隨著我國社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)及科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，城市建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，許多先進(jìn)的施工工藝技術(shù)在城市建筑行業(yè)的應(yīng)用更為廣泛，也進(jìn)一步促進(jìn)了城市建筑行業(yè)的發(fā)展。PHC管樁作為一種新型的樁基類型，具有施工方便、單樁承載力高、質(zhì)量可靠、工藝簡單和造價低等優(yōu)點(diǎn)，目前在許多建筑工程中有所應(yīng)用及推廣。同時PHC管樁也具有自身混凝土強(qiáng)度高、抗彎性能好和接口處強(qiáng)調(diào)大等特點(diǎn)，已成為了一種性能較好的抗震型樁材。但在實(shí)際工程應(yīng)用中，由于施工人員沒有熟悉掌握PHC管樁施工工藝，導(dǎo)致PHC管樁的施工質(zhì)量不過關(guān)，嚴(yán)重影響到建筑工程的整體質(zhì)量。因此，本文重點(diǎn)就PHC管樁施工技術(shù)進(jìn)行探討，以期完善PHC管樁施工工藝技術(shù)，從而確保建筑工程的質(zhì)量安全。
1工程概況
某工程為框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，抗震等級為一、二級，結(jié)構(gòu)主體基礎(chǔ)采用高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁(管)A型，樁徑500mm，壁厚為125mm，樁身混凝土強(qiáng)度不低于C80，單樁豎向承載力特征值大于2100kN。
2工程地質(zhì)及水文地質(zhì)
根據(jù)鉆探揭露，場地地基土主要由第四系人工堆積(Q4ml)層雜填土；第四系植物(Q4pd)層耕土；第四系沖洪積(Q4al+pl)層粉質(zhì)黏土、第四系沖湖積(Q4al+l)層粉質(zhì)黏土、含礫粉質(zhì)黏土、上第三系茨營組(N2c)泥質(zhì)粉砂巖等地層構(gòu)成。
3地震高烈度區(qū)管樁的施工控制
從相關(guān)單位做的管樁實(shí)體抗剪試驗(yàn)及管樁應(yīng)用實(shí)例來看，管樁樁身的抗剪強(qiáng)度滿足抗震要求。但地震時，作用在管樁樁基礎(chǔ)上的外力受許多不確定因素的影響，管樁的內(nèi)力分布及變形也是相當(dāng)復(fù)雜的，因此，本工程管樁應(yīng)用時，從以下幾個方面進(jìn)行加強(qiáng)。
3.1增加樁身鋼筋構(gòu)造
就管樁樁身來說，其抗剪強(qiáng)度與管樁的混凝土強(qiáng)度、混凝土強(qiáng)度的預(yù)壓應(yīng)力、縱向鋼筋的性能、螺旋箍筋的配筋率等有關(guān)。我國的管樁相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中對鋼筋構(gòu)造做出相關(guān)規(guī)定，但對地震高烈度區(qū)的規(guī)定并不詳細(xì)。
根據(jù)相關(guān)研究，地震時由于管樁在承臺附近的剪力、軸力、彎矩均最大，因此，管樁在地震區(qū)應(yīng)用時加強(qiáng)管樁的螺旋配筋，尤其是最上一節(jié)管樁上部的螺旋配筋對提高管樁的抗震性能非常有利。
因此本工程增配管樁的螺旋箍筋及采用高均勻延伸率的預(yù)應(yīng)力縱向筋。
3.2加強(qiáng)樁端與地下室底板的連接構(gòu)造
對于房建工程，地震時作用在上部結(jié)構(gòu)上的水平及豎向地震作用最終是通過地梁或板、地下室傳給樁基。因此加強(qiáng)地下室與管樁的連接，增強(qiáng)整個結(jié)構(gòu)的整體性和整體剛度，能提高單樁的抗震能力。
3.3嚴(yán)格控制樁頂周圍土體的回填質(zhì)量
