1、引言
靜壓管樁施工無噪聲、無振動，很少因施工擾民而引起投訴。管樁工廠化制作、質量有保證、型號規(guī)格多、設計選擇余地大、單樁承載力高，在城鄉(xiāng)建設中得到廣泛的應用。雖然近幾年靜壓管樁施工技術得到了快速發(fā)展和提高，但還是經(jīng)常出現(xiàn)一些施工質量問題和工程事故，有的已對靜壓管樁的應用產(chǎn)生了一些負面影響。根據(jù)多年來在靜壓管樁施工管理方面的實踐經(jīng)驗，參照有關國家和地方規(guī)范規(guī)程，對靜壓管樁的施工提出一些質量控制措施和常見問題的防治處理方法。
2、施工質量控制
靜壓預應力混凝土管樁施工質量的影響因素是多方面的，有地質條件方面的、有樁身材料質量方面的、有設計方面的，也有制樁或壓樁施工管理方面的，工序多，涉及環(huán)節(jié)多，任何階段稍有不慎，就會出現(xiàn)質量事故或質量隱患。以下將從多個方面討論靜壓預應力混凝土管樁施工質量控制。
2．1靜壓沉樁機理
靜壓沉樁是依靠壓樁機械設備的自重和壓重對預制樁施加垂直壓力，將樁壓入或擠入土中。壓樁結束后，樁周土體內(nèi)孔隙水壓力逐漸消散，土體產(chǎn)生徑向固結，樁側摩阻力增大，土體強度得到恢復。壓樁一般分節(jié)壓人，逐段接長，同一根樁各工序應連續(xù)施工，防止中途停歇過久而壓不下去，影響樁的極限承載能力。
2．2靜壓預應力混凝土管樁施工前的準備工作
2.2.1工程施工圖紙準備
根據(jù)工程勘察報告和樁基礎施工圖紙，結合現(xiàn)場情況及相關標準規(guī)范，認真組織圖紙自審，圖紙會審，形成會審紀要；涉及變更的，應有設計單位的書面變更手續(xù)，使工程施工依據(jù)準確、合理。
2．2．2施工技術資料準備
(1)工程地質勘察資料：施工單位應結合施工圖要求，認真熟悉勘察報告，掌握工程地質特征，為正確施工樁基礎做好準備。
(2)施工場地與環(huán)境條件的資料：特別在城市中心地帶或人口密集地區(qū)，交通設施、高壓線路、地下管線和構筑物的分布往往很復雜，如果施工前情況不明，施工過程就可能破壞地下水管、刮碰高壓線路、損壞市政道路等，造成經(jīng)濟損失和安全事故。
2．2．3技術經(jīng)濟資料準備
結合工程特點編制樁基礎施工組織設計，對于保證樁基礎施工質量是相當重要的，它是樁基礎施工準備重要的技術經(jīng)濟文件。
2．2．4現(xiàn)場準備
主要進行場地三通一平工作、樁機移動及場內(nèi)運輸?shù)缆返男藿ㄆ秸?、場地排水溝準備、清理高空和地下障礙物等，尤其軟弱地基或新回填場地應進行處理，保證場地地耐力滿足壓樁機械設備和運輸車輛的要求。
2．3靜壓預應力混凝土管樁施工中的質量控制
2．3．1嚴格控制預應力高強混凝土管樁的質量
嚴格控制進場質量及控制運輸、堆放和起吊。預應力高強混凝土管樁質量，著重檢查混凝土抗壓強度是否達到設計要求。管樁的外觀質量應符合標準和規(guī)范要求。要認真檢查進場管樁的產(chǎn)品質量保證書、合格證、檢測報告等是否齊全和符合要求。管樁的運輸、堆放和起吊必須嚴格按相關規(guī)程要求實施，否則管樁在施工前可能就已受到損傷，必將影響成樁質量。
2．3．2合理選擇樁機和樁尖，加強樁機性能監(jiān)控
