近幾十年來，我國公路橋梁建設(shè)取得了巨大成就，橋梁設(shè)計和施工水平已達到或接近國際先進水平，特別是橋梁基礎(chǔ)的設(shè)計和施工在近幾年得到了很大的發(fā)展，PHC樁由于其技術(shù)性能好、綜合經(jīng)濟指標佳、施工文明等優(yōu)點在橋梁、港口碼頭、工業(yè)與民用建筑等工程基礎(chǔ)建設(shè)中得到了迅猛的發(fā)展與應(yīng)用。
1、簡介
高強預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(簡稱PHC樁)是上世紀八十年代我國引進日本、美國等發(fā)達國家的先進生產(chǎn)技術(shù)而研究開發(fā)的一種新型預(yù)制樁，是專業(yè)工廠里采用先張法預(yù)應(yīng)力和離心成型工藝，經(jīng)過蒸壓養(yǎng)護而制成的一種空心圓筒體的等截面構(gòu)件，通過錘擊或靜壓的方法沉入地下作為建(構(gòu))筑物的基礎(chǔ)。PHC管樁混凝土強度等級不應(yīng)低于C80。經(jīng)過近十幾年的實踐發(fā)展，PHC管樁作為高強混凝土水泥制品在我國生產(chǎn)制造已經(jīng)非常成熟，其產(chǎn)品工藝技術(shù)與機械設(shè)備裝備水平先進設(shè)計、施工與檢測方法也日臻完善。
2、PHG管樁優(yōu)點
(1)單樁承載力高：由于采用精心設(shè)計的混凝土配合比并使用超塑化劑，加之應(yīng)用了高速離心成型工藝和二次濕熱養(yǎng)護工藝，PHC樁混凝土抗壓強度大于C80，因此單樁容許承載力高，單位承載力造價低。
(2)對不同地質(zhì)條件和不同沉樁施工工藝的適用性好：PHC樁可采用鉆孔插樁、中掘法、半中掘法等不同沉樁工藝或通過錘擊、靜壓的方法施工，可根據(jù)設(shè)計要求和試樁情況選用不同長度和規(guī)格的單節(jié)靈活配樁，現(xiàn)場焊接，最大限度地減少截樁量。若使用開口樁尖，沉樁過程中內(nèi)腔可進土約2／5樁長，大大減小了擠土效應(yīng)，減輕了對周圍建筑物的擠壓作用。
(2)抗彎、抗拉性能好：由于管樁樁身混凝土強度高，加上使用了高強度、低松馳率的預(yù)應(yīng)力專用鋼筋。使樁身具有較高的有效預(yù)壓力(3-8MPa)，因此PHC管樁具有相當大的抗彎和抗拉能力。
(4)應(yīng)用范圍廣：工廠生產(chǎn)、商品供應(yīng)，可以有不同的規(guī)格，長度供選擇，設(shè)計選用范圍廣，容易布樁，對樁端持力層起伏變化大的地質(zhì)條件適應(yīng)性強。
(5)耐久性好：由于采用了高速離心成型工藝(離心加速度高達30-35g，g為重力加速度)和高溫高壓(壓力1MPa；溫度180℃)蒸汽養(yǎng)護，因此樁身混凝土密實性好(混凝土容重為26kN／m3左右)。其抗?jié)B性、抗硫酸鹽腐蝕性、耐碳化性均優(yōu)于普通混凝土。
(6)質(zhì)量穩(wěn)定可靠：由于采用工廠預(yù)制的生產(chǎn)方式，可利用先進的工藝和設(shè)備，產(chǎn)品質(zhì)量容易控制。
(7)施工速度快，工期短：PHC樁在工廠商品化生產(chǎn)。能按施工要求及時供樁，施工前期準備時間短，一般能縮短工期1-2月。
