隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，高層、超高層建筑數(shù)量日益增加，對建筑工程施工的質(zhì)量管理體系提出了較全面的要求。預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁是一種一種空心圓筒形混凝土預(yù)制構(gòu)，具有單樁承載力高、穿透性好、造價(jià)低和抗震性能高等優(yōu)點(diǎn)，可以克服工程施工噪音大和振動大等缺點(diǎn)，有效改善地基土受力狀態(tài)，提高地基承載力。但預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁的施工技術(shù)要求高，在施工過程中需要解決較好的工程難題，難免會導(dǎo)致一些質(zhì)量通病的產(chǎn)生，如不及時(shí)進(jìn)行有效控制，很可能會影響到建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)整體的質(zhì)量安全。因此，建設(shè)單位有必要加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁施工質(zhì)量通病的控制工作，采取有效的防治措施，以確保工程能夠順利進(jìn)行。
1管樁吊裝施工改進(jìn)
樁身如果在起吊過程中就出現(xiàn)橫向裂縫，那么沉樁時(shí)，由于打樁拉壓應(yīng)力的反復(fù)作用，極易被拉斷壓碎，并且在以后的正常使用階段，士體中的水就會不斷地從裂縫中滲透進(jìn)去，毫無疑問，這將加速樁內(nèi)鋼筋的銹蝕，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)沟妙A(yù)應(yīng)力筋發(fā)生斷裂、混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力喪失，降低管樁的承載能力并影響其正常使用壽命。因此，現(xiàn)場施工人員應(yīng)該深刻認(rèn)識到這一點(diǎn)，并能夠體現(xiàn)在日常施工中，最終在一定程度上提高管樁樁基的質(zhì)量。為了盡量避免管樁在起吊過程中出現(xiàn)橫向裂縫，同時(shí)也避免其在運(yùn)輸及堆放過程中出現(xiàn)類似的裂縫，常常采用的措施就是多配預(yù)應(yīng)力筋，以增加樁身混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力，從而提高管樁的抗裂性能。實(shí)踐證明，這是一種非常行之有效的措施，因此被許多設(shè)計(jì)者們所接受。然而，對于施工企業(yè)及其施工技術(shù)人員，他們所面對的是大量已經(jīng)制作完畢并馬上就需要進(jìn)行施工的管樁。因此，如何在起吊階段改進(jìn)原有的施工工藝、盡量減少橫向裂縫的產(chǎn)生并保證管樁的樁身質(zhì)量，對于施工企業(yè)及其施工技術(shù)人員來講就具有十分重要的意義。
2控制打樁應(yīng)力
正如前文所講，在打樁過程中，管樁在高能量樁錘的反復(fù)沖擊作用下，樁頂、樁身和樁尖都會產(chǎn)生打樁應(yīng)力，應(yīng)力的蜂值波動較大（壓應(yīng)力的峰值多數(shù)在35～50MPa之間，拉應(yīng)力一般不大，但在有些情況下會達(dá)到5MPa以上），很可能會超過樁靜態(tài)極限承載力的允許應(yīng)力，使樁頂混凝土破壞、樁身出現(xiàn)環(huán)向裂縫、樁尖開裂，這不僅會使打樁中斷.甚至還會危及樁的完整性，嚴(yán)重影響樁的承載力和耐久性。雖然，打樁應(yīng)力的產(chǎn)生是無法避免的，但對其進(jìn)行有效的控制卻是有可能也是很有必要的。根據(jù)上文推導(dǎo)的打樁應(yīng)力表達(dá)式以及管樁多年來的施工實(shí)踐，一般可從下面幾個(gè)方面采取措施對打樁應(yīng)力加以有效控制：
3擠土的防治措施
為了減小沉樁引起的地基變位的影響，必須減少沉樁施工中的擠土量和超靜孔隙水壓力，或加快超靜孔隙水壓力的消散，減小地基變位和超靜孔隙水壓力的影響范圍，采取相應(yīng)的防護(hù)措施。常用的施工防護(hù)措施有以下幾種：