因管樁環(huán)形截面的最大剪應(yīng)力要比實(shí)心圓樁的大很多，即空心管樁的抗剪能力低于實(shí)心圓樁。因此，將最上節(jié)管樁的管孔部分填實(shí)，對上部結(jié)構(gòu)的地震力向樁基傳播中起到結(jié)構(gòu)剛度漸變而達(dá)到結(jié)構(gòu)整體抗震性能的漸變效果。
管樁為擠土摩擦樁，密實(shí)土體除了本身承載部分地震水平力外，同時能夠限制樁身的側(cè)向變形。當(dāng)水平荷載加大，樁的變形加大，表層土逐漸產(chǎn)生塑性屈服，從而使水平荷載向更深處的土層傳遞。
從有關(guān)的試樁情況來看，樁土變形主要在樁的上部，因此認(rèn)真做好承臺周圍填土的夯實(shí)工作，有利于提高管樁的抗震能力。
4管樁的施工工藝
4.1樁機(jī)的選擇
因單樁設(shè)計(jì)承載力特征值為2100kN，因此管樁終壓力控制為特征值的2.0倍～2.4倍，本工程選用兩臺靜力壓樁機(jī)(ZYC700B-B型、ZYC700BD-B型)，并準(zhǔn)備足夠的配重鐵。
4.2工藝流程
管樁的施工技術(shù)包括壓樁、接樁、送樁、終壓、截樁。其施工工藝流程一般包括：對管樁樁位進(jìn)行測量以便準(zhǔn)確定位，選配適宜樁機(jī)并安裝就緒，吊管樁，對中，焊接管樁的樁尖并壓第一節(jié)管樁，重復(fù)焊接接樁并壓下一節(jié)管樁，最后完成全部的終壓截樁。具體如圖1所示。
圖1PHC管樁施工工藝流程
4.3施工質(zhì)量控制
靜壓管樁的應(yīng)用發(fā)展較快、使用較多，施工工藝比較成熟，但施工中還是遇到很多問題，需引起重視并采取合理措施加以防范及處理，具體為：
1)嚴(yán)格控制“爆樁”。其主要原因?yàn)椋簶渡碣|(zhì)量缺陷如尺寸不規(guī)范、強(qiáng)度達(dá)不到要求或養(yǎng)護(hù)期不夠等；地質(zhì)問題如場地回填土存在大塊建筑垃圾等；施工不規(guī)范如壓樁力超過樁身極限承載力等。施工應(yīng)對措施：加強(qiáng)對進(jìn)場管樁的檢查驗(yàn)收；對層厚大、密實(shí)度高的砂層，可采取錘擊、封閉樁尖、增加樁機(jī)噸位、原位引孔等措施；加強(qiáng)安全文明施工教育等。
2)嚴(yán)格控制橫向位移或樁身上浮。主要原因?yàn)椋簶队龅酱髩K堅(jiān)硬障礙物，把樁尖擠向一側(cè)。兩節(jié)樁或多節(jié)樁施工時，相接的兩樁不在同一軸線上，產(chǎn)生彎曲；樁間距較小，在沉樁時土被擠到極限密實(shí)度而向上隆起，相鄰的樁被浮起。施工應(yīng)對措施：施工前應(yīng)對樁位下的障礙物進(jìn)行清理，對樁構(gòu)件要進(jìn)行檢查；接樁時要保證上下兩節(jié)樁在同一軸線上；規(guī)劃好施工線路等。
3)控制管樁終壓。黏土層和砂土中管樁施工時，從各自的壓樁阻力曲線分析，靜壓樁的終壓力與極限承載力是不同的，施工前需試樁來確定技術(shù)參數(shù)。
4)控制擠土效應(yīng)。靜壓樁施工時樁周土體結(jié)構(gòu)受到擾動，產(chǎn)生擠土效應(yīng)，施工時間控制不當(dāng)易造成土體固結(jié)。通過控制布樁密度，控制沉樁速率，設(shè)置土體的排水措施，加強(qiáng)周邊建筑物的監(jiān)測，控制施工停歇時間等來控制施工質(zhì)量。
5)控制管樁的剪切破壞。其主要破壞原因?yàn)椋撼蓸逗髽吨苁芰Νh(huán)境變化產(chǎn)生的剪應(yīng)力超過管樁承受范圍。如單側(cè)超載引起的側(cè)向剪切破壞，地下水位常年波動變化產(chǎn)生的滲流力破壞等，施工土體擾動時的土的側(cè)向流動沖擊力等。主要通過控制堆載、地下水的流動及地下水?dāng)y帶土體流動來控制樁的剪切破壞。
5現(xiàn)場試樁試驗(yàn)
本工程在正式施工前進(jìn)行了試樁試驗(yàn)，在樁基施工區(qū)域采用靜壓法施工試樁6根，進(jìn)行單樁靜載荷試驗(yàn)，以便測定靜壓法送樁的壓力。根據(jù)靜載試驗(yàn)結(jié)果對設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證，必要時調(diào)整樁基設(shè)計(jì)。
