0前言
隨著城市建設(shè)的蓬勃發(fā)展，城市建筑越建越高，特別是大、中城市，由原來的多層結(jié)構(gòu)發(fā)展為小高層、高層結(jié)構(gòu)。隨著層數(shù)越來越多，對(duì)基礎(chǔ)的承載力要求也越來越大。
靜壓預(yù)應(yīng)力樁基礎(chǔ)作為一種新基礎(chǔ)類型，通過靜壓把高強(qiáng)度的預(yù)應(yīng)力管樁擠入土層，預(yù)應(yīng)力管樁依靠和土層的摩擦力通過調(diào)整樁的長度來滿足荷載的需要，達(dá)到保證建筑物的穩(wěn)定。由于管樁通過工廠大批預(yù)制，承載力高、穿透力強(qiáng)、容易檢測(cè)、工程造價(jià)低。靜壓管樁施工具有低噪聲、無振動(dòng)、污染小、施工快等優(yōu)點(diǎn)，因此逐漸為建設(shè)單位、施工單位和設(shè)計(jì)部門所采用。
由淤泥、淤泥質(zhì)土、水下沉積的飽和軟粘土為主組成的軟土在我國南方有廣泛分布，這些土都具有天然含水量高、孔隙比大、透水性差、壓縮性高、承載力低等特點(diǎn)。因此，在軟土地質(zhì)上靜壓管樁施工要保證工程的施工質(zhì)量，必須采取正確的施工方法和進(jìn)行質(zhì)量控制。結(jié)合我們?cè)诿舾こ坦こ痰氖┕?shí)踐，談?wù)勛约旱淖龇?，供廣大施工同行參考。
1工程概況
紹興解放南路名爵府工程位于紹興城南，工程由漢嘉設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司設(shè)計(jì)，紹興天星置業(yè)有限公司開發(fā)，由浙江天工建設(shè)集團(tuán)有限公司施工，本工程建筑面積為68000平方米，框剪結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)6層，本工程基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，直徑為Ø500mm，
單樁豎向承載力為1100KN。
2軟土地基靜壓管樁的施工原理
1、靜壓管樁施工原理
靜壓管樁是通過壓樁機(jī)液壓傳力機(jī)構(gòu)，用壓力機(jī)自重和機(jī)架上的配重提供壓力施壓于樁身上將樁壓入土中的沉樁方法。靜壓管樁沉樁過程中，造成樁尖下原狀土的初應(yīng)力狀態(tài)受到破壞，土體對(duì)樁尖產(chǎn)生相應(yīng)的阻力，隨著樁貫入壓力的增大，當(dāng)樁尖處土體所受壓力超過其抗剪強(qiáng)度時(shí)，土體發(fā)生急劇變化而破壞，樁尖下土體被向下和側(cè)向壓縮擠開。同時(shí)，由于樁體的下沉，樁側(cè)土體在壓力的作用下產(chǎn)生塑性流動(dòng)（粘性土）或擠密側(cè)移和拖帶下沉（砂性土），樁身受到土體強(qiáng)大的法向抗力所引起的樁周摩擦力的抵抗。當(dāng)樁頂?shù)撵o壓力大于沉樁時(shí)的這些抵抗阻力時(shí)樁將繼續(xù)貫入下沉。
2、預(yù)防樁機(jī)下沉的工藝原理
靜壓管樁施工前，我們根據(jù)軟土地基的實(shí)際情況，對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行處理。一般情況下，我們采用對(duì)地基表面整平后進(jìn)行壓實(shí)，然后墊30cm—50cm的塘渣或建筑垃圾墊層，并分層進(jìn)行碾壓。碾壓后的地基作為樁機(jī)的持力層，其承載力應(yīng)大于樁機(jī)接地部分壓強(qiáng)的1.2倍。其工藝原理為：當(dāng)樁機(jī)荷載作用于墊層后，墊層在把荷載傳給軟土層的過程中向四周有一個(gè)擴(kuò)散角。軟土需要的受力面積可通過調(diào)整墊層的厚度來獲得。擴(kuò)散角的大小根據(jù)墊層所用材料的不同而不同。對(duì)碎石、灰土的擴(kuò)散角在200—300左右。樁機(jī)荷載通過墊層傳給軟土層，墊層的厚度根據(jù)作用在墊層底面處土的自重壓力與附加壓力之和不大于軟土的承載力特征值確定，即應(yīng)符合式4.0.3—1要求。
Pcz＋Pz≤faz(4.0.3—1)
式中：Pcz——墊層底面處土的自重壓力（KN/m2）；
Pz——墊層底面處的附加壓力值（KN/m2）；
faz——墊層底面處土層的地基承載力特征值（KN/m2）；
由于我們采用場(chǎng)地全部進(jìn)行處理，墊層的寬度不需計(jì)算。我們僅需計(jì)算出墊層厚度以滿足軟土需要的受力面積，達(dá)到軟土層不被破壞，保證靜壓管樁施工中不會(huì)出現(xiàn)樁機(jī)下沉的目的。
3軟土地基靜壓管樁的施工
3.1施工工藝流程見圖3.1—1
3.2操作要點(diǎn)
3.2.1地基處理
1、場(chǎng)地清理整平
