隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，社會各界對建筑工程的整體質(zhì)量要求越來越高。預應力高強度混凝土管樁作為空心圓筒形混凝土預制構(gòu)件，是新時期發(fā)展而來的新型管樁，具有質(zhì)量穩(wěn)定、施工速度快、承載力高、價格低、穿透能力強和抗震性能好等優(yōu)點，目前廣泛應用于建筑地基處理工程當中。但預應力高強度混凝土管樁施工中的不確定因素較多，施工過程中一旦控制不到位，樁基施工易出現(xiàn)樁身開裂、樁頭破損等質(zhì)量通病。為此，加強預應力高強度混凝土管樁施工質(zhì)量控制的研究顯得意義重大。
1工程實例
結(jié)合沿海地區(qū)4個高強度混凝土管樁基礎工程項目施工為例：
工程一：某高層住宅小區(qū)采用預應力高強度混凝土管樁A型，總樁數(shù)為225根，其中直徑為500mm管樁為160根，單樁承載力設計特征值為2000kN；直徑為400mm管樁為65根，單樁承載力設計特征值為1200kN。設計樁型為長7～12m端承型樁，采用錘擊式沉樁施工。
工程二：高層住宅小區(qū)采用預應力高強度混凝土管樁AB型，總樁數(shù)為238根，其中直徑為500mm，管樁為165根，單樁承載力設計特征值為1800kN；直徑為400mm管樁為73根，單樁承載力設計特征值為1100kN。設計樁型為長12～28m端承型樁，采用錘擊式沉樁施工。
工程三：某綜合辦公樓采用預應力高強度混凝土管樁A型，總樁數(shù)為417根，直徑為400mm，單樁承載力設計特征值為1000kN，設計樁型為長9～24m，采用錘擊式沉樁施工。
工程四：某醫(yī)院門診大樓采用預應力高強度混凝土管樁AB型，總樁數(shù)為287根，直徑為500mm，單樁承載力設計特征值為1800kN，設計樁型為長15～22m端承型樁，為避免錘擊振動對醫(yī)院患者的干擾影響，采用靜壓試沉樁施工，靜壓施工難度較大，輔以長螺旋引孔施工。
2樁基施工質(zhì)量測試結(jié)果
現(xiàn)場測試主要包括樁身低應變完整性、靜載試驗、樁基施工狀況和質(zhì)量描述等內(nèi)容。結(jié)果對比分析見表1：
表1基樁現(xiàn)場測試結(jié)果對比分析表
3影響預應力高強度混凝土管樁施工質(zhì)量的因素及控制措施
3.1混凝土強度因素對預應力高強度混凝土管樁樁身和樁頭裂損影響
在上述四個項目預應力高強度混凝土管樁施工中，除了第四個靜壓施工工藝的樁基質(zhì)量評價為良好外，其余幾個均采用錘擊沉樁施工工藝的項目中，樁基施工整體質(zhì)量評價較差。而其中最為明顯的質(zhì)量缺陷體現(xiàn)在預應力高強度混凝土管樁樁身和樁頭裂損。
影響預應力高強度混凝土管樁的施工質(zhì)量的因素主要包含預應力高強度混凝土管樁質(zhì)量、施工工藝，而預應力高強度混凝土管樁質(zhì)量中對混凝土強度的要求十分關鍵。結(jié)合上述工程實際，采取對預應力高強混凝土管樁生產(chǎn)廠商留置試塊抽檢和現(xiàn)場鉆芯取樣的方法，對預應力高強度混凝土管樁混凝土芯樣抗壓強度進行試驗測試，所測試的預應力高強度混凝土管樁設計混凝土強度等級要求為不低于C80。
管樁鉆芯取樣的試壓強度比生產(chǎn)過程中制備的試塊強度總體偏低，說明許多生產(chǎn)廠商的預應力高強度混凝土管樁樁身真實強度離散性較大，且與混凝土設計強度等級C80的還存在一定的差距。采取措施如下：
?。?）可以采用免振搗、自動成型的自密實混凝土為原材料的生產(chǎn)工藝。
?。?）支模要嚴格控制模板尺寸和相互位置，模板接縫要嚴密不漏漿。
?。?）鋼筋綁扎和錨錮要符合混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范的相關要求。
?。?）鋼筋混凝土澆筑前要將模板內(nèi)異物清理干凈，避免局部不均勻，在貫入過程中導致應力集中。
3.2生產(chǎn)工藝因素對高強度混凝土管樁樁身和樁頭裂損影響
高強度混凝土管樁采用先張法預應力離心成型工藝，通過樁切面觀察，粗骨料粒徑從外向內(nèi)逐漸變小的有序排列，一方面提高了管樁彎矩值和強度值，但是同時也易造成管樁內(nèi)壁有較厚的浮漿層，造成強度偏低，使得整個樁體截面存在較大強度不均勻的不利因素，對于此類管樁，在錘擊沉樁過程中易在樁頂產(chǎn)生不同程度的縱向裂縫。
為了加快管樁模具的生產(chǎn)周轉(zhuǎn)，提高生產(chǎn)效率，不少企業(yè)在管樁蒸氣養(yǎng)護過程中采用加快升溫速度和快速降溫的辦法，特別是在高溫高壓蒸氣養(yǎng)護過程中，過快的升溫和降溫將造成管樁混凝土強度降低，管樁樁身開裂，給管樁的產(chǎn)品質(zhì)量帶來隱患，管樁錘擊施工的耐打性和管樁結(jié)構(gòu)的長期耐久性下降。較好的解決辦法是采用靜壓法施工。