(1)合理選擇壓樁機械：一般要根據(jù)設計單樁承載能力和具體的工程地質資料選擇合理噸位的機型。如果壓樁機噸位選擇過小，可能出現(xiàn)樁壓不下去的情況，無法滿足設計要求；如果壓樁機的噸位選擇過大，則對施工現(xiàn)場地耐力的要求將大幅提高，特別在新填土、耕植土及積水浸泡過的場地施工時易發(fā)生陷機，可能造成樁位偏移大、斜樁，甚至樁頭、樁身破損、上下節(jié)樁接頭斷裂，或上部樁體被擠壞等質量事故。
當前抱壓式液壓靜力壓樁機使用較多，樁機壓樁能力一般按1．5～2．0倍管樁極限承載能辦取值。實際工程中也有因樁機性能故障，導致樁在下沉過程中中斷時間過長，樁壓不下去的情況，值得注意。
(2)合理選擇樁尖：預應力高強混凝土管樁常使用鋼樁尖，主要有封底十字型、閉口圓錐型及開口平底型三種形式，應根據(jù)管樁所要穿越土層和持力層構造及管樁的擠土效應選擇適當?shù)臉都?。封底十字型加工容易，價格低，破巖能力強。但穿越砂層時，開口型和圓錐型較好。開口型樁尖一般用在入土深度為35m以上且樁徑>500mm的管樁工程中，成樁后樁身下部1／3～1／2樁長的內(nèi)腔被土體填塞，由于土體的閉塞效應，單樁承載力不會降低，但擠土作用可以減少。
工程實踐表明：樁尖選擇不當，可能造成沉樁困難，達不到預定深度或持力層；或造成樁頭、樁體破損，樁偏位傾斜過大等。
2．3．3合理安排打樁順序和打樁速度
預應力管樁具有擠土效應，打樁時應根據(jù)樁的密集程度及與周邊建筑物的相鄰關系合理確定施打順序：若樁較密集，且距建筑物較遠，場地開闊，宜從中間向四周對稱施打；若樁較密集，場地狹長，兩端距建筑物較遠，宜從中間向兩端施打；若樁較密集，當一側毗鄰建筑物時，宜從毗鄰建筑物向遠側施打；根據(jù)樁的入土深度宜先長后短；根據(jù)樁的規(guī)格，宜先大后小。
預應力管樁沉樁速度過快，超孔隙水壓力將對已成樁體產(chǎn)生較大水平壓力或上浮力，導致樁體傾斜偏位，甚至開裂。
預應力管樁沉樁對本工程及周圍環(huán)境的不利影響尤其值得注意，特別是在大的樁群由多臺樁機分區(qū)同時施打，附近存在深基坑工程施工和澆筑混凝土結構時及存在淺基礎多層建筑，容易產(chǎn)生事故，這種情況時有發(fā)生。
2．3．4嚴格控制沉樁工藝
預應力管樁單樁施工工藝流程見下圖，以下對其中兩個關鍵過程加以討論：
管樁施工工藝流程圖
(1)確保樁身的垂直度：首先應對場地進行認真的平整壓實，滿足樁機對地耐力的要求，避免在施壓過程中樁機產(chǎn)生不均勻沉降，使樁產(chǎn)生傾斜。其次確保節(jié)樁垂直壓入是關鍵，其定位和垂直度應嚴格控制。
施工中由于沒有很好地控制垂直度導致樁身傾斜，甚至斷樁，嚴重影響樁基礎承載能力，帶來較大經(jīng)濟損失。
(2)確保管樁接頭及樁尖焊接質量：對于預應力高強混凝土管樁，當設計要求為長樁時，就出現(xiàn)多節(jié)樁接長問題，管樁接樁主要采用鋼端板焊接接樁。一般在每節(jié)樁樁頂沉至距離地表0.5～1.0m時進行接樁，接樁前用鋼絲刷清除接頭表面污物和鐵銹至坡口露出金屬光澤，用抱箍調(diào)整上下節(jié)樁，使之周邊吻合、接縫嚴密、上下垂直，上下端板錯位量應小于2mm，調(diào)整好后，將上節(jié)樁稍加向下壓，使接縫接角緊密，坡口間隙應小于4mm，當接縫不嚴密時，應用薄鋼片將空隙塞緊后施焊。焊接應由三人同步對稱施焊，焊接道數(shù)不宜少于3道，在進行下道施焊前應清除上一道焊渣，焊縫要求連續(xù)飽滿，焊條宜選用E43。焊接速度盡量快，以減少樁身的時間效應。焊縫應自然冷卻至常溫后方可繼續(xù)壓樁，以防高溫焊縫見水變脆致裂。樁尖焊縫也要嚴格控制，應保證周邊焊接牢固，避免打樁過程中樁尖脫落，影響其破土能力及導向性；如樁尖落于透水較好的砂層上，樁管腔內(nèi)不斷冒水，可能給樁接頭及承臺施工造成困難。
