預(yù)應(yīng)力混凝土管樁是采用工廠化生產(chǎn)的一種等截面空心圓筒型的混疑土預(yù)制構(gòu)件。根據(jù)混凝土強度及壁厚分為PC、PHC（高強）、PT（薄壁）3種類型，其中以PHC樁應(yīng)用最為廣泛，其結(jié)構(gòu)圖見圖1。PHC管樁施工工藝主要有錘擊法和靜壓法兩種。近幾年來，隨著大噸位（8000kN）的液壓壓樁機的問世和靜壓沉樁施工工藝的完善，靜壓法正在逐步取代錘擊法施工工藝。下文就PHC靜壓管樁在工程應(yīng)用中遇到的一些問題進(jìn)行討論，并提出解決措施。
1適用范圍
PHC靜壓管樁適用于各類建筑物的低承臺樁基礎(chǔ)，如工業(yè)與民用建筑、鐵路橋梁、機場、港口碼頭、水利及市政工程等；適用于一般粘性土及回填土、淤泥和淤泥質(zhì)土、粉（砂）性土、非自重濕陷性黃土質(zhì)以及強風(fēng)化（全風(fēng)化）的巖層、堅硬的碎石土層和砂土層中，并且不受地下水位高低的影響；在對環(huán)保要求較高的地區(qū)，特別是在城市和居民區(qū)的新建和改造工程施工中尤其適用。管樁有一定的擠土效應(yīng)，對附近建筑物及地下管線有一定的影響，所以，在貼近建筑物的位置，不適宜管樁施工；由于靜壓機械自重較大，要求施工場地平整，對場地土地耐力要求高（要求場地表層土壓強≥120kPa），也不適宜用在地下障礙物較多、深層土質(zhì)內(nèi)存在孤石以及地下巖面坡度太陡的土層中。
2管樁樁身承載力設(shè)計值
(1)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁樁身橫截面承載力F
F=(Rc一σpc)•A(1)
式中；Rc為管樁離心混凝土抗壓強度(MPa)；σpc為管樁混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力(MPa)；A為管樁樁身橫截面面積(mm?2)。
(2)管樁樁身結(jié)構(gòu)豎向承載力設(shè)計值Fp
FP=AR＇cψc(2)
式中R＇c為混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值(MPa)；ψc為工作條件系數(shù)，取ψc=0.70
(3)管樁樁身結(jié)構(gòu)對應(yīng)的單樁豎向承載力最大特征值Fa
Fa=Fp/1.35（3）
管樁外徑與壁厚不同的管樁單樁，混凝土強度等級不同，其單樁設(shè)計承載力也不同，如表1所示。
3終壓標(biāo)準(zhǔn)和終壓力
終壓標(biāo)準(zhǔn)的確定應(yīng)根據(jù)試沉樁情況，樁端持力層及沉樁壓力等因素，并結(jié)合鄰近工程沉樁經(jīng)驗，由勘察，設(shè)計，施工監(jiān)理等有關(guān)單位共同商定。一般樁端持力層為堅硬、硬塑的粘性土，或風(fēng)化巖時，以終壓力控制為主，樁端進(jìn)入持力層深度控制為輔；樁端持力層為一般土層，或標(biāo)準(zhǔn)貫入度較小時以樁長控制為主，終壓力控制為輔。通常終壓力達(dá)到設(shè)計要求后，必須持荷穩(wěn)定，若不能穩(wěn)定，必須再持荷，一直到持荷穩(wěn)定為止。可采用兩種持荷方式：1持荷5分鐘；2二次持荷每次2分鐘，間隔5分鐘，穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為壓力值不降低。
