1PHC管樁概述
1.1PHC管樁簡述
預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁(簡稱PHC管樁)，目前在施工中主要采取靜壓沉樁及錘擊沉樁兩種方法，且靜壓沉樁最為多見。靜壓沉樁是依靠靜壓樁機(jī)的質(zhì)量和配重，采用全液壓夾持樁身向下施加壓力以克服樁的摩阻力及樁端土阻力，將PHC管樁壓入至設(shè)計(jì)標(biāo)高或達(dá)到設(shè)計(jì)靜壓荷載值，使其滿足設(shè)計(jì)承載力的要求。
1.2PHC管樁承載機(jī)理
靜壓PHC管樁在靜壓力作用下沉入地基土中，樁側(cè)表面與樁周土體的摩擦力屬于非常小的滑動摩擦力，且在同一土層中基本不變，壓樁阻力隨樁端土體的軟硬程度而波動。
靜壓樁沉樁穿越的土層一般為含水量較高，孔隙比較大的軟弱松散土層。當(dāng)靜壓樁垂直受力下沉?xí)r，樁尖直接使土體產(chǎn)生沖剪破壞，同時(shí)樁周土體也產(chǎn)生剪切擠壓破壞，孔隙水受此沖剪擠壓作用形成不均勻水頭，產(chǎn)生了超孔隙水壓力，擾動了土體結(jié)構(gòu)，使得樁周的一倍樁徑范圍內(nèi)的土體抗剪強(qiáng)度降低，黏性土發(fā)生稠化，粉土、砂土發(fā)生軟化。壓樁一旦終止，隨著時(shí)間的推移，超孔隙水壓力會逐漸消散，樁周土體固結(jié)，土的抗剪強(qiáng)度逐漸恢復(fù)，甚至超過其原始強(qiáng)度。土體完全恢復(fù)后，原來施工下沉?xí)r樁側(cè)滑動摩阻力變成承載時(shí)的靜摩阻力，靜壓樁才獲得工程上所需要的所謂極限承載力。
如果樁身長且樁周土體摩阻力的恢復(fù)值又大，則該靜壓樁的極限承載力將大于施工終壓力；如果樁身很短，樁側(cè)提供的側(cè)摩阻力小，則樁的極限承載力小于樁的終壓力。
2工程案例
2.1工程概況
某工程擬建工程主樓26～33層，裙樓為8層，主樓基礎(chǔ)采用φ600PHC管樁，要求單樁承載力特征值Ra≥2500，裙樓基礎(chǔ)采用φ400PHC管樁，要求單樁承載力特征值Ra≥1800。樁端持力層為⑦粉砂，樁端進(jìn)入持力層不小于1.5m。場區(qū)地下水為淺部潛水和賦存于場區(qū)⑦層粉砂土中的承壓水，地下水對混凝土無腐蝕性。
2.2PHC管樁承載力檢測
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對本工程似φ400和φ600PHC管樁分別選取了4根樁進(jìn)行承載性能的試驗(yàn)檢測。
φ400mm管樁試驗(yàn)樁按照低應(yīng)變、高應(yīng)變、靜載順序進(jìn)行檢測，前后低應(yīng)變檢測反映4根樁均為I類樁。高應(yīng)變測試承載力數(shù)據(jù)均超過4000kN，其靜載試驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)見表1。
表1400mm管樁靜載試驗(yàn)結(jié)果
編號 試驗(yàn)最大荷載
/kN 沉降
/ram 承載力極限值/kN 沉降
/mm 殘余變形/mm
?、?span id="l1zhhbx" class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"> 3900 65.32 3650 17.58 2.34
Ⅱ 3900 70.45 3650 15.64 2.65
?、?span id="1fzvdzn" class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"> 3900 59.75 3650 16.27 2.22
?、?span id="lh1f1rt" class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"> 3900 66.84 3650 18.12 2.83
φ600mm管樁試樁也按照低應(yīng)變、高應(yīng)變、靜載的順序進(jìn)行檢測，前后低應(yīng)變檢測反映4根樁均為I類樁。高應(yīng)變測試承載力數(shù)據(jù)均超過5500kN，其靜載試驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)見表2：
表2φ600mm管樁靜載試驗(yàn)結(jié)果
編號 試驗(yàn)最大荷載
/kN 沉降
/rfn 承載力極限值/kN 沉降
/mm 殘余變形/ram