在進(jìn)行樁基施工前，應(yīng)對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整碾壓。場(chǎng)地要求：現(xiàn)場(chǎng)的坡度應(yīng)小于1/100，當(dāng)樁位處的地面有混凝土地坪及舊有建筑物基礎(chǔ)應(yīng)予鑿除。樁機(jī)最小工作半徑：樁位中心距周邊建（構(gòu)）筑物應(yīng)大于1/2壓樁機(jī)寬度+1.0m，且對(duì)建（構(gòu)）筑物應(yīng)有保護(hù)措施。
2、墊層施工
施工前，應(yīng)根據(jù)軟土地基的承載力大小、樁機(jī)的接地壓強(qiáng)和墊層材料的傳力擴(kuò)散角大小，通過施工計(jì)算確定墊層的設(shè)計(jì)厚度。
3.2.2測(cè)量定位
測(cè)量定位前要認(rèn)真復(fù)核設(shè)計(jì)圖紙及設(shè)計(jì)單位交樁點(diǎn)位，將坐標(biāo)控制點(diǎn)、水準(zhǔn)控制點(diǎn)按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置要求布設(shè)在施工現(xiàn)場(chǎng)。將軸線控制點(diǎn)引出6m—8m，做好測(cè)量控制網(wǎng)。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙計(jì)算出各樁位坐標(biāo)，根據(jù)基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)樁位進(jìn)行精確測(cè)放，樁位可打短鋼筋并灑白灰進(jìn)行標(biāo)識(shí)。樁位測(cè)量允許偏差值為：單樁10mm，群樁20mm。
3.2.3樁機(jī)就位
樁機(jī)就位前應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)，確保樁機(jī)的正常運(yùn)行。樁機(jī)通過自身的行走系統(tǒng)移動(dòng)到壓樁位置，將樁機(jī)調(diào)平，并使其夾持器的中心對(duì)正樁位中心。
3.2.4管樁就位
用樁機(jī)上的吊車吊起就近的管樁，管樁在插入樁機(jī)的夾持箱內(nèi)時(shí)，壓樁機(jī)上的司機(jī)應(yīng)配合打開夾持箱的夾口，指揮員指令吊車慢慢把管樁放入夾持箱內(nèi)。當(dāng)管樁下放至地面10cm處停住，夾持器把管樁夾緊，吊車的吊鉤放松。
管樁對(duì)中方法：管樁就位前，在樁位中心打上短鋼筋，根據(jù)樁徑的大小用放線設(shè)備放出相同半徑的白灰線。管樁就位時(shí)，使管樁周邊與白灰線對(duì)齊。
3.2.5壓樁
1、壓好第一節(jié)樁是保證整根壓樁的質(zhì)量關(guān)鍵，定位和垂直度應(yīng)嚴(yán)格控制。壓入時(shí)，先應(yīng)根據(jù)機(jī)上水平儀調(diào)平機(jī)臺(tái)，同時(shí)須在樁機(jī)的正面和側(cè)面分別設(shè)經(jīng)緯儀或吊線錘，監(jiān)控下樁垂直度，樁身垂直度偏差不宜大于0.5%。若樁身垂直度偏大，須拔出已壓入部分，并根據(jù)經(jīng)緯儀指示調(diào)整機(jī)臺(tái)水平度使樁身垂直，同時(shí)記錄此時(shí)機(jī)上水平儀的偏差量作為下次調(diào)平的修正值，再行壓入，并認(rèn)真注意壓樁時(shí)的樁身和壓力表的變化情況，如有異常偏移或傾斜立即分析原因，并采取校正措施，在確認(rèn)壓入方向無異常時(shí)，方可繼續(xù)施壓。
2、應(yīng)合理調(diào)配管節(jié)長度，盡量避免接樁時(shí)樁尖處于或接近持力層，管樁接頭數(shù)不宜超過4個(gè)，同一承臺(tái)樁的接頭位置應(yīng)相互錯(cuò)開。
3、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量員對(duì)壓樁過程進(jìn)行全程測(cè)點(diǎn)測(cè)量，以保證樁的垂直度。
4、樁壓好后樁頭高出地面的部分應(yīng)及時(shí)截除，嚴(yán)禁施工機(jī)械碰撞或?qū)额^用作錨點(diǎn)，送樁遺留的孔洞，應(yīng)立即回填做好覆蓋。否則樁機(jī)行走后地面會(huì)沉陷。
3.2.6接樁
樁接頭采用CO2氣體保護(hù)焊，CO2氣體的純度要求不低于99.5%，否則會(huì)降低焊縫的機(jī)械性能和產(chǎn)生氣孔。焊接時(shí)作業(yè)區(qū)應(yīng)設(shè)置防風(fēng)措施。
1、當(dāng)管樁需要接樁時(shí)，其入土部分樁段的樁頭宜高出地面0.8m—1.0m，便于接樁焊接操作。
2、接樁時(shí)上下節(jié)樁段應(yīng)保持順直，錯(cuò)位偏差不應(yīng)大于2mm.
