預(yù)應(yīng)力砼大直徑管樁在現(xiàn)階段是一項(xiàng)比較成熟的技術(shù)，按照國(guó)家現(xiàn)行的有關(guān)施工規(guī)范進(jìn)行施工和質(zhì)量控制就可以達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，然而受各種因素的影響，預(yù)應(yīng)力砼大直徑管樁的質(zhì)量未能得到充分的保證?，F(xiàn)結(jié)合深圳西部港區(qū)MCT7#七萬(wàn)噸級(jí)多用途泊位工程預(yù)應(yīng)力砼大直徑管樁的施工，淺談?lì)A(yù)應(yīng)力砼大直徑管樁的質(zhì)量控制及缺陷處理。
一、 工程概況
該工程泊位總長(zhǎng)度348.75米，寬39米。樁基采用ф1400mm后張預(yù)應(yīng)力混凝土大管樁，前后軌道梁下均采用C2雙直樁，其余節(jié)點(diǎn)單根直樁?；鶚洞怪睒O限承載力標(biāo)準(zhǔn)值為11000KN（軌道下）和8000KN（非軌道下）。本次施工的管樁總數(shù)263根。根據(jù)地質(zhì)資料，該工程所在處土層起伏變化劇烈，設(shè)計(jì)基樁以端承力為主，持力層選擇在殘積土底層、風(fēng)化巖表面，樁長(zhǎng)根據(jù)N≥100擊的理論巖面標(biāo)高來確定。
二、 質(zhì)量控制
2.1管樁制作質(zhì)量控制（管樁制作包括管節(jié)生產(chǎn)、養(yǎng)護(hù)、張拉拼接等環(huán)節(jié)。）
2.1.1材料質(zhì)量控制
序號(hào) 材料名稱 指標(biāo)控制 質(zhì)控方法
1 水泥 C525、質(zhì)量穩(wěn)定 按批、按期抽檢、送檢
2 砂 氯離子含量、含鹽量、級(jí)配 按批、按期抽檢
3 碎石 壓碎指標(biāo)、含泥量、粒徑規(guī)格 按批、按期抽檢
4 鋼筋 焊接、冷拉、鋼絞線力學(xué)性能 按型號(hào)規(guī)格檢查出廠質(zhì)保書，按批、按期抽檢、送檢
5 外加擠 性能指標(biāo) 按批抽檢
2.1.2檢查混凝土配合比、計(jì)量和試驗(yàn)記錄；
2.1.3控制混凝土塌落度、攪拌時(shí)間，確?；炷撩軐?shí)，澆注必須連續(xù)進(jìn)行；
2.1.4保證蒸汽養(yǎng)護(hù)時(shí)間，充分養(yǎng)護(hù)。
2.2管節(jié)質(zhì)量控制
2.2.1檢查管節(jié)，外壁不應(yīng)有裂縫，內(nèi)壁由干縮產(chǎn)生的細(xì)微裂縫，其裂縫不得超過0.2mm、深度不應(yīng)大于10mm、長(zhǎng)度不宜超過60mm。
2.2.2管節(jié)混凝土表面密實(shí)，不得出現(xiàn)露筋、空洞和縫隙夾渣等缺陷。
2.2.3管節(jié)表面蜂窩、麻面、砂線等缺陷滿足規(guī)范要求。
2.2.4管節(jié)允許偏差滿足規(guī)范要求。
2.3管節(jié)拼接質(zhì)量控制
2.3.1混凝土強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，且齡期大于14天；
2.3.2管節(jié)端面的浮漿應(yīng)清除并磨平，表面缺陷應(yīng)采用環(huán)氧砂漿修補(bǔ)；預(yù)留孔內(nèi)的浮物雜質(zhì)應(yīng)清洗干凈，孔內(nèi)積水應(yīng)予排除；
2.3.3管節(jié)拼接時(shí)，對(duì)稱的二束鋼絞線應(yīng)同時(shí)張拉，張拉過程中應(yīng)分組同步。樁長(zhǎng)超過40米的，應(yīng)兩端同時(shí)張拉。張拉過程中應(yīng)按要求記錄，張拉預(yù)應(yīng)力的實(shí)測(cè)值與設(shè)計(jì)規(guī)定值的偏差不應(yīng)超過±5%；
2.3.4孔道灌漿應(yīng)密實(shí)飽滿，漿體面積弧度必須符合規(guī)范要求；
2.3.5管節(jié)拼接后允許偏差，檢驗(yàn)數(shù)據(jù)和方法
