1預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的適用范圍
預(yù)應(yīng)力混凝土管樁具有如上優(yōu)點(diǎn)，故在公路、橋梁、港口、碼頭、工業(yè)與民用建筑中得到了廣泛的使用.預(yù)應(yīng)力混凝土管樁主要適用于人工填土、軟土、粘性土、粉土、粉砂、細(xì)砂、中砂為覆蓋層的地區(qū)，持力層一般選為粗砂、礫砂、圓礫、風(fēng)化巖.另外，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在一些特殊的地質(zhì)條件下應(yīng)用時(shí)，曾出現(xiàn)過不少斷樁、裂縫、樁身傾斜等質(zhì)量事故.許多工程技術(shù)人員通過對(duì)這些質(zhì)量事故的原因分析，從反面提出了預(yù)應(yīng)力混凝土管樁不宜采用的場地地質(zhì)條件.如王離[1]通過對(duì)十年來廣東地區(qū)管樁出現(xiàn)的質(zhì)量事故原因分析，列出了以下四種不宜應(yīng)用管樁的地質(zhì)條件：(1)含有較多孤石和障礙物的地層；(2)有不適宜作持力層且管樁又難以貫穿的堅(jiān)硬夾層；(3)基巖上無適合作管樁持力層的石灰?guī)r地區(qū)；(4)從松軟地層突變到特別堅(jiān)硬(N>70)的地層.
2預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的施工工藝
預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的施工方法主要有錘擊法、靜壓法等.選擇何種施工方法要根據(jù)場地條件(周邊環(huán)境、場地大小、地質(zhì)情況)來決定.
2.1錘擊法施工
2.1.1樁錘的選擇
樁錘的選擇是一個(gè)復(fù)雜的問題，需要綜合考慮各方面的因素，徐新躍[2]指出在遵循重錘低擊的前提條件下，主要應(yīng)滿足下列要求：(1)能保證樁的承載力滿足設(shè)計(jì)要求；(2)能順利或基本順利地將樁下沉到設(shè)計(jì)深度；(3)打樁的破損率能控制在1%左右，最多不超過3%；(4)滿足設(shè)計(jì)要求的最后貫入度，貫入度宜控制在20—40mm/10擊；(5)每根樁的總錘擊數(shù)宜在1500擊以內(nèi)，最多不超過2500擊.
2.1.2樁帽、樁墊的選擇
合理選擇樁帽、樁墊是一個(gè)不可忽視的重要環(huán)節(jié)；套在樁頭上的樁帽筒，其內(nèi)徑以大于樁徑2—4cm為宜，深度也不宜太深或太淺，以30—40cm為宜.錘與樁帽間的墊層宜采用豎向硬木或鋼絲繩填滿，厚度為15—20cm；樁帽與樁頂間的墊層宜采用麻袋、紙墊和木夾板等襯墊材料，經(jīng)錘擊壓縮后的厚度宜為120—150mm，同時(shí)應(yīng)經(jīng)常檢查并及時(shí)更換，這對(duì)防止樁頭被擊碎及增強(qiáng)貫入能力都有好處.
2.1.3關(guān)于收錘標(biāo)準(zhǔn)的確定
單樁承載力一經(jīng)確定，如何確定收錘標(biāo)準(zhǔn)，則是使管樁承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求的關(guān)鍵.管樁施打的收錘標(biāo)準(zhǔn)一般包括樁入土深度、樁尖進(jìn)入持力層深度、貫入度、總錘擊數(shù)、最后1m錘擊數(shù)等.陸文軍[3]認(rèn)為應(yīng)以最后三陣貫入度和最后1m錘擊數(shù)為主要控制標(biāo)準(zhǔn).最后1m錘擊數(shù)是保證管樁在持力層的嵌固，而最后三陣貫入度則是保證管樁承載力的定量控制.確定收錘標(biāo)準(zhǔn)時(shí)不應(yīng)硬性規(guī)定樁一定要進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖，或一定要達(dá)到一定的深度、貫入度，滿足一定的錘擊數(shù)等，而應(yīng)視地質(zhì)情況和現(xiàn)場施打的實(shí)際情況確定，能滿足設(shè)計(jì)要求的單樁承載力即可.葉建偉等[4]指出，樁較短時(shí)，由于樁側(cè)阻力較小，主要靠端承受力，故應(yīng)嚴(yán)格控制貫入度；反之，樁較長時(shí)，樁側(cè)阻力增大，樁不易打入，且樁側(cè)阻力較大的條件下，可適當(dāng)放松貫入度的控制，但應(yīng)滿足總錘擊數(shù)，尤其是最后1m錘擊數(shù)的要求.
2.2靜壓法施工
2.2.1機(jī)械選擇
必須根據(jù)工程的地質(zhì)資料和設(shè)計(jì)的單樁承載力要求，合理選擇壓樁機(jī).如果壓樁機(jī)噸位過小，可能出現(xiàn)樁壓不下去的情況；反之如果壓樁機(jī)噸位過大，對(duì)施工場地的要求將提高，特別在新填、耕植土及積水浸泡過的場地施工時(shí)容易發(fā)生陷機(jī)，造成樁位偏移大，樁身垂直度難以控制.壓樁機(jī)的選型一般按1.2—1.5倍管樁極限承載力取值.