(8)施工現(xiàn)場文明：施工現(xiàn)場無砂石、水泥，無泥漿污染，對施工現(xiàn)場狹窄的工程特別有利。
(9)經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，PHC管樁在抗震方面具有明顯優(yōu)勢，因此，目前日本樁基礎(chǔ)普遍使用PHC管樁。
(10)PHC樁為中空圓筒體細長混凝土預(yù)制件，樁身耗材較低、單樁造價低。
3、PHC樁施工的問題與應(yīng)對方法
3.1樁機施工終止條件：對純摩擦樁，終止條件應(yīng)以設(shè)計樁長為主要控制條件。實際施工中，當樁長已達設(shè)計要求，而貫入度仍較大時，應(yīng)繼續(xù)錘擊，使貫入度接近控制貫入度。當貫入度已達控制貫入度，而樁長未達到設(shè)計要求時，應(yīng)繼續(xù)錘擊100ram左右(或錘擊30-50擊)，如無異常變化時，即可停錘，或樁進入持力層且最后三次貫入阻力達1.8-2.O倍單樁設(shè)計承載力而累積下沉≤10mm時為停壓控制標準。
3.2沉樁困難，達不到設(shè)計標高
3.2.1主要原因分析：
1.壓樁設(shè)備樁選型不合理，設(shè)備噸位小，能量不足。
2.忽略了樁距過密或壓順序不當，人為形成“封閉”樁，使地基土擠密，強度增加。
3.沒有詳細分析地質(zhì)資料，忽略了淺層雜填土層中的障礙物及中間硬夾層、透鏡體等的存在等情況。
4.樁的接頭較多且焊接質(zhì)量不好或樁端停在硬夾層中進行接樁。
5.壓樁過程中設(shè)備突然出現(xiàn)故障，排除時間過長；或中途突然停電。
6.壓樁時中途停歇時間過長。
7.樁身強度不足，沉樁過程中樁頂、樁身或樁尖破損，被迫停壓。
8.樁就位插入傾斜過大，引起沉樁困難，甚至與鄰樁相撞。
3.2.2相應(yīng)預(yù)防措施：
1.配備合適壓樁設(shè)備，保證設(shè)備有足夠壓人能力。
2.制定合理的壓樁順序及流程，嚴禁形成“封閉”樁。
3.分析地質(zhì)資料，清除淺層障礙物。配足壓重，確保樁能壓穿土層中的硬夾層、透鏡體等。
4.合理選擇樁的搭配，避免在砂質(zhì)粉土、砂土等硬土層中焊接樁，采用3－4臺焊機同時對稱焊接，盡量縮短焊接時間，使樁被快速連續(xù)壓。
5.進場前對設(shè)備進行大修保養(yǎng)，施工時進行例行檢修，確保壓樁施工時設(shè)備正常運行。避開停電時間施工。
6.一根樁應(yīng)連續(xù)壓入，嚴禁中途停歇。
7.嚴把制樁各個環(huán)節(jié)質(zhì)量關(guān)，加強進場樁的質(zhì)量驗收，保證樁的質(zhì)量滿足設(shè)計要求。
8.樁就位插入時如傾斜過大應(yīng)將樁拔出，待清除障礙物后再重新插入，確保壓入樁的垂直度。
3.3樁體破損，影響樁的繼續(xù)下沉
3.3.1主要原因分析
1.由于制樁質(zhì)量不良或運輸堆放過程中支點位置不準確。
2.吊樁時，吊點位置不準確、吊索過短，以及吊樁操作不當。
3.壓樁時，樁頭強度不足或樁頭不平整、送樁桿與樁不同心等所引起的施工偏壓，成局部應(yīng)力集中。
4.送樁階段壓入力過大超過樁頭強度，送樁尺寸過大或傾斜所引起的施工偏壓。
5.樁尖強度不足，地下障礙物或孤塊石沖撞等。
