工作原理和其與土體的互動關系，主要分為端承樁和摩擦樁。端承樁主要利用樁底與巖層或硬土層的接觸，傳遞上部結構和承臺的荷載[3]。這種樁型的主要特點是其承載能力主要取決于樁端的承載層。而摩擦樁則不同，其承載能力來源于樁體與周圍土體之間的摩擦力。當樁體穿過軟土層時，樁身與土體之間產生摩擦，使得荷載得以有效分散，從而為上部結構提供支撐。施工過程中，首先會進行地質勘查，確定樁的長度和直徑，以及是否需要加固處理。然后，選擇合適的施工方法進行樁體安裝或現場澆筑[4]。完成樁體施工后，再進行承臺和上部結構的建設，從而完成整個管樁基礎的施工。

圖1 樁基礎結構示意圖

3 工程監理視角下的關鍵施工技術

3.1 施工前的準備工作

3.1.1 場地勘測

研究選擇了某地一塊待開發土地進行深入勘查。勘測數據揭示，該地區的地層結構主要由上至下依次為：0至4米的填土層、4至12米的粉質粘土層、12至16米的砂質土層，以下直至25米深為堅硬的巖層[5]。

3.1.2 設備與材料檢驗

根據檢驗報告，預制管樁的混凝土強度達到 C80，而現場所使用的鋼筋為HRB400級，均滿足相關標準的要求。同時，此鉆機和振動錘設備均經過嚴格的質量和性能測試，其操作精度和穩定性均符合施工要求。為確保工程的順利進行和結構安全，工程監理團隊對這些關鍵設備和材料進行了專項檢驗，確認其性能和質量均達到項目的技術規格和安全標準，為后續的施工打下了堅實的基礎。

3.2 管樁基礎施工關鍵技術點

3.2.1 管樁的安裝與定位

綜合前述場地勘測數據和材料設備的檢驗結果，管樁的安裝與定位成為施工中的關鍵環節。據測定，該施工現場的地下水位大約位于6米深，這就要求在管樁安裝過程中必須采用適當的防水措施。采用GPS定位系統，在安裝前制定了詳細的樁定位圖，確保每根樁的位置精度在5厘米以內。此外，每根預制管樁的平均長度為18米，需要確保其在安裝時能夠順利穿越粉質粘土層和砂質土層，穩妥地位于堅硬的巖層上。為實現這一目標，研究采用了高頻振動錘與旋轉鉆機相結合的方法，既保證了管樁的垂直度，又確保了其穩定性。

3.2.2 確保管樁垂直度與穩定性

垂直度影響樁身所受的荷載分布，而穩定性則直接關聯到整個結構的安全性。為確保管樁的垂直度，施工現場采用了激光測距儀來檢測樁身與預定安裝軸線之間的偏差。具體計算過程為：首先確定樁身的中心點，再使用激光測距儀在多個高度點上測量其與預定軸線的距離，最后利用三角公式計算垂直偏差角。公式為：

其中，θ為垂直偏差角；Δx為管樁中心與預定軸線的最大橫向偏移；h為激光測距儀的測量高度。

在本工程中，經過測量，最大的垂直偏差角小于0.5°，滿足工程規范要求。至于穩定性，確實離不開地層的承載力的精確測定。在工程中，針對樁身下部的巖層，研究實施了標準的負荷測試。測試數據顯示，該巖層的單位承載力為 q=2.5 MPa。每根管樁的底面積是根據其直徑計算得出的。假設管樁直徑為0.5米，其底面積 A 依據圓的面積公式為：

接下來，將單位承載力與樁的底面積相乘，以獲得樁的總承載力。根據公式:

所以，該管樁底部在這個巖層上所能承受的最大荷載約為 491 kN。

3.2.3 管樁的連接與加固技術

機械快速接頭法適用于那些需要快速、臨時或可拆卸連接的場合。它通常涉及使用預制的機械接頭或鎖緊裝置，這些裝置可以快速且容易地安裝和拆卸。機械接頭特別適合于那些需要頻繁更換或調整管樁位置的工程。焊接接頭法提供了一個非常堅固的連接，特別是在需要持久、高強度連接的場合。焊接接頭涉及將兩節管樁的端部對齊后進行焊接，形成一個穩固且持久的連接。根據具體的工程需求和現場條件，可以選擇最適合的連接方法。對于長期、高強度的連接，焊接接頭法是首選；而在需要快速或臨時連接時，機械快速接頭法可能更為合適。而下文所述的疊接連接技術和外部碳纖維加固技術與上述兩種方法有所不同。疊接技術通常涉及到預先為管樁的上下端部制造擴口，這樣兩段管樁可以精確地對接。外部碳纖維加固技術則為連接部位提供了額外的強度和穩定性。選擇哪種方法取決于特定的工程需求、預算、現場條件以及可用的材料和技術。

在實施中，該地施工現場使用了預制管樁，其長度均為18米，但考慮到地下條件和設計要求，有些地段需要連接兩段預制管樁，以達到所需的深度。為確保連接處的承載力和穩定性，研究采用了疊接連接技術。具體來說，管樁的上下端均預制有擴口，使得兩根管樁能夠有效對接。連接部位的混凝土強度是關鍵，為了確保其強度，采用了高強度無收縮灌漿料。連接的強度可用以下公式計算：

其中，F=是連接部位的承載力；Ac是連接部位的截面積；fc是灌漿料的抗壓強度。經過計算，灌漿料的抗壓強度fc為40MPa，而連接部位的直徑為0.5米，其截面積Ac為平方米。那么連接部位的承載力為：