序號(hào) 檢驗(yàn)項(xiàng)目 允許偏差 檢驗(yàn)單元 檢驗(yàn)方法
1 長(zhǎng)度 ±10mm 每根樁 鋼尺丈量
2 樁頂傾斜 ≤150 每根樁 鋼尺丈量
3 拼縫處彎曲 8mm 每根樁 鋼尺丈量
4 拼縫處 6mm 每根樁 鋼尺丈量
2.2沉樁質(zhì)量控制
2.1.偏位控制
沉樁前，對(duì)測(cè)量控制基線和控制點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量復(fù)核，檢查其精度是否符合規(guī)范要求。每月做好測(cè)量基線的核對(duì)工作。
該工程影響沉樁偏位的因素主要是漲落潮水流、基槽邊坡和地質(zhì)情況的突變等。
在實(shí)施過程中，要求測(cè)量和船上操作人員嚴(yán)格按規(guī)定程序認(rèn)真對(duì)待每一根樁外，有針對(duì)性地采取三條措施：①樁船施打每根樁時(shí)，起錨位布置必須合理；②若下樁過程中發(fā)生跑位，必須拔樁重新定位，作業(yè)人員應(yīng)根據(jù)基槽情況和水流條件，合理選擇提前量；③錘擊過程中，觀測(cè)水流潮位和土層變化對(duì)樁身垂直度、樁位影響，發(fā)現(xiàn)問題在現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)商議處理并總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為沉好下一根樁做好準(zhǔn)備。
由于對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的嚴(yán)格要求，使偏位得到了有效的控制。偏位大于15cm的樁11根，正位率95%，給后續(xù)工程創(chuàng)造了有利的條件。
2.2沉樁控制
工程樁基承載力以端承力為主，設(shè)計(jì)要求樁尖打至強(qiáng)風(fēng)化巖面，采用D125錘沉樁。
管樁沉樁控制標(biāo)準(zhǔn)：采用D125錘三擋能量進(jìn)行連續(xù)沉樁，最后一陣的100mm的平均貫入擊數(shù)不大于4mm/擊，可以停錘；如果樁頂標(biāo)高超過設(shè)計(jì)標(biāo)高2m，且錘擊總數(shù)小于1500錘，則要求最后一陣的平均貫入擊數(shù)不大于3mm/擊。
沉樁過程中為了確保每根樁的停錘標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，監(jiān)理工程師對(duì)每根樁進(jìn)行旁站監(jiān)理，監(jiān)督其錘擊能量是否達(dá)到錘能要求，沉樁記錄是否真實(shí)、可靠，終錘時(shí)必須經(jīng)監(jiān)理工程師確認(rèn)后方可下達(dá)停錘指令，有疑問的樁與設(shè)計(jì)人員商議做高低應(yīng)變檢測(cè)，確保每根沉樁滿足設(shè)計(jì)要求。
三、 質(zhì)量檢查
3.1未施打的管樁質(zhì)量檢查
本工程2005年7、8月份生產(chǎn)的一批管樁共90根，質(zhì)量不穩(wěn)定，經(jīng)委托廣州港灣工程質(zhì)量檢測(cè)中心進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，管樁強(qiáng)度均合格，有50根發(fā)現(xiàn)管樁內(nèi)壁有細(xì)微裂縫。為縱向裂縫、多出在樁頂和樁尖連接處。
通過調(diào)查分析，樁頂部位內(nèi)壁出現(xiàn)裂縫是由于鋼抱箍加工尺寸精度和鋼模內(nèi)壁尺寸精度有差異，有一定的間隙，引起對(duì)樁頂部位激振力的減小，樁頂部位的混凝土強(qiáng)度不如樁身部位混凝土的強(qiáng)度。目前樁型均為C2加強(qiáng)型管樁，張拉應(yīng)力值增加18%，在施工中稍有張拉應(yīng)力不均勻，易在管節(jié)斷面薄弱處產(chǎn)生應(yīng)力集中，致使產(chǎn)生縱向裂縫。