3、管樁對(duì)接前，上下端板表面應(yīng)用鐵刷子清刷干凈，坡口處應(yīng)刷出金屬光澤。
4、管樁接樁一般為“U”形坡口，可采用JM—56型的φ2或φ215焊絲。焊接時(shí)宜先在坡口圓周上對(duì)稱點(diǎn)焊4點(diǎn)—6點(diǎn)，再分層施焊，施焊宜由2個(gè)焊工對(duì)稱進(jìn)行。
5、焊接層數(shù)不得少于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、焊瘤、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。焊縫應(yīng)連續(xù)飽滿，樁端處間隙采用厚薄適當(dāng)、加工成楔形的鐵片填實(shí)焊牢。
6、盡可能縮短接樁時(shí)間，焊好的樁接頭應(yīng)自然冷卻后才可繼續(xù)壓樁，自然冷卻時(shí)間不宜少于8min，嚴(yán)禁用水冷卻或焊好后立即施壓。焊接接樁應(yīng)按隱蔽工程進(jìn)行驗(yàn)收。
3.2.7送樁
當(dāng)樁頂壓至接近地面需要送樁時(shí)，應(yīng)檢測(cè)出樁的垂直度并檢查樁頂質(zhì)量，合格后立即送樁。采用預(yù)制管進(jìn)行送樁，送樁管的中心與管樁中心線應(yīng)吻合，將送樁管的下口抵住樁頂，使送樁管豎直，再施壓壓樁至設(shè)計(jì)標(biāo)高。
3.2.8終樁
正式壓樁前，根據(jù)不同的樁機(jī)需分別對(duì)不同的樁型進(jìn)行試壓樁，以確定樁的終壓技術(shù)參數(shù)。壓樁時(shí)，應(yīng)以壓樁力作為主要控制指標(biāo)，有效樁長作為參考參數(shù)。
3.2.9截樁.
由于有的工程地質(zhì)情況復(fù)雜，在遇到承壓層為強(qiáng)風(fēng)化巖面起伏變化較大時(shí)，管樁終壓后會(huì)造成上部樁長不一的情況。超過設(shè)計(jì)標(biāo)高的部分應(yīng)進(jìn)行截樁。
樁頭截除應(yīng)采用鋸樁器截割，嚴(yán)禁用大錘橫向敲擊或強(qiáng)行扳拉截樁。樁頂標(biāo)高偏差不得大于10cm。鋸樁器為自制抱箍和電動(dòng)切割機(jī)2個(gè)部分，抱箍為2個(gè)半圓形鋼板通過螺栓連接，鋼板上均布螺栓孔以固定切割機(jī)。進(jìn)行切割工作時(shí)，應(yīng)適量加水并變換幾個(gè)切割方向。
4常見質(zhì)量問題及預(yù)防措施
4.1、樁位的偏移
在靜壓管樁的施工中，最常見的質(zhì)量問題是樁位的偏移，偏移的原因多種多樣，危害較大。
1）、地下障礙物的影響
地下障礙物通常是地下的管網(wǎng)、大石塊、老基礎(chǔ)混凝土塊等，阻礙樁體的下沉。預(yù)防措施：沉樁前，應(yīng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行調(diào)查，清除可能出現(xiàn)的障礙物。
2）、控制點(diǎn)位移導(dǎo)致樁位偏移
軸線控制點(diǎn)的位移往往出現(xiàn)在新開發(fā)區(qū)，這類地區(qū)一般是由菜地或溝、渠、池、塘填平而成，其地基表面承載力較小，承受不了靜壓機(jī)的重量。樁機(jī)在行走的過程中會(huì)擠動(dòng)土壤，導(dǎo)致控制點(diǎn)的移動(dòng)。為了避免樁位移動(dòng)，可采用兩條措施進(jìn)行預(yù)防。（1）樁機(jī)進(jìn)場(chǎng)前，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理，采用增設(shè)墊層達(dá)到滿足樁機(jī)承載力的要求；（2）保護(hù)好控制點(diǎn)，在靜壓機(jī)工作范圍以外5m—10m增設(shè)2—3個(gè)控制點(diǎn)，并在樁機(jī)就位后，重新對(duì)樁位進(jìn)行校正復(fù)核。
3）施工順序不合理引起樁頂位移