?、?span id="vtp119f" class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"> 5350 70.47 5100 15.35 2.13
?、?span id="xtp11xd" class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"> 5350 72.52 5100 14.22 2.47
Ⅲ 5350 73.08 5100 15.82 2.30
?、?span id="z9zv11j" class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"> 5350 68.34 5100 16.03 2.64
從以上試驗(yàn)結(jié)果看出，PHC管樁承載力滿足工程設(shè)計(jì)要求，且殘余變形量也較小。
3PHC靜壓施工要點(diǎn)
3.1PHC管樁的施工工藝
(1)要做好工人和班組的三級安全教育和質(zhì)量、安全技術(shù)交底，定期檢查打樁設(shè)備，打樁用鋼絲繩出現(xiàn)有斷絲的必須更換，要規(guī)范臨時(shí)用電，嚴(yán)禁隨地拖移。
(2)放樣定位。最好采用全站儀定樁位，并且用木樁或300mm長的細(xì)鋼筋做標(biāo)記，并在打完每一條樁后復(fù)測。
(3)壓樁機(jī)就位時(shí)，應(yīng)對準(zhǔn)樁位，啟動平臺支腿油缸，校正平臺處于水平狀態(tài)，啟動門架支持油缸，使門架作微傾15°，以便吊管樁。
(4)打樁順序：應(yīng)綜合考慮下列原則后確定：若樁密集且離建筑物較遠(yuǎn)，宜從中間向四周進(jìn)行；若樁密集兩端距建筑物較遠(yuǎn)，宜從中間向兩端進(jìn)行；若樁較密集且一側(cè)靠近建筑物，宜從毗鄰一側(cè)由近及遠(yuǎn)進(jìn)行；若持力層埋深或樁的入土深度差別較大，宜先打長樁后打短樁；當(dāng)樁的規(guī)格不同時(shí)，先打大樁后打小樁；當(dāng)有30根以上大承臺時(shí)，先打打承臺后打小承臺；樁距小于3倍樁徑，應(yīng)進(jìn)行跳打。
(5)遇下列情況之一應(yīng)暫停打樁作業(yè)，并及時(shí)與設(shè)計(jì)院處理：實(shí)際樁長與設(shè)計(jì)樁長相差較大，樁入土深度不足10m；樁身砼出現(xiàn)裂縫或破碎，土中樁身出現(xiàn)崩裂下沉；地面明顯隆起、附近房屋及市政開裂受損，鄰樁上浮或樁頭移位。
(6)容許偏差：樁中心位置容許偏差為：單排或雙排樁條樁基軸線方向?yàn)?50mm，垂直軸線方向?yàn)?00mm；承臺樁數(shù)：2～4根為100mm，5～6根周邊樁為100mm，中間樁為d/3或150mm中取大值，多于16根周邊樁為150mm，中間樁為d/2；單柱下單樁為80mm。
(7)吊樁定位：調(diào)整垂直度。先拴好吊樁用的鋼絲繩及索具，啟動吊車吊樁，管樁在施工中起吊，可采用一點(diǎn)法(位置距樁頭0.29L處)，使樁尖垂直對準(zhǔn)樁位中心，微微啟動壓樁油缸，當(dāng)樁入士至50cm時(shí)，啟動壓樁油缸，進(jìn)入壓樁狀態(tài)。
(8)打樁垂直度控制在規(guī)范規(guī)定1%以內(nèi)，以免出現(xiàn)斷樁或樁頭爆裂。
(9)壓樁：啟動壓樁油缸，把樁徐徐壓下，控制施壓進(jìn)度，一般不超過2.0m/min，貫入度必須達(dá)到設(shè)計(jì)值(控制樁的貫入度依據(jù)是設(shè)計(jì)圖紙及相關(guān)的規(guī)范規(guī)定要求，控制最后三陣貫入度以每陣不超過3cm為質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)并且須持荷穩(wěn)定5分鐘以上)。
(10)接樁。采用焊接法接樁，接樁前應(yīng)將端板及樁套箍端板坡口處表面的銹蝕清除干凈，表面呈金屬光澤后方可焊接，接樁一般在距離地面1.0m左右進(jìn)行，上、下兩塊端板軸向錯位量應(yīng)小2mm，坡口根部間隙應(yīng)小于4mm，焊條選用E43型，焊接道數(shù)不少于3道，焊縫應(yīng)滿焊，確保焊縫高度不少于5mm。上下兩節(jié)樁如有間隙應(yīng)用楔形鐵片全部墊實(shí)焊牢。接樁處焊縫應(yīng)自然冷卻8min以上方可沉樁。
(11)送樁。如果樁頂接近地面，而壓樁力尚未達(dá)到規(guī)定值，可以按要求送樁。