3.3施工工藝因素對高強度混凝土管樁施工質(zhì)量的影響
預應力高強度混凝土管樁施工方法主要有錘擊和靜壓兩種，目前用柴油錘、液壓錘錘擊法沉樁的施工工藝在我國還是占主導地位。近幾年來，隨著大噸位壓樁機的問世和靜壓沉樁施工工藝的完善，靜壓法施工工藝與錘擊法相比具有明顯的優(yōu)點，因此發(fā)展迅速，呈現(xiàn)有望取代錘擊法的態(tài)勢。錘擊法沉樁時，由于錘擊力的沖擊和反射，使預應力高強度混凝土管樁受到較大的壓應力波和拉應力波，容易使樁頭、樁身、接頭等薄弱處產(chǎn)生裂紋，嚴重影響樁基質(zhì)量。而靜壓法是慢而均勻的加載，無沖擊和反射應力波，施工應力小且易控制。因此，采用靜壓法沉樁時，其預應力高強度混凝土管樁的配筋率和混凝土強度等級均可降低1個等級，這意味著靜壓法可降低預應力高強度混凝土管樁的制作成本。
3.4貫入度的控制因素對高強度混凝土管樁施工質(zhì)量的影響
對于錘擊法沉樁，貫入度的控制是一個關鍵的環(huán)節(jié)，一般采用格爾謝凡諾夫公式來計算理論貫入度控制值，而錘擊的連續(xù)性、樁帽的構(gòu)造、管樁持力層的性質(zhì)、所穿越土層的性質(zhì)等在一定程度上影響了貫入度控制值。許多項目施工方為確保沉樁質(zhì)量，多以最后10錘的貫入度經(jīng)驗值來控制收錘，因過于追求最后貫入度控制值越小越好，貫入度定的太小，錘擊數(shù)必然增多，強行錘擊易導致管樁斷裂或破損，且還會降低柴油錘的使用壽命。例如在該文所列工程三，前段施工時收錘貫入度按6～8cm控制，管樁損壞率達到10%；后經(jīng)設計、施工、監(jiān)理和勘察多方研討，確定將收錘貫入度按10～12cm控制施工，管樁破損率明顯下降到3%，并且靜載試驗也可滿足承載力設計要求。貫入度的合理控制以及如何確定最后貫入度有很多辦法，一是參考圖集《預應力混凝土管樁》(03SG409)所給出了參考值；二是選用Hiley(海利)公式進行試樁數(shù)據(jù)的計算確定；三是選用格氏公式進行試樁數(shù)據(jù)的計算確定；四是根據(jù)當?shù)赝悩兜氖┕ぴO計經(jīng)驗合理選擇。
Hiley公式見公式(1)
(1)
其中：Ru為樁的貫入阻力(kN)，以極限承載力代入；ef為錘效率，柴油錘取0.7，考慮到恢復系數(shù)的影響一般取0.5；Wh為柴油錘的重量(kN)；H為錘的落距(cm)，柴油錘取2H；S為樁的貫入度；K為回彈量。
格氏公式見公式(2)
(2)
其中：e為打樁最后階段每錘貫入度；n為樁及樁墊材料系數(shù)，無墊時取0.5；ε為恢復系數(shù)，無樁帽時ε2=0.25；Q為錘重(kN)；q為樁、樁帽、樁錘的非沖擊部分重量(kN)；H為落錘高度(cm)；A為樁的橫斷面積(cm2)；m為安全系數(shù)，永久建筑為2；Rk為單樁承載力標準值(kN)。
文獻[10]中提出的經(jīng)驗公式(3)如下：
S10=(2.85W×H/R)－B(3)
其中：S10為每10擊貫入度值之和(m)；H為樁錘落距(m)；W為錘重(kN)；R為單樁承載力標準值(kN)；B為經(jīng)驗數(shù)據(jù)(要根據(jù)當?shù)匾酝こ虜?shù)據(jù)進行系數(shù)回歸，如福州地區(qū)此數(shù)值為0.16)。
式(1)，式(2)和式(3)中除貫入度以外其他參數(shù)可參考樁基礎規(guī)范。Hiley公式是貫入度的間接估算公式，應用廣泛。格氏公式是貫入度的直接計算公式，應用方便。當?shù)亟?jīng)驗估算出的貫入度，沒有統(tǒng)一的公式，需根據(jù)當?shù)匾酝こ讨械臄?shù)據(jù)進行整理得出。在實際工程中建議結(jié)合多種方法綜合分析來確定最后貫入度較為合理。
4結(jié)束語
綜上所述，由于高強預應力混凝土管樁施工過程中存在著許多不確定因素，為此，在施工在，應充分考慮各種影響施工質(zhì)量的因素，盡可能估計到可能發(fā)生的問題，在其應用過程中，只要嚴格落實現(xiàn)有各項技術規(guī)范、措施和有關經(jīng)驗，同時在施工過程中不斷改進提高其技術應用水平，就可以很好地控制高強預應力混凝土管樁施工質(zhì)量。
參考文獻
[1]楊智良；胡?。黄菪滦?高強度預應力混凝土管樁施工技術探討[J].安徽建筑，2005年05期
[2]張瑞坡，預應力高強度混凝土管樁施工質(zhì)量控制[J].城市建設理論研究，2012年第13期
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