樁尖連接處內(nèi)壁出現(xiàn)的裂縫，產(chǎn)生的原因主要是鋼樁靴法蘭板平面平整度與管節(jié)端面的平整度有一定誤差，在張拉工程中引起局部應(yīng)力集中。施工中只注意管節(jié)端面的平整度，忽視了應(yīng)力傳遞板的精度，致使產(chǎn)生縱向裂縫。
3.2已施打的管樁質(zhì)量檢查
發(fā)現(xiàn)上述裂縫問題后，對(duì)先期已經(jīng)施打的管樁進(jìn)行抽水檢查，發(fā)現(xiàn)5根樁有內(nèi)壁細(xì)微裂縫，特點(diǎn)均為對(duì)稱縱向裂縫、處在管節(jié)接頭端面沿預(yù)留孔位置。8根樁頂外測(cè)有細(xì)微裂縫，長(zhǎng)度小于400mm。
通過調(diào)查分析，由以下因素造成此類裂縫的產(chǎn)生：
3.2.1水上作業(yè)，受風(fēng)浪影響，可能存在有較嚴(yán)重的偏心錘擊情況，造成局部應(yīng)力偏大，在管樁結(jié)構(gòu)薄弱的部位，管節(jié)預(yù)留孔處開裂，尤其是樁頂拼接工程中產(chǎn)生的裂縫隨著長(zhǎng)時(shí)期高能量錘擊而擴(kuò)展延長(zhǎng)下去；
3.2.2錘型選擇過大，一味追求承載力，超規(guī)范提高沉樁標(biāo)準(zhǔn)也是使管樁在沉樁工程中產(chǎn)生裂縫的主要原因；樁錘錘型選擇，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件和單樁極限承載力等情況來選擇合適的錘型和能量檔次，使沉樁即能滿足設(shè)計(jì)承載力、上拔力的要求，又要考慮到錘擊沉樁工程中產(chǎn)生的拉壓應(yīng)力值不能超過混凝土的控制值。
根據(jù)同地區(qū)同類工程ф1400mm大管樁沉樁采用D100錘三擋能量達(dá)到預(yù)期的沉樁效果，而本工程采用D125錘三擋能量比D100錘三擋能量大24%。根據(jù)四航科研所測(cè)試中心動(dòng)測(cè)檢測(cè)采用D125錘三擋錘擊力最大可達(dá)2200T，最大壓應(yīng)力值大37.4Mpa，這種能量值已超過管樁的技術(shù)性能要求，因此錘擊能量過大也可能導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)。
3.3 裂縫的處理方法及改進(jìn)措施
按《港口工程預(yù)應(yīng)力砼大直徑管樁設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》JTJ261-97和《港口工程混凝土粘接修補(bǔ)技術(shù)規(guī)程》JTJ/T271-99等規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)處理。
3.3.1對(duì)未施工的管樁裂縫的處理
序號(hào) 裂縫寬度（主控項(xiàng)） 裂縫深度（參考項(xiàng)） 修復(fù)方案 檢查驗(yàn)收方法
1 B≤0.2mm H≤10mm 采用賽柏斯拌合物進(jìn)行裂縫表面封閉和滲透空隙，填充縱向裂縫加強(qiáng)混凝土粘接。 對(duì)修復(fù)表面用放大鏡觀察
2 0.2mm＜B≤0.5mm 10mm＜H≤40mm 切鑿深45mm的V型槽，清除表面，用丙酮擦洗混凝土切鑿斷面，填充環(huán)氧砂漿 原材料符號(hào)要求；工序符合要求；修復(fù)后表面無(wú)異常，無(wú)縫隙；每工班做一組試件，48小時(shí)試壓，抗壓度不小于60Mpa。
如H＞40mm，采用注漿法。打磨裂縫表面，用細(xì)毛刷清理干凈；沿裂縫走向埋設(shè)注漿嘴@200mm；封閉裂縫；注漿（漿液按100環(huán)氧樹脂：30比利時(shí)DENEPOX40注漿材料配制）；鏟除注漿嘴。 原材料符號(hào)要求；工序符合要求；修復(fù)后表面無(wú)異常，無(wú)縫隙；