沉樁不能以抬起樁架作為控制標(biāo)準(zhǔn)，因為樁身在抬架中會失穩(wěn)、折斷、開裂，所以施工過程中嚴(yán)禁抬架，應(yīng)通過油壓表的工作壓力控制最終壓樁力。對于靜壓沉樁施工，終壓力的確定是一個極其重要的問題。終壓力過大容易把樁壓壞，且可能造成樁長已經(jīng)達(dá)到設(shè)計要求，而終壓力還沒達(dá)到設(shè)計要求，要加樁長，造成不必要的浪費；終壓力過小，則無法達(dá)到合理的持力層，或單樁豎向承載力值不能滿足設(shè)計要求，安全合理的終壓力既可以保證樁身不受破壞，又可確保樁端嵌固在合適的持力層。實際工程應(yīng)在現(xiàn)場試沉樁時，根據(jù)樁端持力層情況確定。通常終壓力取單樁豎向承載力特征值113～21倍，終壓力還應(yīng)不超過單樁豎向承載力極限值的0.95。當(dāng)樁端持力層較堅硬時，終壓力取大值，樁端持力層為粘性土強風(fēng)化巖等這樣具有后期固結(jié)特性的土層時，終壓力取小值。但在實際工程中往往會遇到樁長已經(jīng)達(dá)到設(shè)計要求，而終壓力卻達(dá)不到設(shè)計要求，在這種情況下要根據(jù)樁端持力層情況做具體分析，一味加大樁長是不經(jīng)濟，也是不必要的。如果樁端持力層是中風(fēng)化花崗巖或者卵石層，通常終壓力比較容易達(dá)到設(shè)計要求，如果樁端持力層是殘積粘土或者強風(fēng)化花崗巖，那么終壓力可以減小送樁到設(shè)計標(biāo)高后，停壓2～3h后再復(fù)壓。因為樁下沉?xí)r，樁尖土體沖剪破壞，產(chǎn)生了超孔隙水壓力，擾動了土體結(jié)構(gòu)，使樁周土體抗剪強度降低，粘性土發(fā)生稠化，粉土、砂土發(fā)生軟化。一旦停止沉樁，隨著時間的推移超孔隙水壓力逐漸消散，樁端持力層及樁周土的固結(jié)，一般壓樁力就會大幅度升高，有時甚至停壓0.5h后再復(fù)壓，壓樁力就會大大升高。
如大學(xué)城某大學(xué)的一綜合樓，PHC500-125的管樁，樁端持力層為殘積粘土，樁長大約為30～40m，單樁豎向承載力特征值取2500kN，現(xiàn)場試沉樁時，要求終壓力取5000kN，但實際沉樁過程中有一部分樁長已經(jīng)達(dá)到設(shè)計要求，而壓樁力達(dá)不到設(shè)計要求，只有3000kN左右，只達(dá)到單樁豎向承載力特征值1.2倍，筆者要求施工單位停壓2h后再復(fù)壓，所有復(fù)壓的樁，終壓力均達(dá)到設(shè)計要求，經(jīng)靜載試驗，經(jīng)復(fù)壓的樁和終壓力一次就達(dá)到要求的樁，單樁豎向承載力都能滿足設(shè)計要求。為甲方節(jié)約了投資，也節(jié)約了能源。施工單位根據(jù)復(fù)壓情況，縮短了停壓的時間，有的樁停壓半小時后再復(fù)壓，終壓力就達(dá)到設(shè)計要求。
這里特別強調(diào)，對于短樁，因為樁側(cè)摩阻力所占的比例較小，樁端阻力所占的比例較大，終壓力的控制就顯得特別重要，因此，對于短樁，在沉樁時，還是應(yīng)以終壓力控制為主，且此時持荷穩(wěn)定也顯得更重要。
4斷樁的原因及解決辦法
實際工程中引起斷樁的主要原因有以下幾點：
1)基坑開挖沒有按要求施工一次挖到底，沒有分層開挖，開挖順序沒有合理安排，這樣都會對管樁產(chǎn)生水平推力，引起樁身開裂，甚至斷樁。某醫(yī)院病房大樓，就因基坑開挖不當(dāng)，引起大量斷樁，設(shè)計總樁數(shù)300多根，動測檢驗結(jié)果，三四類樁就超過100根，接樁不僅大大增加工程造價，還嚴(yán)重延誤了工期。因此基坑開挖前一定要預(yù)先做好合理的施工方案，確定土方開挖順序。施工過程應(yīng)嚴(yán)格按施工方案要求施工，分層按順序開挖，且嚴(yán)禁邊沉樁邊開挖，并應(yīng)注意挖土機械和運土車輛在基坑中對樁的擠推作用，影響樁身質(zhì)量。基坑開挖后發(fā)現(xiàn)斷樁時，無法再進(jìn)行補樁，這樣通常按挖孔樁接樁，若斷樁位置在較淺的地方，接樁相對簡單；若斷樁位置在較深的地方，接樁不僅耗時，施工難度也很大，因此從施工方案起，就要嚴(yán)格要求。
