引言
高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(以下稱PHC樁)是近年來興起的一種新樁型，已在高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計中得到普遍應(yīng)用，尤其在沿海地區(qū)得到了較為廣泛的應(yīng)用，比如上海、江浙、福建、廣州、吉林等地區(qū)技術(shù)較為成熟。PHC管樁可以分為后張法預(yù)應(yīng)力管樁和先張法預(yù)應(yīng)力管樁。后張法主要用于?？?、港口、碼頭等；而先張法主要用于陸地上；先張法預(yù)應(yīng)力管樁是采用先張法預(yù)應(yīng)力工藝和離心成型法制成的一種空心圓筒體，細(xì)長混凝土預(yù)制構(gòu)件，主要由圓筒形樁身，端頭板和鋼套箍等組成。PHC管樁的混凝土強(qiáng)度等級不得低于C80，脫模后要進(jìn)行高壓蒸養(yǎng)，約10個大氣壓，180℃的蒸汽養(yǎng)護(hù)，從成型到使用的時間只需3、4天。
在我國國內(nèi)沉樁的方法有多種，就其主要的有重錘法、靜壓法及震動法。由于重錘法施工過程中采用的柴油錘震動時噪音大，為了適應(yīng)市區(qū)施工的需要，近幾年來我國開發(fā)了大噸位（5000KN、6000KN、8000KN）的靜力壓樁機(jī)施壓PHC管樁，隨著施工工藝的完善，大大推動了預(yù)應(yīng)力管樁的應(yīng)用和發(fā)展。而今，靜壓PHC管樁也逐漸被引進(jìn)山西省太原市。
一、靜壓PHC管樁的優(yōu)點
實踐證明，PHC預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的優(yōu)點如下：
(1)單樁承載力高。
PHC管樁的預(yù)應(yīng)力混凝土強(qiáng)度等級大于C80，可打入密實的砂層及強(qiáng)風(fēng)化巖層，當(dāng)樁尖被打入砂層或巖層時，原始狀態(tài)的改變使樁端承載力提80%--100%，所以管樁承載設(shè)計值比其他樁要高。
(2)施工速度快，建設(shè)周期短。
如果場地許可，一臺樁機(jī)可壓入300米左右的管樁，每個臺班至少可打入7—8根樁，可完成20000KN以上承載力的樁基工程。在普通地質(zhì)情況下，2-3min可壓入10米長一根管樁。沉樁完畢后，樁體的承載力可達(dá)最終承載力的80%以上。
(3)施工環(huán)境污染少。
靜壓法沉樁采用電力液壓驅(qū)動操作，不會產(chǎn)生因震動而引起的噪聲污染；另外送樁時是緩慢勻速壓入，對周邊土體的影響較小；再者，管樁是成品，沒有組成混凝土材料對環(huán)境的污染。
(4）適應(yīng)性強(qiáng)，可冬季施工。
PHC管樁具有良好的穿透力，遇到特殊土質(zhì)時如軟硬不均時，靜壓沉樁優(yōu)于重錘沉樁。靜壓PHC管樁采用的靜壓樁機(jī)的耐寒性決定了其滿足冬季施工的要求，在零下二十多度下可以正常施工，質(zhì)量不受任何影響，效率略有下降，從而達(dá)到縮短施工周期，降低造價的目的。
(5）成樁質(zhì)量較可靠。
由于PHC管樁采用的材料是高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土，管樁質(zhì)量較可靠。靜壓PHC管樁采用靜壓樁機(jī)進(jìn)行沉樁時，壓樁力可通過壓力表控制，從而對樁體的承載力的控制精確度較高。另外，沉樁時勻速緩慢的進(jìn)行，對樁身的沖擊力小，施工質(zhì)量容易保證。
二、典型案例
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太原市體育中心體育館位于山西省太原市新晉祠路東側(cè)，晉源區(qū)金勝鄉(xiāng)西寨村和木廠頭村之間。工程的地基處理設(shè)計采用靜壓PHC管樁，樁頂鋪設(shè)碎石墊層和混凝土板。
地質(zhì)勘察報告表明，該場地為中度腐蝕，地下水對混凝土具中等腐蝕性，對鋼筋具弱腐蝕性，設(shè)計要求對地下水進(jìn)行處理。
本工程PHC管樁為摩擦端承樁，樁數(shù)為356根，樁徑為500mm，壁厚為125mm，樁端要求穿透5.2粉土層置于6粉細(xì)砂層頂面，樁長約為28m。
PHC管樁采用靜壓法，選用ZYJ600B型液壓靜力壓樁機(jī)，沉樁控制以貫入度為主，樁長為輔。設(shè)計要求的樁基承載力見下表：