在壓樁過程中，有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)已施工的樁產(chǎn)生橫向位移，這一般是因?yàn)闃短?，壓樁時(shí)土壤被擠密破壞并向上隆起，相鄰的樁一起被涌起，并擠向土壤較松的一邊。預(yù)防措施：施工前，必須根據(jù)樁的數(shù)量和分布情況制定出合理的施工順序，采用分段或自中央向邊緣壓樁的施工方法。
4.2、斷樁或斜樁
地形地質(zhì)、設(shè)備狀況、材料質(zhì)量、操作工藝等方面都可能成為斷樁或斜樁的因素。
1）、樁體質(zhì)量差引起的斷樁
樁身在制作的過程中，混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)的要求；局部砂石含泥量大或碎石中有大量碎屑，使樁身局部強(qiáng)度不夠，該處受到夾持的集中荷載會(huì)斷裂。為預(yù)防此類問題的發(fā)生，必須對(duì)預(yù)應(yīng)力管樁的混凝土強(qiáng)度嚴(yán)格控制，嚴(yán)把材料進(jìn)場(chǎng)關(guān)。
2）、操作工藝不當(dāng)造成斷樁
在壓樁過程中，有時(shí)也會(huì)因?yàn)椴僮鞑划?dāng)引起斷樁。如夾樁力過大，送樁過長，截樁時(shí)施工方法不當(dāng)?shù)榷伎赡茉斐蓴鄻?。因此必須提高操作人員的職業(yè)素質(zhì)和操作技能，實(shí)行持證上崗，保證技術(shù)措施的貫徹執(zhí)行，操作方法規(guī)范到位。
3）、接頭質(zhì)量差引起的斷樁
樁的接頭是整根樁的最薄弱處，容易發(fā)生松脫開裂。預(yù)防措施：
?。?）兩節(jié)樁相接時(shí)，必須調(diào)整兩樁的軸心在同一條直線上，當(dāng)樁端不平時(shí)，接頭處的空隙必須用墊鐵墊滿焊牢。
?。?）在焊接時(shí)，必須采取滿焊，焊縫飽滿，以免因兩節(jié)樁的微小空隙在擠壓時(shí)造成脫焊而導(dǎo)致斷樁。
4.3、壓樁時(shí)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求
壓樁時(shí)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求一般有二種情況：
1）樁底尚未到設(shè)計(jì)標(biāo)高，而油壓值已達(dá)到最大工作壓力。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因比較復(fù)雜多樣。（1）樁尖遇到局部較硬的夾砂層或孤石等障礙物；（2）耽擱時(shí)間較長，繼續(xù)壓入時(shí)阻力增加；（3）樁距太密太近，施工順序不合理；（4）地質(zhì)資料不準(zhǔn)確使設(shè)計(jì)值出現(xiàn)偏差。
2）樁已達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，而油壓值未到設(shè)計(jì)工作壓力。這種情況通常是地質(zhì)資料不準(zhǔn)確，應(yīng)提請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)部門拿出處理意見，然后按設(shè)計(jì)進(jìn)行施工。
5結(jié)束語
要保證軟土地基上靜壓管樁的施工質(zhì)量，一是要對(duì)軟土地基進(jìn)行處理，使其具有滿足樁機(jī)荷載需要的承載力；二是要采用正確的施工方案，包括施工順序的確定、施工機(jī)械的選擇和施工方法的正確；三是應(yīng)對(duì)施工中可能產(chǎn)生的質(zhì)量問題進(jìn)行預(yù)防，把施工質(zhì)量隱患消滅在萌芽中。我們?cè)诿舾こ坦こ讨星袑?shí)按以上三個(gè)方面進(jìn)行施工，保證了該工程樁基的施工質(zhì)量和施工進(jìn)度，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
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