1前言
近年來PHC管樁以高強(qiáng)、承載力高，抗裂抗彎性能好，質(zhì)量穩(wěn)定，檢測(cè)方便、快捷、生產(chǎn)周期短，施工效率高、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)在我國(guó)應(yīng)用很廣，先后在工業(yè)與民用建筑、橋梁碼頭、港口等土木基礎(chǔ)工程中應(yīng)用，取得較為理想的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，尤其是機(jī)械快速接頭技術(shù)可在北方嚴(yán)寒的冬季施工，將更大一步提升了管樁的適用性，已成為第一大樁型。
2工程概況
匯盛大廈位于廣東省東莞市大朗鎮(zhèn)長(zhǎng)塘村美景大道上，東面為電信大廈，西面為農(nóng)信大廈，南面為新世紀(jì)添一居商住樓。占地面積3000多平方米，總建筑面積36023平方米，塔樓高度為25層，裙樓2層、含一層地下室。本工程采用框剪結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用PHCф500-125A管樁，樁長(zhǎng)16～30米，單樁豎向承載力特征值2200KN，樁數(shù)為534根，部分區(qū)域設(shè)有20多根PHCф500-125AB抗拔性，單樁抗拔承載力特征值500KN。
近年隨著施工工藝和機(jī)械設(shè)備的不斷進(jìn)步和更新，以及大型靜壓樁機(jī)的研制和投入使用，靜力壓樁技術(shù)日趨成熟，在施工工藝方面更具有明顯有優(yōu)勢(shì)，無噪音、振動(dòng)和沖擊力(厚粗砂層除外)施工應(yīng)力小，樁頂不易破壞，不易偏心沉樁，節(jié)約材料，施工快捷方便，沉樁終壓力直觀等，同時(shí)也可減小打樁振動(dòng)對(duì)地基及鄰近建筑物、道路、管線等的影響，因此為了不影響旁邊的建筑物，本工程采用600噸靜力壓樁機(jī)施工。
3地質(zhì)概況
本工程場(chǎng)地平坦，從上而下依次為人工填土層(Qml)、第四系沖積層(Qal)、第四系殘積層(Qel)、花崗巖基巖(r)。
3.1人工填土層(Qml)。填土[層號(hào)1]：灰褐色，填料以粘性土為主，局部夾小石塊、碎磚塊及混凝土塊，稍散。該層厚約1.6～6.2m，平均3.48m；本場(chǎng)地各個(gè)勘探孔均有遇見該層。修正標(biāo)貫擊數(shù)，平均值4.8擊，標(biāo)準(zhǔn)差0.755，變異系數(shù)0.157。該層為回填土，結(jié)構(gòu)較松散，密實(shí)程度較差，承載力低。管樁樁周巖土側(cè)阻力特征值qsin=12kpa。
3.2第四系沖積層(Qal)。
3.2.1淤泥質(zhì)土。淤泥[層號(hào)2]：淺灰黑、灰黑色，主要由淤泥質(zhì)粉粘粒組成，夾砂，局總含腐殖質(zhì)，土質(zhì)有微腥臭味，飽和，軟塑。該層厚為1.2～4.6m左右，平均2.61m；修正標(biāo)貫擊數(shù)平均值2.3擊，標(biāo)準(zhǔn)差0.86，變異系數(shù)0.33。該層具高壓縮性，低強(qiáng)度，綜合分析，推薦其地基承載力特征值：fak=70kpa，管樁樁周巖土側(cè)阻力特征值qsin=8kpa。
3.2.2含砂粘土。砂質(zhì)粘性土[層號(hào)3]：灰黃、淺黃色，為花崗巖殘積土，巖芯手捏易散、具砂感，遇水易崩解、軟化，濕，可塑。該層厚為1.2～5.2m左右，平均2.65m；修正標(biāo)貫擊數(shù)平均值6.3擊，標(biāo)準(zhǔn)差1.909，變異系數(shù)0.303。該層具中等壓縮性，中等強(qiáng)度，綜合分析，推薦其地基承載力特征值：fak=150kpa，管樁樁周巖土側(cè)阻力特征值qsin=30kpa。
3.3第四系殘積層(Qel)。砂質(zhì)粘性土[層號(hào)4]：灰黃、黃褐色，為花崗巖殘積土，濕，硬塑，局部底部呈豎硬狀。該層厚為4.3～17.3m左右，平均10.84m；本場(chǎng)地各個(gè)勘探孔均有遇見該層。修正標(biāo)貫擊數(shù)平均值13.4擊，標(biāo)準(zhǔn)差3.411，變異系數(shù)0.254。該層具中-低壓縮性，中-高強(qiáng)度，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)貫測(cè)試、土工試驗(yàn)結(jié)果及地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，綜合分析，推薦其地基承載力特征值：fak=220kpa，管樁樁周巖土側(cè)阻力特征值qsin=35kpa。