2．3．5連續(xù)沉樁，避免中途停歇
工程實踐表明：預應力管樁靜壓沉樁中途停歇時間超長將給繼續(xù)沉樁帶來較大難度，可能造成沉樁達不到預定深度，或引起周圍地基嚴重變形，已沉樁受擠上浮，移位傾斜甚至斷樁，破壞周圍在施工程或已有建(構)筑物等，特別在較厚軟質粘土場地，尤其值得注意。
個別工程采用復壓提高單樁承載能力的情況與此有機理上的區(qū)別，復壓提高單樁承載能力主要適用于樁端持力層為標貫擊數(shù)較高、中密以上的中粗砂礫石時的情況，切不可將二者混淆。
2．3．6合理控制終壓力
合理確定終壓力是一個很關鍵的問題。若過大易壓壞樁；過小則樁無法達到合適的持力層，樁底嵌固不好，有效樁長不足，單樁承載力不能滿足設計要求。安全適宜的壓樁力既可以保證樁身不受破壞，又可確保樁端嵌固至合適的持力層。
2．3．7沉樁過程對周圍環(huán)境的影響及預防
沉樁過程中管樁周圍土體擠壓應力和超靜孔隙水壓力共同作用，使樁基礎及周圍環(huán)境土體原來所處平衡狀態(tài)破壞，對周圍建筑物和地下設施帶來不利影響，一般表現(xiàn)為淺層大，深層小，近處大，遠處小，影響范圍及程度與地質狀況、平面布樁率、施工順序及壓樁速度等多因素有關。
總結多年施工經(jīng)驗，減少和預防沉樁對周圍環(huán)境的有害影響，可采用以下措施：①采用預鉆孔打樁工藝；②合理安排沉樁順序；③控制壓樁施工進度；④先施工圍護結構；⑤減少隙水壓力。
3、常見質量問題的分析與防治處理
3．1管樁樁頂被壓碎
3．1．1原因分析
(1)管樁制作不良，壁厚未能達到標準或端部樁壁厚薄不均或管樁混凝土強度達不到設計要求；
(2)壓樁樁帽或送樁器樁帽的剛度不足，易產(chǎn)生變形使樁頂受壓不均勻；
(3)靜壓樁機配重不足或配重放置不平衡，力大時樁機傾斜起身，使管樁偏心受壓；
(4)壓樁樁帽或送樁器樁帽與管樁不匹配，樁帽中心與管樁中心不重合，使管樁受偏心壓力；
(5)壓樁前機架不調(diào)平或場地地基松軟，管樁垂直度偏差超標。沉樁過程中，管樁始終偏心受壓，受最大偏心力的管樁頂部極易破碎。
3．1．2防治及處理方法
(1)對進入施工現(xiàn)場的管樁按照標準嚴格檢查驗收，有問題的樁一律不得使用；
(2)靜壓樁機上的壓樁和送樁樁帽應根據(jù)管樁設計尺寸，及時制作更換，管樁在樁帽內(nèi)的周邊間隙應為5～l0mm，必要時可考慮在樁頂使用硬紙墊層；
(3)根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗、設計要求和地質條件選取合適的靜壓樁機，發(fā)現(xiàn)樁機能量太小或太大，都應及時更換或調(diào)整；
(4)現(xiàn)場地表土的地耐力應滿足施工要求，并做好雨天排水工作，只有在樁身垂直度符合要求的情況下，才能加壓沉樁；
(5)對于因樁頂破碎而沒有壓至設計標高的樁，應會同設計、監(jiān)理等部門作出處理。
3．2管樁偏位和傾斜
3．2．1原因分析
(1)靜壓樁機重量大，場地地基土較軟弱，樁機行走時，土會隆起和側移，對已壓入土中的樁產(chǎn)生側向擠壓力，造成管樁傾斜和偏移；
(2)沉樁時地下遇到大塊障礙物，把樁擠向一側，發(fā)生偏移、走位；