3 0.5mm＜B≤0.8mm 40mm＜H≤50mm 采用注漿法。打磨裂縫表面，用細(xì)毛刷清理干凈；沿裂縫走向埋設(shè)注漿嘴@200mm；封閉裂縫；注漿（漿液按100環(huán)氧樹脂：30比利時(shí)DENEPOX40注漿材料配制）；鏟除注漿嘴。再在裂縫區(qū)管樁外壁粘貼一層碳纖維布。 原材料符號(hào)要求；工序符合要求；修復(fù)后表面無(wú)異常，無(wú)縫隙；
4 B＞0.8mm 報(bào)廢處理
3.3.2對(duì)已經(jīng)施工的樁A、F列設(shè)計(jì)大管樁嵌入樁帽119cm，B、C、D、E列設(shè)計(jì)大管樁嵌入樁帽130cm。對(duì)內(nèi)壁裂縫位置高于樁芯混凝土底標(biāo)高0.21m，則不需做處理；對(duì)內(nèi)壁裂縫位置低于樁芯混凝土底標(biāo)高0.21m，則需降低樁芯混凝土底標(biāo)高；對(duì)樁頂外壁裂縫位置高于樁帽混凝土底標(biāo)高1.61m，則不需做處理；對(duì)樁頂外壁裂縫位置低于樁帽混凝土底標(biāo)高1.61m，則需降低樁帽混凝土底標(biāo)高。
3.3.3建議取消鋼箍，采用混凝土摻鋼纖維或者在普通管節(jié)兩端面30cm范圍內(nèi)，包裹2層碳纖維布提高樁頂節(jié)的耐錘擊性能。但在設(shè)計(jì)修改之前，嚴(yán)格控制鋼箍外型尺寸和鋼模內(nèi)側(cè)尺寸的配合，保證砼的激振力符合成型工藝的要求。
3.3.4建議修正沉樁標(biāo)準(zhǔn)停錘標(biāo)準(zhǔn)。
3.3.5對(duì)剩余的管節(jié)，生產(chǎn)時(shí)摻用聚丙烯網(wǎng)狀纖維，以抵抗和減少管節(jié)或管樁的內(nèi)壁產(chǎn)生干縮裂縫；
3.3.6加強(qiáng)對(duì)管樁拼接端夾板的堅(jiān)持控制，特別是鋼樁靴進(jìn)入場(chǎng)地，對(duì)法蘭板平整度的檢查標(biāo)準(zhǔn)要和管節(jié)端面一致，避免拼接過程中應(yīng)力集中而產(chǎn)生縱向裂縫；
3.3.7編制裂縫檢查表，指定專人負(fù)責(zé)檢查管樁拼接前后及裝船前的裂縫檢查，杜絕不合格樁出廠。
3.3.8全面檢查管樁生產(chǎn)的質(zhì)量保證體系。
四、質(zhì)量檢測(cè)
該工程的樁基委托廣州港灣工程質(zhì)量檢測(cè)中心進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。
4.1該工程選21根樁做了高應(yīng)變動(dòng)測(cè)試驗(yàn)，占總樁數(shù)7.9%。測(cè)試樁主要選擇貫入度大、錘擊數(shù)少、入土較淺和修補(bǔ)處理過的管樁。其中5根樁檢測(cè)了恢復(fù)系數(shù)，其恢復(fù)系數(shù)的平均值為1.32，由此推算所有樁動(dòng)測(cè)試驗(yàn)的承載力均滿足設(shè)計(jì)承載力的要求；
4.2分批次共對(duì)60根樁進(jìn)行了低應(yīng)變動(dòng)測(cè)，占總樁數(shù)22.8%。測(cè)試樁主要選擇錘擊數(shù)高和修補(bǔ)處理過的管樁，均勻分布在各個(gè)結(jié)構(gòu)段中。結(jié)果13-C6為Ⅱ類合格樁，其余為Ⅰ類合格樁。沒發(fā)現(xiàn)樁身裂縫，樁頭破損現(xiàn)象。
4.3該工程抽水進(jìn)行樁內(nèi)壁檢查47根樁，重點(diǎn)抽查有缺陷修復(fù)過的管樁，除3.2條的8根樁以外，其他管樁未發(fā)現(xiàn)異常。
五、 結(jié)論
預(yù)應(yīng)力砼大直徑管樁從制作到施打，環(huán)節(jié)多，每一個(gè)環(huán)節(jié)都存在很多可能影響管樁質(zhì)量的因素，建立各層次的質(zhì)量保證體系，業(yè)主、設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)理各負(fù)其責(zé)，預(yù)應(yīng)力砼大直徑管樁的質(zhì)量是可以得到保證的。
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