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擬建工程在施工前廣泛搜集其他地區(qū)管樁的施工經(jīng)驗，結(jié)合本工程地質(zhì)資料及復(fù)勘核查報告等有關(guān)資料，制定了全施工工藝和質(zhì)量保障措施，以完善壓樁的施工工藝。
靜壓PHC管樁的施工，一般都采取分段壓入，逐段接長的方法。本工程的施工工藝流程如下圖：
?。ㄈ┦┕み^程中的質(zhì)量控制要點：
1.樁的起吊和運(yùn)輸。管樁的強(qiáng)度需達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的100%方可起吊。樁在吊運(yùn)過程中應(yīng)減少碰撞，無大震動，避免樁身不受損傷。
2.在壓樁前，必須先進(jìn)行試樁。試樁的數(shù)量不得少于3根，以確定打樁的各種參數(shù)，并校驗打樁設(shè)備和施工工藝及所采用的技術(shù)措施，使其符合設(shè)計要求，確定壓樁標(biāo)準(zhǔn)。
3.樁的定位。標(biāo)高控制點宜布置不受沉樁影響的地方，在遠(yuǎn)離場地20米以外。并在每次測量樁位前依據(jù)控制點復(fù)核樁位控制點和樁位的變化情況，并作修正。然后按設(shè)計要求測設(shè)樁位，每個樁位用竹片、短鋼筋或鐵釘打入土內(nèi)，并涂上醒目的標(biāo)志，并在四周撒上白石粉。
4.現(xiàn)場檢查樁機(jī)是否安裝調(diào)試好，是否會產(chǎn)生沉機(jī)、走位現(xiàn)象。
5.喂樁時，管樁樁身模板合縫位置應(yīng)避開夾樁鉗口的正面位置；
6.插樁時，當(dāng)插入地面0.5～1.0m時，應(yīng)調(diào)整樁的垂直度，垂直偏差應(yīng)小于0.5%；確認(rèn)樁的垂直度符合要求后，繼續(xù)壓樁；配樁時，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)報告數(shù)據(jù)調(diào)整樁長：當(dāng)樁長設(shè)計值為-26m至-28m，而實際樁長約為36m，使用時可選用11+15、13+13、14+12等參數(shù)，盡量使統(tǒng)一承臺樁接頭錯開位置。
7.壓樁過程中，施工人員應(yīng)利用樁機(jī)駕駛室現(xiàn)地面垂成90°的側(cè)面觀察，調(diào)整好樁身的垂直度。樁身垂直度偏差大于1%時，應(yīng)立即找出原因并設(shè)法糾正。絕不允許用樁機(jī)拖樁達(dá)到調(diào)整樁位和垂直度的目的，以免影響樁的質(zhì)量。當(dāng)樁尖進(jìn)入較硬土層后，嚴(yán)禁用移動機(jī)架等方法強(qiáng)行糾編；另外，還應(yīng)經(jīng)常注意觀察樁身混凝土的完整性，一旦發(fā)現(xiàn)樁身裂縫，應(yīng)立即停機(jī)，采取措施進(jìn)行解決。
8.壓樁過程。壓樁時，主機(jī)操作員要及時、準(zhǔn)確地記錄已完成的樁點標(biāo)高，并及時測量。待壓樁全面完成后，再進(jìn)行復(fù)測，兩次測量的差值應(yīng)控制在20mm以內(nèi)，反之，必須復(fù)壓。
9.沉樁過程。沉樁的過程應(yīng)根據(jù)地質(zhì)材料和施工圖紙進(jìn)行控制，沉樁的速速不易過快。樁底焊接的10mm厚、直徑為500mm（與管樁直徑相同）的Q235鋼板，在壓樁過程中受力均勻，不會使樁身產(chǎn)生局部應(yīng)力，能保證順利沉樁。
10.管樁對接。管樁對接前，應(yīng)用鋼刷將樁的上下端鋼板位置清刷干凈，等上下節(jié)垂直后放了焊接。按照焊接規(guī)范要求施焊，待焊縫冷卻后，在焊縫接口處刷一道瀝青漆，然后再涂一道硫磺膠泥，確保此防腐工作完成后才能繼續(xù)施壓。
11.送樁。當(dāng)樁頂被壓至接近地面需要送樁時，應(yīng)測出樁的送樁深度并檢查樁頭質(zhì)量，確認(rèn)后立即送樁，壓、送作業(yè)應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。
12.壓樁終壓力值的按設(shè)計樁基承載力特征值的2倍?。?400KN）；如果土層較硬，可適當(dāng)增加壓樁力，最大可取特征值的3倍（5100KN），但不得大于樁身極限承載力值。
13.截樁。一根樁靜壓完成后，若有露出地面或未能送到設(shè)計樁頂標(biāo)高的樁段時，必須用截樁機(jī)在樁機(jī)移位前截割，嚴(yán)禁利用壓樁機(jī)行走推力強(qiáng)行將樁扳斷；嚴(yán)禁用大錘橫向敲擊、沖撞。
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2.預(yù)應(yīng)力筋和螺旋筋的混凝土保護(hù)層應(yīng)分別不小于25mm和20mm。