(3)基礎設計布樁疏密差別過大，加之高密區(qū)沉樁過快過多，土中超空隙水壓力不能及時消散，產(chǎn)生擠土效應，將原先已壓人的樁擠偏斜；
(4)壓樁時，樁身垂直偏差太大，引起樁位置偏斜；
(5)表層土質松弱，樁機行走時，將原先定好的樁位鋼筋或竹扦擠跑，引起樁施工時位置偏差。
3．2．2防治及處理方法
(1)如施工現(xiàn)場地基土軟弱，靜壓樁機可能發(fā)生“陷機”現(xiàn)象，應根據(jù)土質情況采用適當?shù)募庸檀胧绱蛭⑿蛿D密砂樁、井點降水等方法；
(2)管樁施工前，應清除場地內(nèi)的地下障礙物；
(3)對密集群樁區(qū)域的施工，應制定有效的壓樁流水線路，壓樁順序先中間后外圍，根據(jù)基礎設計標高，先深后淺，控制壓樁速度和每日壓樁數(shù)量，日壓樁量8～10根為宜；
(4)應嚴格控制樁身垂直度，壓樁過程中須不斷觀察。如有接樁，應在調(diào)整好上節(jié)的垂直度后，再焊接端板；
(5)軟土地基上放置的樁位，施工過程中應不斷復查、修正，尤其雨天施工時，更要注意。
3．3成樁裂隙和裂斷
3．3．1原因分析
(1)管樁未按照規(guī)范要求吊運、堆放；壓樁施工，起吊吊點位置設置不當，使管樁混凝土產(chǎn)生裂，若裂紋貫通樁截面，則會發(fā)展成裂斷。
(2)直徑在500mm以下管樁，尤其是預應力混凝土薄壁管樁，采用抱壓式靜壓樁機施工，在抱樁器打滑或工作不正常時，過度增加抱樁力，使樁身混凝土受損開裂。
(3)壓樁時樁不垂直，壓入地下一定深度后，再行走靜壓樁機，調(diào)整垂直度，致使樁身彎曲超過規(guī)定，此時強行將樁下壓，樁身內(nèi)產(chǎn)生很大的彎矩，極易使樁身混凝土開裂。
(4)場地淺層地基土軟弱，重載靜壓樁機行走時“陷”擠土，將已施工好的樁擠偏、擠裂甚至擠斷。
(5)樁基礎土方采用機械開挖，挖斗掘土深度控制不當，挖刮到樁頂，使樁身產(chǎn)生裂隙或斷裂。
3．3．2防治及處理方法
(1)管樁吊運、堆放的吊支點應嚴格按要求設置?？稍诠軜哆\輸進場時，在樁身上量定吊支點位置，統(tǒng)一畫上標記，便利工人作業(yè)。
(2)管樁(特別是小直徑樁)應盡可能采用頂壓式靜壓樁機施工。
(3)壓樁前和壓樁過程中應嚴格控制垂直度不超規(guī)范。如壓樁過程中發(fā)生垂直度偏差增加，應弄清楚原因，若無地下障礙而是由土質差異引起的，可采用連續(xù)將垂直的管樁壓入土中一定深度再拔起，再壓入的“預成孔法”來完成壓樁施工。
(4)場地淺層地基承載力應滿足施工要求，不能發(fā)生“陷機”現(xiàn)象。
(5)土方機械開挖深度應嚴格控制，不可超深挖掘，樁頂上0.3～0.5m的覆土宜采用人工清挖。
4、結束語
綜上所述，施工質量控制應遵循系統(tǒng)理論，采用過程控制方法，科學分析各種影響因素的影響機理，采取符合工程實際的、有針對性的預案和措施，嚴格執(zhí)行相關標準、規(guī)范(程)，做好各種實驗、監(jiān)測、檢測工作，嚴格過程控制，避免出現(xiàn)質量事故或隱患，確保樁基礎質量及周圍環(huán)境的安全。隨著靜壓預應力混凝土管樁施工技術的廣泛應用和發(fā)展，以及靜壓預應力混凝土管樁理論研究的進步和工程實踐的不斷積累，靜壓預應力混凝土管樁技術應用水平必將有更大提高。
【參考文獻】
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