6.壓樁時樁體強度不足，樁單節(jié)長度較長且樁尖進入硬夾層。樁頂沖擊力過大，樁突然下沉，施工偏壓，強力進行偏位矯正，樁的細長比過大，接樁質(zhì)量不良，樁距較小且樁布較密。
3.3.2相應(yīng)預(yù)防措施
1.樁身砼強度達到設(shè)計值70％方可起吊脫模，達到100％方可施工。運樁時，樁體強度應(yīng)滿足設(shè)計施工要求，支點位置正確，上下支點應(yīng)對齊。
2.吊樁時，樁體強度應(yīng)滿足設(shè)計施工要求，支點位置正確，起吊均勻平穩(wěn)，水平吊運采取兩點吊，吊點距樁端0.207L。單點起吊時吊點距樁端0.293L(L為樁長)。起吊過程中應(yīng)防止樁體晃動或其它物體碰撞。
3.使用同樁徑的送樁桿，保持壓頭、送樁桿、樁體在同一軸線上，避免施工偏壓。
4.確保樁的養(yǎng)護期，提高砼強度等級以增強樁體強度。樁頭設(shè)置鋼帽、樁尖設(shè)置鋼樁靴等。
5.根據(jù)地基土性和布樁情況，確定合理的壓樁順序。
6.保證接頭質(zhì)量，用楔型墊鐵填實接頭間隙。提高樁的就位和壓人精度，避免強力矯正。壓入時應(yīng)保證一根樁連續(xù)壓人嚴禁中途停歇。
3.4樁偏移或傾斜過大
3.4.1主要原因分析
1.壓樁機大身(平臺)沒有調(diào)平。
2.壓樁機立柱和大身(平臺)不垂直。
3.就位插入時精度不足
4.相鄰送樁孔的影響。
3.4.2相應(yīng)預(yù)防措施
1.壓樁施工時一定要用頂升油缸將樁機大身(平臺)調(diào)平。
2.壓樁施工前應(yīng)將立柱和大身(平臺)調(diào)至垂直滿足要求。
3.樁插入時對中誤差控制在10mm，并用兩臺經(jīng)緯儀在互相垂直的兩個方向校正其垂直度。
4.送樁孔應(yīng)及時回填。
4、實驗檢測
4.1低應(yīng)變檢測
采用基樁反射波法檢驗樁身結(jié)構(gòu)完整性，其基本原理是：通過在樁頂施加激振信號產(chǎn)生應(yīng)力波，該應(yīng)力波沿樁身傳播過程中，遇到不連續(xù)界面(如蜂窩、夾泥、斷裂、孔洞等缺陷)和樁底面時，將產(chǎn)生反射波的傳播時間、幅值和波形特征，就能判斷樁的完整性。
4.2高應(yīng)變檢測
高應(yīng)變動測法是用重錘沖擊樁頂，使樁周土產(chǎn)生一定的相對位移，實測樁頂?shù)牧退俣鹊臅r程曲線，通過應(yīng)力波理論分析得到樁土體系有關(guān)性狀，用以判斷單樁承載力和樁身質(zhì)量。
4.3靜荷載試驗
通過豎向抗壓靜荷載試驗和豎向抗拔靜荷載試驗，確定PHC樁豎向抗壓和抗拔承載力。
5、結(jié)語
經(jīng)過近十幾年的實踐發(fā)展，PHC管樁的設(shè)計、施工與檢測方法日臻完善，PHC樁技術(shù)性能好，綜合經(jīng)濟指標佳，施工文明、便捷、速度快，在基礎(chǔ)建設(shè)中得到了迅猛發(fā)展與應(yīng)用，受到越來越多的設(shè)計人員和建設(shè)單位的歡迎。相信在未來幾年內(nèi)，在橋梁基礎(chǔ)工程建設(shè)中將會更為廣泛得到應(yīng)用和推廣，特別是在中、小橋、人行天橋及城市立交橋、高架橋基礎(chǔ)中的應(yīng)用前景廣闊，值得推薦。
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