3.4花崗巖基巖(r)
3.4.1全風(fēng)化。全風(fēng)化花崗巖[層號(hào)5]：褐黃色、褐色，褐紅色，原巖風(fēng)化呈硬土狀，半巖狀，用手易捏碎，巖質(zhì)軟，可辯原巖結(jié)構(gòu)。該層各個(gè)鉆孔均有揭露，厚度介于2.30～12.80m，平均5.38m，頂南埋深介于13.50～23.80m，平均18.64m。現(xiàn)場(chǎng)作標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)29次，表現(xiàn)為稍具反彈現(xiàn)象，實(shí)擊數(shù)介31～47擊，較正后擊數(shù)介于20.7～34.8擊，平均25.9擊，標(biāo)準(zhǔn)差為3.855，變異系數(shù)為0.149，修正擊數(shù)為22.0擊。綜合分析，推薦其地基承載力特征值：fak=350kpa，管樁樁周巖土側(cè)阻力特征值qsin=70kpa。
3.4.2強(qiáng)風(fēng)化。強(qiáng)風(fēng)化花崗巖[層號(hào)6]：淺灰、灰褐色，原巖結(jié)構(gòu)可辯，巖石風(fēng)化跡象明顯，風(fēng)化裂隙很發(fā)育，巖芯以土狀、半巖半土狀為主，局部夾個(gè)別中風(fēng)化巖塊；其巖芯手辯可斷，敲擊易散，鉆進(jìn)較困難。該層厚為1.8～15.5m左右，平均6.7m。該層測(cè)試標(biāo)貫19個(gè)，其擊數(shù)均大于50擊。推薦其地基承載力特征值：fak=900kpa，管樁樁周巖土側(cè)阻力特征值qsin=100kpa。樁端巖土端阻力特征值qsa=5000kpa。
3.4.3中風(fēng)化。中風(fēng)化花崗巖[層號(hào)7]：淺灰、淺灰白色，巖芯呈碎塊狀；其巖石巖質(zhì)豎硬，敲擊聲脆，鉆進(jìn)困難。該層埋深約20.6～42.0m；該層厚為1.8～7.4m左右，平均3.67m。推薦其地基承載力特征值：fak=1800kpa。
4施工工藝
我公司承接工程任務(wù)后，隨即研究施工方案和工藝，基于地表面以下2~3米有一軟弱層，適宜先進(jìn)行基樁施工再開挖基坑的施工方案，這樣可以節(jié)省因陷機(jī)進(jìn)行的建筑垃圾回填費(fèi)用和因樁機(jī)占用場(chǎng)地大而增加的土方開挖回填費(fèi)用，送樁深度約4米左右，預(yù)留10%基樁不送樁(或少送樁)留在地面進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以免及時(shí)發(fā)現(xiàn)浮樁現(xiàn)象?？紤]到旁邊的長(zhǎng)塘花園以前施工的靜壓管樁出現(xiàn)過上浮現(xiàn)象，對(duì)于30根樁的大承臺(tái)及群樁基礎(chǔ)，為了更好地施工，防止管樁被壓裂、斷、采用特制的包邊開口樁尖，可以增強(qiáng)樁尖的穿巖能力，對(duì)減少壓樁的破損率非常有效。樁底內(nèi)腔灌2.0米C30細(xì)石砼。
本新型樁尖是我司近年的科研成果，并已獲得國(guó)家專利，是針對(duì)現(xiàn)有普通樁尖存在的不足，主要目的在于提供一種包邊結(jié)構(gòu)，其包邊樁尖直徑底邊比樁大，該新型樁尖能有效地減少管樁與土(或砂和風(fēng)化巖)間的瞬間摩擦力，或從而增強(qiáng)樁尖之穿透能力，隨之可打(壓)穿很厚的砂層及壓縮性小的土(巖)層，降低打樁能耗，提高施工效率，可使樁尖能夠順利到達(dá)理想的持力層，同時(shí)減少施工過程中對(duì)樁身的損傷，能有效地減少樁機(jī)及場(chǎng)地的震動(dòng)，降低打(壓)樁時(shí)對(duì)其它建筑物及市政設(shè)施的影響，其主要原理包邊結(jié)構(gòu)擴(kuò)大PHC管樁的入土孔口，利用管樁與土(巖)中存在收縮恢復(fù)的時(shí)間差的時(shí)效性，在減少瞬間的摩擦力增大打(壓)樁的深度。
我公司為了提高包邊開口樁尖的剛度，樁靴高度從300~600mm改為100mm，鋼板厚度均改為22mm，這樣的樁尖能較好地保護(hù)PHC管樁樁頭。包邊開口樁尖的“土塞”效應(yīng)是樁身與管孔進(jìn)土之間的內(nèi)摩擦力可以提高管樁的承載力。