2.2.2施工流程
(1)測(cè)量放線定樁位；(2)樁機(jī)就位調(diào)平；(3)將管樁吊入壓樁機(jī)夾持腔；(4)夾持好管樁對(duì)準(zhǔn)樁位調(diào)直底樁；(5)靜壓沉樁到底樁露出地面2.5—3.0m時(shí)，吊入上節(jié)樁與底樁對(duì)齊，夾持上節(jié)樁，將底樁壓到露出地面60—80cm，調(diào)節(jié)上節(jié)樁與底樁對(duì)中；(6)電焊焊接接頭；(7)再靜壓沉樁再接駁，直到需要深度，或達(dá)到設(shè)計(jì)要求壓力值，然后重復(fù)放松，下壓三次以消除回彈；(8)將高出設(shè)計(jì)標(biāo)高的樁頭截去；(9)最后樁機(jī)就位調(diào)平.
2.2.3終壓值的控制
終壓值由設(shè)計(jì)確定，一般摩擦樁以樁長為控制條件：(1)大于21m的端承摩擦樁以樁長為主，終壓對(duì)照；(2)對(duì)于14—21m長的樁，以密實(shí)砂土為持力層時(shí)，應(yīng)以終壓力達(dá)1.8—2倍的設(shè)計(jì)荷載為終壓控制條件，穩(wěn)壓不少于3次，每次1min；(3)對(duì)于長度小于14m的樁，以粘土為持力層時(shí)，應(yīng)以終壓力為終壓控制條件；宜連續(xù)多次復(fù)壓，特別是對(duì)樁長小于
8m短樁，連續(xù)復(fù)壓的次數(shù)應(yīng)適當(dāng)增加.
2.2.4復(fù)壓
靜壓樁的復(fù)壓是指在沉樁達(dá)到預(yù)定的壓樁力后松開夾持，然后重新加力再壓的操作.可以復(fù)壓一次或若干次，并可在預(yù)定的壓樁力作用下穩(wěn)壓一段時(shí)間.復(fù)壓是靜壓樁特有的技術(shù)，也是靜壓樁的優(yōu)勢(shì)之一.靜壓樁施工時(shí)，一般都是用最終壓樁力連續(xù)復(fù)壓2—3次，經(jīng)過復(fù)壓的樁在靜載試驗(yàn)時(shí)沉降顯著減小、承載力增大.
2.3施工控制要點(diǎn)
2.3.1確保樁身垂直
樁身保持垂直，可減少打樁時(shí)因偏心受力而使樁身破壞的機(jī)會(huì)，成樁后的垂直度也能得到保證.在軟土地基上施工要保證樁身垂直，首先要對(duì)場地進(jìn)行認(rèn)真的平整壓實(shí)，避免在施打過程中因震動(dòng)而使樁架產(chǎn)生不均勻沉降，使得樁機(jī)導(dǎo)桿不垂直，第一節(jié)樁即底柱一定要插直，不然后面接上去的樁節(jié)就更斜，如發(fā)現(xiàn)樁身不垂直應(yīng)拔出重打.
2.3.2樁端防水措施
為防止樁端泥巖或頁巖遇水軟化(水沿樁身落至樁尖)，可采用以下措施：(1)樁端與樁尖嚴(yán)格采用全縫焊，焊縫保證一定強(qiáng)度和厚度，并不留縫隙.(2)在樁中間空心處灌入一定量的C25混凝土，待其固結(jié)后在樁端形成約1.0m高的混凝土柱，成樁后可隔絕管中的水流進(jìn)樁底而滲入持力層.
2.3.3焊接要求
焊接鐵件必須保持清潔，由兩個(gè)電焊工在對(duì)稱方向同時(shí)施焊，上下節(jié)樁的中心線偏差不得大于10mm，節(jié)點(diǎn)彎曲點(diǎn)高不得大于1%樁長；焊接層數(shù)不得小于3層，內(nèi)層焊渣必須清理干凈后方能焊外層，焊縫應(yīng)飽滿連續(xù).每道焊接接頭必須超前引弧以免產(chǎn)生缺陷，根部必須焊透.焊接部分不得有凹痕、咬邊、夾渣、裂縫等有害缺陷.表面加強(qiáng)焊縫堆高宜1mm，焊接后應(yīng)進(jìn)行外觀檢查，發(fā)現(xiàn)有缺陷應(yīng)返工修整，同一道焊縫返修次數(shù)不得超過2次.焊完后須冷卻10分鐘，待焊縫冷卻至常溫后再繼續(xù)沉樁(嚴(yán)禁用水冷卻或焊好即壓)，防止高溫的焊縫遇水變脆而被壓壞.