3.1減少樁的排土量、降低超靜孔隙水
一般?？刹捎镁蛳鳌⑺疀_、預(yù)鉆孔輔助沉樁法，達(dá)到減少樁排土量的目的，這可以大幅度減小沉樁對地基土體的擠土影響程度，并達(dá)到降低超靜孔隙水壓力的目的。
前文已經(jīng)提過，管樁雖為開口樁，但其入土?xí)r的擠土情況卻與閉口樁相差不大。在管樁的施工中，如果采用邊沉樁邊掘削的施工工藝，則可明顯增大樁內(nèi)土芯量、減小樁的排土量，顯著減小沉樁擠土對地基變位和超靜孔隙水壓力的影響程度和范圍。若同時(shí)采用預(yù)鉆孔施工工藝則效果更佳。當(dāng)采用邊鉆孔邊沉樁的預(yù)鉆孔施工工藝時(shí)，一般預(yù)鉆孔的直徑宜為樁徑的70%左右，預(yù)鉆孔的深度宜為1/3～1/2的樁長。通常預(yù)鉆孔深度范圍內(nèi)地基土體內(nèi)的超靜孔隙水壓力值可減小40～50%，地基變位值可減小30%～50%，其影響深度可達(dá)鉆孔深度以下2～3m的范圍。并可明顯減小地基表面的隆起值，減小對己打入樁的擠拔和擠壓影響，也有利于防止和減少對鄰近建筑物的損傷。
3.2合理安排沉樁施工順序及進(jìn)度
在軟粘土地基中，沉樁施工進(jìn)度過快，不但顯著增加超靜孔隙水壓力值，并促使鄰近土體剪切破壞，顯著地增加地基土體的變位值，而且擴(kuò)大了超靜孔隙水壓力和地基變位的影響范圍。沉樁施工順序?qū)Τo孔隙水壓力的形成及其水力梯度的大小和方向也有明顯關(guān)系，且直接影響沉樁區(qū)及其鄰近地區(qū)地基變位的分布規(guī)律。實(shí)踐表明，地基變位的方向基本上與沉樁施工順序方向是一致的。在砂性土地基中，由于砂性土的擠密沉降程度不僅與振動強(qiáng)度成正比，而且與振動作用的持續(xù)時(shí)間成正比。沉樁區(qū)中的己打入樁對振動傳播的阻尼作用，將會顯著減小作用于另一側(cè)地基中的振動強(qiáng)度和振動有效作用的次數(shù)，明顯減弱了砂性土地基的擠密效應(yīng)，使地基土體的沉降值減少。但在沉樁前進(jìn)方向一側(cè)，隨著沉樁作業(yè)的鄰近，不僅作用于地基土的振動強(qiáng)度將愈大，振動的有效作用次數(shù)也愈多，這都將加劇砂性土的振密效應(yīng)，顯著增加地基土體的沉降量。在沉樁起始處方向的地基土體的變位和超靜孔隙水壓力較小，影響范圍也較小。
3.3降低地下水位、改善地基土特性
降低地基中地下水位或改善地基土的排水特性，可以減小和加快消散沉樁引起的超靜孔隙水壓力，防止砂土液化或提高鄰近地基土體的強(qiáng)度以增大其對地基變位的約束作用，從而減小地基變位及其影響范圍。通常在沉樁區(qū)及其鄰近范圍，可沿軟土層埋深預(yù)先鉆孔構(gòu)筑砂樁、砂井、碎石樁、砂石樁、塑料排水帶等一些行之有效的排水措施。在含水量較高的地層，可沿樁長粘接排水帶。在地下水位較高的地區(qū)，也可采用井點(diǎn)或集水井抽水等降低地下水位的措施。
3.4設(shè)置防滲防擠壁
設(shè)置防滲防擠壁，可適當(dāng)控制超靜孔隙水壓力的影響范圍，并加強(qiáng)對沉樁鄰近地區(qū)地基變位的約束作用，有效地防護(hù)鄰近建筑物免受損害。通常可在沉樁區(qū)鄰近沿軟土層埋深預(yù)先設(shè)置構(gòu)筑混凝土地下連續(xù)壁、水泥攪拌樁加固壁、旋噴加固壁、抗?jié)B板樁以及樁排式砂樁、石灰樁、碎石樁等防護(hù)措施。
3.5設(shè)置防擠土槽
設(shè)置防擠土槽，可以減小地基淺層土體的側(cè)向位移和隆起影響，同樣也可以減小鄰近淺埋式基礎(chǔ)的建筑物和地下管線的差異變位影響。通常在沉樁區(qū)鄰近防護(hù)建筑物和地下管線前3m左右處設(shè)置深度大于鄰近建筑物基礎(chǔ)和地下管線埋深的防擠土槽。當(dāng)槽深較大時(shí)可在土槽內(nèi)灌水或護(hù)壁泥漿以防止發(fā)生坍塌。
3.6設(shè)置防擠孔
設(shè)置防擠孔，以減小地基土體的變位值及其影響范圍，并減小對鄰近建筑物的變位影響。通常在沉樁區(qū)及其靠近鄰近建筑物的一側(cè)處，沿軟土層埋深于沉樁施工前按梅花形設(shè)置單排直徑為30cm左右的深孔，并向深孔內(nèi)灌注護(hù)壁泥漿，以利于地基土體釋放沉樁施工所引起的有效應(yīng)力和超靜孔隙水壓力的消散，并減小地基土體的超靜孔隙水壓力和地基土體變位的影響范圍和程度。