本工程采用600噸靜力壓樁機(jī)施工，終壓力為4800KN，復(fù)壓次數(shù)為5次。在調(diào)整施工工藝和參數(shù)時(shí)還采用如下技術(shù)措施。①最后送樁前1m采用20mm厚廢舊夾板放在送樁器和樁頂上作緩沖物，把壓樁能量最大地傳遞給管樁，防止管樁被壓裂、壓爆。②嚴(yán)格壓樁施工順序，堅(jiān)持從場(chǎng)地中心向四周施壓的原則。③調(diào)整配樁長(zhǎng)度，樁頭盡量不要停留在厚砂層及壓縮性小的土(巖)層中焊接樁。④每根樁參照對(duì)應(yīng)工程勘察資料，適當(dāng)調(diào)整送樁長(zhǎng)度。⑤控制打樁速率，盡量提供足夠的應(yīng)力消散時(shí)間。⑥采用CO2氣體保護(hù)焊焊接管樁接頭，防止壓裂管樁焊接口。
部分大承臺(tái)的監(jiān)測(cè)樁在施工過程中未發(fā)現(xiàn)有上浮現(xiàn)象，隔一段時(shí)間復(fù)壓后未見下沉現(xiàn)象；為保險(xiǎn)起見，基樁豎向抗壓靜載承載力按4840KN(2.1倍)試驗(yàn)，檢查9根樁均符合要求，證明此次施工非常成功。從此次工程的施工中，明顯反映了管樁質(zhì)量的重要性，施工單位是迫切希望管樁行業(yè)能規(guī)范生產(chǎn)。
5管樁的主要質(zhì)量隱患
我國(guó)目前的管樁廠都有一系列質(zhì)保體系和措施，生產(chǎn)出來的管樁基本上達(dá)到國(guó)標(biāo)要求，但從2007年初開始，隨著市場(chǎng)求大于供的矛盾的出現(xiàn)和原材料價(jià)格飛漲，一些企業(yè)為了追求利潤(rùn)最大化，不顧產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量要求，采用非正常手段，偷工減料，降低生產(chǎn)成本，采用劣質(zhì)原材料，生產(chǎn)出來的管樁產(chǎn)品質(zhì)量低下，在施工中出現(xiàn)很多斷樁、裂樁、打爛樁頭等現(xiàn)象，造成很大損失，給建設(shè)工程埋下很大隱患。本著合理利用資源、節(jié)能、環(huán)保、提高產(chǎn)品耐久性、與國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)接軌，保證管樁產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)管樁行業(yè)健康發(fā)展的精神，并使標(biāo)準(zhǔn)更具合理性和可操作性，對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB13476《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》進(jìn)行修訂，為管樁行業(yè)的發(fā)展奠定新的基礎(chǔ)。
5.1管樁用端板厚度尺寸偏小。新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)端板材質(zhì)的性能宜符合JC/T947的規(guī)定，其最小厚度應(yīng)符合表中的有關(guān)規(guī)定。樁套箍材質(zhì)的性能應(yīng)符合GB/T700的規(guī)定。并增加表中，“端板最小厚度”。
5.2混凝土鋼筋保護(hù)層厚度偏小，將影響樁基的使用壽命年限。保護(hù)層厚度新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)預(yù)應(yīng)力混凝土保護(hù)層應(yīng)符合GB50010的有關(guān)規(guī)定，其厚度不得小于40mm(外徑300mm管樁的混凝土保護(hù)層厚度不得小于25mm)。
5.3原材料產(chǎn)品質(zhì)量。預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)采用預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼棒，其質(zhì)量應(yīng)符合GB/T5223.3中低松馳螺旋槽鋼棒的規(guī)定，且抗拉強(qiáng)度不小于1420MPa、規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度不小于1280MPa，斷后伸長(zhǎng)率應(yīng)符合GB/T5223.3-2005表3中延性35級(jí)的規(guī)定要求。選用符合國(guó)標(biāo)的PC鋼棒。
水泥應(yīng)選用強(qiáng)度等級(jí)PⅡ42.5或以上質(zhì)量穩(wěn)定的硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥其質(zhì)量應(yīng)符合GB175的規(guī)定，切戒用雜牌廠水泥，以免由此造成不必要的損失。