2.3.4連續(xù)沉樁
在預(yù)應(yīng)力管樁的沉樁過程中，樁周圍的土體發(fā)生急速而激烈的擠壓，土中孔隙水壓力急劇上升，土的抗剪強(qiáng)度大大降低，這時(shí)樁身很容易下沉，一旦中途停歇下來，隨著時(shí)間的推移，樁周土體中的孔隙水壓力就逐漸消散，土體發(fā)生固結(jié)，土的抗剪強(qiáng)度逐漸恢復(fù)和提高，這時(shí)要繼續(xù)沉樁就相當(dāng)困難，特別是在較厚的粘土、粉質(zhì)粘土層中幾乎無法繼續(xù)沉樁，所以無論采用錘擊還是靜壓沉樁都應(yīng)盡量避免中途停歇.
2.4減小擠土效應(yīng)的措施
預(yù)應(yīng)力混凝土管樁作為一種擠土樁，在沉樁過程中會(huì)產(chǎn)生擠土效應(yīng).當(dāng)施工場地鄰近建筑物、道路、管線等構(gòu)筑物時(shí)，為了避免因?yàn)槌翗秾?duì)鄰近建筑物、構(gòu)筑物的影響，必須采取措施減小擠土效應(yīng).
2.4.1設(shè)置防擠溝
防擠溝應(yīng)在鄰近周邊道路或管線處設(shè)置，其寬度一般采用1.0—2.0m，溝底標(biāo)高低于保護(hù)對(duì)象基礎(chǔ)底面，根據(jù)工程實(shí)際情況在溝內(nèi)回填砂或其它松散材料.這種方法只能消除土體淺層擠壓作用，對(duì)于減少地面表層的位移效果較好，對(duì)于道路和淺埋管線能起到一定的保護(hù)作用，但無法隔斷深層擠土作用.
2.4.2設(shè)置應(yīng)力釋放孔
應(yīng)力釋放孔設(shè)計(jì)考慮周圍建筑物及道路、管線等分布遠(yuǎn)近、場地內(nèi)工程樁的布置密度等影響因素，布置應(yīng)力釋放孔.應(yīng)力釋放孔應(yīng)填充中粗砂至地面，利用砂性土的強(qiáng)透水性，及時(shí)消散管樁施工過程中產(chǎn)生的超孔隙水壓力.
2.4.3預(yù)鉆孔輔助沉樁
采用先鉆孔取土，再靜力壓樁.預(yù)鉆孔的直徑一般不大于樁徑的2/3，深度不大于樁長的2/3，鉆孔后置入預(yù)制樁體，其防止擠土效應(yīng)效果較明顯.
2.4.4壓樁順序
在軟土地區(qū)打較密集的樁時(shí)，為了避免或減輕打樁時(shí)由于土體的擠壓而發(fā)生移動(dòng)，除了應(yīng)遵循自中間向兩個(gè)方向?qū)ΨQ或向四周、由一側(cè)向單一方向的打樁順序外，尚應(yīng)先根據(jù)地質(zhì)資料，粗略判斷樁的深淺，宜先深后淺，對(duì)不同規(guī)格的樁則宜先大后小，以使土層擠密均勻，避免發(fā)生較大的位移和偏斜.
2.4.5合理安排壓樁進(jìn)度
在軟弱土地基中，沉樁施工速度過快，不但顯著增加超靜孔隙水壓力值，還使鄰近土體因剪切而破壞，增加地基土體變位值，而且擴(kuò)大了超靜孔隙水壓力和地基變位的范圍，因此沉樁速度要合理.
3結(jié)語
預(yù)應(yīng)力混凝土管樁是采用預(yù)應(yīng)力和離心成型技術(shù)生產(chǎn)的新型樁型.由于該樁型具有單樁承載力高、抗彎抗剪性能好、穿透土層能力強(qiáng)、成樁質(zhì)量可靠、施工方便快捷及工程造價(jià)合理等優(yōu)點(diǎn)，故被廣泛應(yīng)用于各類建筑物和構(gòu)筑物的基礎(chǔ)工程.本文對(duì)我國預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工技術(shù)及施工質(zhì)量控制進(jìn)行了研究，旨在對(duì)該樁型在我國的進(jìn)一步應(yīng)用推廣作一些工作.相信隨著廣大工程技術(shù)人員對(duì)該樁型的認(rèn)識(shí)進(jìn)一步加深，施工水平的進(jìn)一步提高，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁將在全國更大范圍內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)效益會(huì)更為顯著.
參考文獻(xiàn)：
[1]王離.預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工技術(shù)現(xiàn)狀[C].全國樁基施工與監(jiān)理學(xué)術(shù)研討會(huì)議論文，杭州，1998.
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[3]陸文軍.關(guān)于管樁應(yīng)用若干問題的探討[J].安徽建筑，2002，(2)：61-62.
[4]葉建偉.深圳機(jī)場航站樓擴(kuò)建預(yù)應(yīng)力混凝土管樁承載力分析[J].工業(yè)建筑，2000，30(1)：73-75.
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