3.7先開挖基坑后沉樁
如果條件許可，可采用先開挖基坑然后再沉樁的施工工藝，這樣可以減小地基淺層軟土的側(cè)向位移和隆起，有利于降低沉樁所引起的超靜孔隙水壓力，從而減小地基深層土體變位。
另外，在沉樁期間，切忌在沉樁區(qū)及其鄰近范圍隨意開挖基坑。即使沉樁完畢后，沉樁區(qū)的基坑開挖也應(yīng)對稱分層均勻地進(jìn)行，這將有利于減小基坑開挖對已打入樁的變位影響程度。
3.8加強(qiáng)監(jiān)測
為了保護(hù)沉樁區(qū)的鄰近建筑物免受沉樁施工影響，宜在沉樁施工期間采取相關(guān)的監(jiān)測措施，密切觀測沉樁區(qū)及其鄰近地區(qū)和鄰近建筑物的變化狀況，通過對地基土體的超靜孔隙水壓力、深層土體側(cè)向位移、地面的側(cè)向位移和隆起、鄰近建筑物的變位和開裂狀況的監(jiān)測，有效地控制沉樁施工順序和施工進(jìn)度并加以及時(shí)的調(diào)整，以減小對鄰近建筑物的危害影響。必要時(shí)可對鄰近建筑物采取托換加固措施，以免發(fā)生塌房事故。為此，預(yù)先應(yīng)對鄰近建筑物和地下管線進(jìn)行仔細(xì)調(diào)查，并確定其允許變位值是十分必要的。
擠土所帶來的一系列不良影響是難以避免的，但只要認(rèn)真考慮并采取合理的防護(hù)措施，應(yīng)該可以把影響控制在較小的范圍內(nèi)。上述防護(hù)措施往往具有綜合防治的效果，可結(jié)合具體工程實(shí)際合理進(jìn)行選用。
4其他問題
4.1連續(xù)施打
在較厚的粘土、粉質(zhì)粘性土層中施打多節(jié)管樁時(shí)，每根樁宜連續(xù)施打，一次性完成。因?yàn)樵谶@類土層中打樁，樁周土體迅速破壞，孔隙水壓力劇烈上升，土的抗剪強(qiáng)度大大降低，樁身的貫入相當(dāng)容易。但若中間停歇下來，土中超孔隙水壓力會逐漸消散，樁周土體發(fā)生固結(jié)，停歇時(shí)間越長，則固結(jié)力越大，這時(shí)再想要打動這根樁就比較困難，常需要增加許多錘擊次數(shù)，有時(shí)甚至樁身打不動而光將樁頭或接頭打爛。同樣的道理，如果在沉樁過程中遇到較難穿透的土層，接樁宜在樁尖穿過該土層后進(jìn)行，否則再加上土的固結(jié)力，沉樁將更加固難。
4.2填實(shí)管孔
近來，世界上一些國家相繼報(bào)道了數(shù)起管樁因受地震作用而引起損傷和破壞的工程實(shí)例，這說明管樁的耐震問題不容忽視，需要采取抗震措施。國外的一些研究資料顯示，用增強(qiáng)、加密螺旋筋并選用高均勻延伸率的預(yù)應(yīng)力縱向筋的方法，來對混凝土施加側(cè)向限制以使其處于三向受壓狀態(tài)，這不僅可以改善管樁的彎曲延性，更可以極大提高其抗震的能力。而在施工中需要做的工作就是取土填實(shí)管孔，因?yàn)槿魶]有填實(shí)的混凝土的“芯體”，再多的螺筋也無從發(fā)揮應(yīng)有的作用。這一點(diǎn)，在地震區(qū)尤顯重要，而在非地震區(qū)也應(yīng)引起施工人員的足夠重視。
5結(jié)語
預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁在城市建筑行業(yè)已有廣泛的應(yīng)用，但在施工中仍會出現(xiàn)一些質(zhì)量通病，影響到工程的質(zhì)量。因此，施工人員應(yīng)提高對預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁施工工藝的認(rèn)識，加強(qiáng)生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、施工和檢測驗(yàn)收等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制工作，并制定出完善的應(yīng)急措施，最大限度避免質(zhì)量問題的發(fā)生，從而確保建筑工程經(jīng)濟(jì)效益的充分發(fā)揮。
參考文獻(xiàn)：
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