潔凈砂、石集料的質(zhì)量對(duì)配制高強(qiáng)混凝土起極其重要的作用，砂的含泥量不大于3%，且采用硬質(zhì)的天然中粗砂。石子的含泥量不大于1%，且最大粒徑不應(yīng)大于30mm、質(zhì)地堅(jiān)硬、級(jí)配良好、表面粗糙的石子。
5.4模具質(zhì)量。對(duì)部分有缺陷的模具應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)、打磨或更換處理，防止合縫漏漿和影響管樁質(zhì)量。
5.5混凝土配合比。混凝土配合比設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮到抗拉強(qiáng)度、砼的工作性能、塌落度損失、離心效果及脆性。
5.6外加劑摻合料。正確合理使用外加劑對(duì)提高管樁的質(zhì)量、減少生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率起到事半功倍的作用。外加劑的質(zhì)量應(yīng)符合G138076的規(guī)定，使用高效、高性能、符合蒸養(yǎng)的產(chǎn)品，嚴(yán)禁使用氯鹽類外加劑。
摻合料宜采用砂粉、礦渣微粉、粉煤灰等，砂粉的質(zhì)量應(yīng)符合JC/T905中的有關(guān)規(guī)定，礦渣微粉的質(zhì)量宜符合GB/T18046中的S95的有關(guān)規(guī)定，粉煤灰的質(zhì)量宜符合GB/T1596中Ⅱ級(jí)F類的有關(guān)規(guī)定。
5.7應(yīng)力張拉。預(yù)應(yīng)力張拉是保證管樁質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，考慮到預(yù)應(yīng)力損失在20%左右，B級(jí)以上PHC管樁預(yù)應(yīng)力損失更大一些，PC鋼棒的有效預(yù)應(yīng)力張拉值應(yīng)為1420×0.7MPa×0.96這一控制區(qū)內(nèi)。這樣能使管樁的抗彎性能好，也不容易在施工中出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象。
5.8養(yǎng)護(hù)時(shí)間。PHC混凝土管樁的強(qiáng)度是蒸養(yǎng)出來的，為節(jié)約成本，保證管樁強(qiáng)度，應(yīng)盡量縮短管樁在高壓釜出釜入釜時(shí)間，有效利用蒸壓釜本身的余熱。較為合理的蒸壓養(yǎng)護(hù)時(shí)間為，升溫2小時(shí)，恒溫恒壓為6小時(shí)(178℃和0.95MPa)，降溫為2小時(shí)，總時(shí)間為10小時(shí)。
6新廣東省樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程的改進(jìn)
新廣東省《錘擊式預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程》及正在修編的《靜壓預(yù)制樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程》比以前提出了更高的要求，主要表現(xiàn)在：
6.1混凝土保護(hù)層加大，不得小于40mm(300管樁不得小于25mm)，與國(guó)際接軌。
6.2管樁的鋼筋樁端加密區(qū)長(zhǎng)度加大，一律為2000mm，螺旋筋間距減少，非加密區(qū)間規(guī)定為80mm.
6.3對(duì)樁尖作了明確的制作、選用規(guī)定：一般選用封口型樁尖。
6.4管樁的選用作了規(guī)定：抗震烈度設(shè)防8度地區(qū)、工程地質(zhì)復(fù)雜地區(qū)、設(shè)計(jì)為甲級(jí)的管樁基礎(chǔ)、地下水有腐蝕的地區(qū)、抗拔樁均選用AB型或B型、C型的管樁。
6.5基樁在遇水易軟化的風(fēng)化巖層中應(yīng)對(duì)措施：設(shè)計(jì)單樁承載力特征值比正常值減少30%左右。樁底內(nèi)壁封2.0m的C30細(xì)石砼。送樁深度不宜太深，以便必要時(shí)復(fù)(壓)打。
6.6地質(zhì)條件的樁基礎(chǔ)應(yīng)預(yù)留10%基樁進(jìn)行監(jiān)測(cè)，防止管樁上浮及采取補(bǔ)救措施。
以上的改進(jìn)大大有利于保證工程的質(zhì)量，管樁的使用更規(guī)范，使管樁行業(yè)更良性發(fā)展。
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