5.1試驗(yàn)介紹
單樁靜載荷試驗(yàn)，按規(guī)范采用堆載慢速維持荷載法(見圖2)，將總荷載分級加到單樁上，同時觀測分級荷載作用下的樁體沉降量，繪制靜載荷荷載—沉降曲線(Q—s)、沉降—時間對數(shù)曲線(s—lgt)，確定單樁承載力特征值。
圖2堆載法試驗(yàn)示意圖
試樁靜載荷試驗(yàn)使用JCQ-503全自動靜力試樁測試系統(tǒng)，最大加荷值至7700kN，第一級預(yù)壓，第二級正式加載。
5.2試驗(yàn)結(jié)果
因試驗(yàn)結(jié)束后，實(shí)驗(yàn)樁還將作為工程樁使用，所以試驗(yàn)加載未達(dá)到極限破壞，達(dá)到設(shè)計(jì)單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值即停止加載，檢測結(jié)果對比見表1。
表1試驗(yàn)檢測結(jié)果對比表
5.3試驗(yàn)成果分析
根據(jù)國內(nèi)外各專家學(xué)者的研究成果，結(jié)合靜壓管樁的實(shí)例應(yīng)用，經(jīng)過詳細(xì)對比分析各計(jì)算數(shù)據(jù)及檢測成果，得出如下認(rèn)識：
1)根據(jù)JGJ106-2003中相關(guān)規(guī)定，當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時，可終止加載：a.某級荷載作用下，樁頂沉降量大于前一級荷載作用下沉降量的5倍。注：當(dāng)樁頂沉降能相對穩(wěn)定且總沉降量小于40mm時，宜加載至樁頂總沉降量超過40mm。b.某級荷載作用下，樁頂沉降量大于前一級荷載作用下沉降量的2倍，且經(jīng)24h尚未達(dá)到相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。c.已達(dá)到設(shè)計(jì)要求的最大加載量。
2)經(jīng)過實(shí)測靜壓沉樁全過程，靜壓樁力隨著管樁入土深度及進(jìn)入土層的性質(zhì)、厚度而實(shí)時變化，靜壓樁力并不是隨著入土深度而逐步增加，而是根據(jù)各土層性質(zhì)而不斷實(shí)時變化，在穿透硬土夾層時，靜壓樁力不斷增加，由此可見，選擇合適的樁端持力層非常重要，該持力層不但要求承載力較高，而且要求保證一定的厚度。
3)靜壓沉樁終壓力和管樁設(shè)計(jì)承載力極限值是不同的概念，但也存在一定的關(guān)系。本工程樁端進(jìn)入粉質(zhì)黏土層時，樁的終壓力是單樁極限承載力的1.13倍～1.36倍。當(dāng)樁端不能通過較堅(jiān)硬的夾層時，如泥質(zhì)粉砂巖，其終壓力是單樁承載力的1.6倍～1.8倍。
4)在實(shí)際施工中，由于土層中的堅(jiān)硬夾層或較厚砂層對靜壓施工非常不利，一旦不能穿越夾層就將造成廢樁。地質(zhì)土層的不均勻，部分管樁進(jìn)入持力砂層的深度較大，采用靜壓和錘擊均無法達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，造成了截樁現(xiàn)象，這需要在管樁設(shè)計(jì)中給予重視，樁長和進(jìn)入持力層深度需結(jié)合地質(zhì)土層情況綜合確定，以達(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)效果。
6結(jié)語
通過探討建筑工程PHC管樁施工質(zhì)量控制工作，可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：①PHC管樁具有單樁承載力高、沉降變形小和質(zhì)量可靠等優(yōu)點(diǎn)，是一種可行性較高的樁基類型；②在城市基礎(chǔ)處理時，應(yīng)采用靜壓送樁法，避免施工過程中對周圍建筑物造成損害；③通過加強(qiáng)樁身構(gòu)造、控制樁周土體回填等方式，可以有效提高建筑物的抗震能力。
參考文獻(xiàn)
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