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1.沉樁過程中，樁無法穿透軟弱土層下的硬夾層；樁身突然傾斜、跑位；土中樁身出現(xiàn)硼裂聲等異?，F(xiàn)象；
2.壓力表讀數(shù)驟變或其值與地質(zhì)報告中的值不相符；
3.實際樁長與設(shè)計樁長相差較大；
4.樁身混凝土出現(xiàn)裂縫或破碎；
5.樁頭混凝土剝落、破裂；
6.夾具機(jī)構(gòu)打滑；
7.地面明顯隆起、附近房屋及市政設(shè)施開裂受損；
8.鄰樁上浮或樁頭位移；
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1.當(dāng)樁尖遇到硬土層或砂層而發(fā)生沉樁阻力突然增大時，可采取忽停忽壓的沖擊施壓法，使樁緩慢下沉直至穿透硬土或砂層。當(dāng)遇到持力層巖面起伏較大時，可采用調(diào)整靜壓力或反復(fù)施壓法使樁尖逐漸進(jìn)入巖層內(nèi)，然后再加大靜壓力，這樣就可以避免樁頭側(cè)向受力較大而發(fā)生斷樁現(xiàn)象。沉樁過程中除接樁停留外宜連續(xù)施壓，接樁停留時間也不宜大于30min。
2.沉樁過程中，如果壓力值突然下降或其與地質(zhì)報告中不符，可能是斷樁?？赏ㄟ^吊線垂丈量樁長或吊低壓照明燈直接觀察來判斷是否斷樁。沉樁過程中如有斷樁、樁身混凝土出現(xiàn)裂縫、地面隆起、鄰樁上浮或壓樁至設(shè)計樁長但仍未達(dá)到收樁的終壓值要求，或終壓值滿足收樁要求但樁長不能達(dá)到設(shè)計要求時，應(yīng)與設(shè)計、地質(zhì)等有關(guān)單位人員聯(lián)系，分析原因采取相應(yīng)措施處理后方可繼續(xù)靜壓。
3.沉樁過程中如有斷樁、樁身混凝土出現(xiàn)裂縫、地面隆起、鄰樁上浮或壓樁至設(shè)計樁長但仍未達(dá)到收樁的終壓值要求，或終壓值滿足收樁要求但樁長不能達(dá)到設(shè)計要求時，應(yīng)與設(shè)計、地質(zhì)等有關(guān)單位人員聯(lián)系，分析原因采取相應(yīng)措施處理后方可繼續(xù)壓樁。壓樁時如遇地下障礙物，可根據(jù)其深度分別采用除障、引孔、避讓等措施。
4.在沉樁過程中，鄰樁上浮或樁頭位移。預(yù)防措施：①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，發(fā)現(xiàn)樁身彎曲超過規(guī)定或樁尖不在樁縱軸線上的不宜使用：②在穩(wěn)樁過程中，如發(fā)現(xiàn)樁不垂直應(yīng)及時糾正，接樁時要保證上下兩節(jié)樁在同一軸線上，接頭處應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)程操作；③采用井點降水、砂井和盲溝等處應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)程操作；④采用井點降水、砂井和盲溝等降水或排水措施；⑤沉樁期間不得開挖基坑，需要沉樁完畢后相隔適當(dāng)時間方可開挖，相隔時間應(yīng)視具體地質(zhì)情況、基坑開挖深度、面積、樁的密集程度及孔隙水壓力消散情況來確實。
本工程在對地基施工前，對靜壓PHC管樁的施工制定了詳細(xì)的施工組織計劃，使得施工進(jìn)展比較順利。實踐證明，采用PHC管樁，應(yīng)從工程及地質(zhì)的實際情況出發(fā)，綜合分析全面比較，制訂科學(xué)的施工技術(shù)方案，并切實認(rèn)真地實施，方可取得預(yù)期的效果。
三、結(jié)語
盡管靜壓PHC管樁在我省太原地區(qū)使用時間不長，施工中還存在需要解決的施工問題，但其環(huán)保、施工周期短、經(jīng)濟(jì)實用、施工方便、樁承載力高等特點，已成為深基礎(chǔ)工程發(fā)張的一種趨勢。另外，靜壓PHC管樁適宜以粘土層、砂層、強(qiáng)風(fēng)化巖層或風(fēng)化殘積土層厚的地層作為持力層。隨著預(yù)應(yīng)力管樁技術(shù)的不斷推廣應(yīng)用和發(fā)展，目前，靜壓PHC管樁不論是從設(shè)計經(jīng)驗還是施工經(jīng)驗，以及人們對靜壓PHC管樁理論的不斷積累，靜壓PHC管樁的技術(shù)平水都在逐漸趨于成熟化，有廣闊的發(fā)展前景。
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