此外，為進一步加固連接部位，研究還采用了外部碳纖維加固技術。碳纖維帶被固定在連接部位的外部，其高強度和良好的粘結性能確保了管樁連接處的安全性。

3.3 監理中的質量控制

3.3.1 抽樣檢驗與實地測試

首先，對預制的管樁進行了抽樣檢驗。從每批生產的100根管樁中隨機選取5根進行詳細的材質和尺寸檢驗。對于混凝土強度的檢驗，使用了以下公式：

其中，f′是=混凝土的抗壓強度；P是混凝土試樣破壞時的荷載；是試樣的截面積。

在本工程中，每個混凝土試樣的破壞荷載 P平均為491 kN，考慮到試樣的截面積 A 為 0.1963 平方厘米，得出的混凝土抗壓強度為：

此數值與供應商提供的c80標準相符。其次，實地測試主要集中在管樁的安裝與連接環節。使用超聲波檢測儀檢查管樁內部的質量，確保沒有空洞或裂縫存在。針對連接處，除了上述的抗壓強度測試外，還進行了拉伸測試，確保每個連接點都能承受預定的荷載。所有這些數據和測試結果都被記錄在工程監理的日志中，為后續的質量跟蹤與評估提供了寶貴的參考資料。

3.3.2 可追溯性與記錄管理

一個高質量的工程不僅僅需要在施工時滿足標準，其所有數據和記錄也必須是可追溯的，確保在任何時候都能驗證工程的質量。在本工程中，研究引入了一套數字化管理系統，每一項測試的數據都被錄入系統。針對前文提到的混凝土抗壓強度，每個試樣的具體破壞荷載 P與其對應的試樣編號、測試日期等信息都被詳細記錄。數據如表1所示。

表1 工程數據記錄表

此外，所有的測試儀器都與系統連接，確保數據的直接輸入，減少人為錯誤。同時，所有的數據都有備份，并保存在云端，確保數據的安全和完整。關于記錄管理，除了數字化的數據，所有的紙質記錄，如原始記錄、簽字、批準等都被掃描并存檔，確保其可追溯性。例如，對于每一批次的管樁連接，都有一個詳細的施工日志，記錄了連接的時間、位置、使用的材料、操作員、監理簽字等信息。

4 工程監理視角下管樁基礎的管理

4.1 現場管理

4.1.1 安全管理

對于任何施工現場，安全始終是首要任務，尤其在復雜的管樁基礎施工中。從工程監理的角度看，確保工作人員、設備和施工環境的安全是一個綜合性的任務。首先，所有施工人員都應接受定期的安全培訓和考核，確保他們了解并能夠正確執行所有的安全規程。同時，施工現場應配備必要的安全設備，如安全帽、反光背心、安全網和防護欄。此外，監理團隊應定期進行安全巡查，檢查潛在的安全隱患，及時進行整改，并確保施工活動始終在控制的安全環境中進行。

4.1.2 環境保護與管理

隨著社會對環境保護意識的日益增強，施工現場的環境管理也成為工程監理的重要任務之一。管樁基礎施工過程中，可能會產生大量的塵土、噪音和廢水。為此，工程監理團隊應確保施工現場采取有效的環境保護措施。例如，為減少塵土飛揚，應定期對施工現場進行噴水；為控制噪音，施工活動應避免在夜間進行，并確保所有的設備都經過了噪音控制處理；對于施工過程中產生的廢水，應進行有效的處理，確保其不污染周圍的環境。監理團隊還應與當地的環保部門保持緊密的聯系，確保所有的環境保護措施都符合相關的法規和標準。

4.2 人員培訓與技能提升

管樁基礎施工對施工人員的專業能力和知識水平有較高要求。定期專業培訓和認證對確保工程質量至關重要。培訓機構應提供包括基礎知識、新技術和設備操作在內的課程。施工人員需通過考核并獲得認證證書，作為資格憑證。監理團隊應確保施工人員持有效認證，并進行定期復審。監理人員在施工中扮演橋梁角色，需掌握基礎知識并不斷更新知識體系。持續教育涵蓋工程技術、管理方法和法律法規等方面。數字化技術如BIM和數字化管理系統的發展也需要相應培訓。大學和專業協會應定期提供研討會和在線課程，幫助監理人員提高專業水平。

4.3 與相關部門的溝通與協調

項目監理團隊需與其他部門保持緊密溝通，解決技術、管理、環境和法規等方面的問題。例如，地下障礙物出現時需要與設計部門調整方案，影響居民需與社區管理部門制定補償計劃。監理團隊應召集相關部門開會討論問題，并確保項目順利進行。同時，與計劃、質量控制和施工團隊保持聯系，監督進度和質量。在制定施工計劃階段提出建議，施工過程中監測質量，發現問題與相關團隊溝通并調整計劃。這種溝通協調保證了項目進度和工程質量。

5 結語

管樁基礎施工技術在現代建筑領域中的應用日益廣泛，其重要性不言而喻。本文從工程監理的角度對管樁基礎施工的關鍵技術與管理進行了詳細探討，旨在為相關領域的研究和實踐提供有益的參考。通過對場地勘測、材料與設備檢驗、關鍵施工技術以及現場管理等方面的分析，揭示了成功施工的核心要素。同時，強調了工程監理在確保施工質量、解決實際問題及與相關部門溝通協調中的關鍵作用。展望未來，隨著建筑技術的不斷進步，管樁基礎施工也將迎來更多的挑戰與機遇。數字化技術、BIM技術以及新型施工材料的應用將為施工帶來更多的可能性。監理團隊需不斷地更新知識、拓寬視野，以適應這些變化。