2)沉樁現(xiàn)場存在松散的表層填土，或表層土被積水浸泡過，靜壓樁機噸位較大，在這樣的場地上行走，容易對表層土產(chǎn)生擠壓，導(dǎo)致樁身傾斜斷裂，大學(xué)城某大學(xué)的一實驗樓，施工現(xiàn)場存在一部分新填土，并且新填土沒有按照設(shè)計要求進(jìn)行有效的碾壓，結(jié)果靜壓樁機發(fā)生陷機，傾斜，沉樁結(jié)束后，經(jīng)動測檢驗，在新填土范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一部分三類樁。因此施工前一定要先對這樣的場地進(jìn)行加固處理，保證表層填土的密實度，使靜壓樁機能穩(wěn)定行走。表層松散填土可以通過壓實，或采用碎石鋪墊等措施來處理。
3)沒有合理安排沉樁順序和沉樁速率，因為預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁具有擠土效應(yīng)，一定要嚴(yán)格按照先中間后兩邊、先長后短、先深后淺、先密集樁后稀疏樁、先大后小、先高層后裙房這樣的沉樁順序施工，以盡量減少擠土效應(yīng)。一般情況下，每天沉樁控制在8～12根，沉樁速度過快超孔隙水壓力將會對已施工的樁產(chǎn)生較大的水平壓力或上浮力，導(dǎo)致樁身傾斜偏位，甚至斷樁。
4)沉樁過程沒有嚴(yán)格控制樁身的垂直度，導(dǎo)致樁身傾斜，甚至斷樁，嚴(yán)重影響樁基礎(chǔ)承載能力，帶來較大的經(jīng)濟損失，因此施工前一定要認(rèn)真校核樁定位和樁身的垂直度。
5)管樁接頭沒有按規(guī)范要求施工，上下節(jié)樁沒有對齊不在一直線上；或是連接件不平，有較大的間隙，造成焊接不牢、焊縫不連續(xù)、不飽滿，這樣都會在接頭處產(chǎn)生應(yīng)力集中而破壞連接，因此一定要重視接頭的施工，千萬不能掉以輕心。
6)地質(zhì)情況復(fù)雜。施工場地內(nèi)有孤石、舊基礎(chǔ)等，樁入土后樁尖容易被擠向一側(cè)；或是場地上軟下硬，軟硬突變，這樣管樁到硬層時，貫入度突然變小，樁身反彈劇烈，樁身容易斷裂，因此施工前一定要先探清地質(zhì)情況，對淺部的孤石、舊基礎(chǔ)等這樣的障礙物，應(yīng)在施工前清理干凈，對軟硬突變處，要控制沉樁速度，一旦發(fā)現(xiàn)異常，及時采取措施補救。
5樁尖的選擇和樁端持力層遇水軟化問題
預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁常使用鋼樁尖，主要有封口十字型、封口圓錐型及開口平底型三種類型，要根據(jù)樁尖所要穿越的土層及樁端持力層情況選擇適當(dāng)?shù)臉都猓话愎こ虄?yōu)先采用封口十字型，因為它加工容易、價格低、破巖能力強，但穿越砂層時，圓錐型和開口平底型較好。
樁端持力層若為遇水軟化土層，沉樁后持力層可能進(jìn)水，設(shè)計可采取以下措施：
1)首節(jié)管樁用封閉混凝土樁尖；
2)采用封口型樁尖，焊縫要連續(xù)飽滿，不滲水；
3)在終樁后立即往樁孔內(nèi)灌注高度不小于1500的C20混凝土。
6結(jié)束語
預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)工程質(zhì)量主要取決于兩個方面：一是管樁本身制作質(zhì)量，二是壓樁施工質(zhì)量只要嚴(yán)格把握住管樁進(jìn)場質(zhì)量關(guān)，遵守壓樁施工操作規(guī)程，精心施工，就一定能夠減少和避免出現(xiàn)工程質(zhì)量問題，確保工程進(jìn)度和質(zhì)量。
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