(12)收樁及施工記錄。終壓值達(dá)到設(shè)計(jì)要求后才能收樁，所有抗壓樁需穩(wěn)壓3次以上，每次穩(wěn)壓時(shí)間3S。壓樁時(shí)認(rèn)真做好人土深度、壓力、隱蔽記錄等原始記錄。
(13)截樁：已打好露出地面的樁管在移機(jī)前應(yīng)用鋸樁機(jī)截割，嚴(yán)禁強(qiáng)行扳斷。
3.2PHC管樁施工存在的局限及處理措施
3.2.1樁身傾斜引起樁身傾斜的原因較多，一般有靜壓樁機(jī)機(jī)械陳舊；樁機(jī)基礎(chǔ)不平整或過于堅(jiān)硬；樁身不垂直；接樁時(shí)樁身與樁帽不在同一直線上；施工順序不當(dāng)?shù)取ｈb于以上原因，靜壓PHC管樁施工中：(1)樁機(jī)施工前機(jī)械設(shè)備應(yīng)無缺陷。施工場地平整堅(jiān)硬。(2)嚴(yán)格控制樁身垂直度，第一節(jié)樁應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)控，垂直度偏差不得超過樁長的0.5%，樁帽、樁身及送樁桿應(yīng)在同一直線上，沉樁時(shí)宜設(shè)置經(jīng)緯儀，從兩個(gè)方向上進(jìn)行校準(zhǔn)。(3)盡量減少接樁，預(yù)制管樁接頭不宜超過3個(gè)，接樁宜在樁尖進(jìn)入硬土層后進(jìn)行。(4)制定合理的施工順序，樁基施工后的孔洞應(yīng)及時(shí)回填，施工過程中加強(qiáng)對垂直度的控制。遇到障礙物時(shí)應(yīng)及時(shí)排除后再進(jìn)行沉樁，沉樁時(shí)發(fā)現(xiàn)不垂直應(yīng)及時(shí)糾正，必要時(shí)應(yīng)把樁拔出重打。樁壓入一定深度后，不宜采用移動機(jī)架進(jìn)行校正，以免發(fā)生斷樁。
(5)采用預(yù)鉆孔法時(shí)，嚴(yán)格控制鉆孔垂直度。合理布置樁位，樁與樁的中心距不小于3倍樁徑。(6)樁基施工后應(yīng)在停歇后再進(jìn)行基坑開挖施工，基坑開挖應(yīng)分層均勻進(jìn)行，加強(qiáng)維護(hù)措施。
3.2.2樁身破壞施工過程中由于斜樁現(xiàn)象的出現(xiàn)，送樁桿不平整導(dǎo)致樁端應(yīng)力集中，使樁帽滑落或樁頭爆裂、樁機(jī)施工壓力值超標(biāo)；樁機(jī)施工過程中移動機(jī)架進(jìn)行校正樁位、樁身垂直度，導(dǎo)致樁身斷裂；施工結(jié)束后人工鑿樁不規(guī)范和不合理的土方開挖；樁身材料質(zhì)量等。鑒于以上原因，靜壓PHC管樁施工中：(1)選用合理有效的施工方法，控制樁身的垂直度，避免斜樁的發(fā)生；(2)控制樁機(jī)終止條件，對純摩擦樁，終止條件宜以設(shè)計(jì)樁長為控制條件；端承摩擦樁，宜以設(shè)計(jì)樁長控制為主，終壓力值作對照，當(dāng)壓力值未能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但樁頂標(biāo)高已達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，宜繼續(xù)送樁(3.0m范圍內(nèi))，直至壓力值達(dá)到設(shè)計(jì)要求，施工結(jié)束后應(yīng)及時(shí)與設(shè)計(jì)單位聯(lián)系，據(jù)實(shí)出具處理方案。(3)樁機(jī)施工結(jié)束后，方可進(jìn)行土方開挖以及鑿樁施工，確保土方開挖過程中的施工質(zhì)量與水平。
4結(jié)語
隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，工程建設(shè)日益加快，建筑層高逐漸增加，對工程基礎(chǔ)的要求越來越高，預(yù)制混凝土管樁被廣泛地應(yīng)用于建筑，雖然我國靜壓高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁工程在實(shí)踐中取得了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但是φ600mm以上大直徑管樁的生產(chǎn)和施工技術(shù)上還沒有取得突破性進(jìn)展，因些我國還需在這方面加以不斷的研究和探索，以期達(dá)到預(yù)應(yīng)力混凝土管樁更科學(xué)、更合理地應(yīng)用于具體的工程之中。
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