先張法高強混凝土預制管樁施工技術淺析

黃 霸

(中冶建設高新工程技術有限責任公司，北京 100065)

0 前 言

隨著現代社會的發展，樁基礎被廣泛地應用于土木工程領域；同時隨著社會的進步、科技的發展，樁基礎也日新月異，形成了“鋼筋混凝土預制樁、泥漿護臂成孔灌注樁、長螺旋鉆孔壓灌樁、沉管灌注樁和內夯灌注樁等”多種形式；但其中的“鋼筋混凝土預制樁”最為突出，它從最開始的“普通鋼筋混凝土預制樁”發展為“離心混凝土管樁(RC)”，于1962年日本開發了“預應力混凝土管樁(PC)”，再到當今社會被廣泛使用的“預應力高強混凝土管樁(PHC)”。

1 優缺點分析

優點：①單樁承載力好：其通過張拉高強預應力拉索使高強混凝土預加壓力，促使整個樁具備更高的承載能力；②施工速度快：因其樁身均采用預制法施工，可在廠家大批量制作，避免了混凝土在現場凝結所需時間，同時施打預制樁只需將樁下壓至土體達到規定位置便完成施工，減少了成孔、下鋼筋籠、澆筑混凝土等多個工藝，施工更加快捷；③環保：樁身在廠家制作，大大減少了混凝土對環境的污染，同時不需要泥漿護壁等護孔措施，減少了泥漿等對環境造成的污染；④質量好：在廠家制作沒有條件限制，同時有更好施工、養護環境，使質量更高；⑤地質適應能力強：可適用于砂土、黏土、淤泥質土、卵石層、風化巖等多種地質；⑥造價低：因其離心構造減少了混凝土使用，同時減少了成孔、制作鋼筋籠、澆筑混凝土等多個工藝，促使造價便宜。

缺點：①易發生擠土效應：在下壓樁身時，會對土體進行擠壓；應合理安排施打順序，必要時采用引孔等措施即可避免。

2 施工工藝分析

2.1 施工工藝流程(見圖1)

圖1 施工工藝流程

2.2 施工準備

場地平整：在樁基施工之前，應對場地進行平整及處理，地面要有能夠承受打樁機荷載來回碾壓而不產生變形的能力，如不能滿足要求，則需對地面進行換填、固化等相應措施。

施工順序安排：在施工前對整個施工場地的打樁路線進行規劃、分區、確定路線；施工順序要遵循“先大后小、先深后淺、先長后短”的原則排布，同時盡量避免密集；當在施工時無法避免，會產生較大的擠土效應時，可以采用長螺旋轉孔機等進行引孔，引孔后再進行施工，即可避免較大擠土效應。

施工方法選擇：在施工前根據現場地點及項目特性選用合適的施工方式，分為錘擊法施工、靜壓法施工兩種：錘擊法施工有較好的穿透能力，施工容易、快捷，但在施工過程中會發出較大噪音，不利于在市區及人員密集居住區施工；靜壓法施工環保，不會產生較大噪音，但靜壓樁基自重大，且沉樁效果不如錘擊法。

樁尖選用：樁尖一共分為十字型樁尖、開口型樁尖、圓錐型樁尖三種：十字型樁尖有較大的破巖能力，適用于卵石、巖石層，但在砂質土中時進尺較困難；開口型樁尖綜合性能較高，即適用于卵石、巖石層也可適用于砂層、土層；圓錐型樁尖適用于遇水易軟化地質。樁尖類型如圖2所示。

圖2 樁尖類型示意圖

PHC樁進場：通過市場調研選用質量較好、距離較近、價格適中的PHC管樁預制廠家，在施工前將管樁運至施工現場集中堆放，同時要檢查管樁合格證、檢驗報告及外觀質量缺陷，將不合格品退回；堆放時在距離樁端0.2L處設置枕木，堆放高度不得超過4層，不同樁長、首節樁應分開堆放。

配樁：根據樁基平面圖、地勘平面圖、地勘剖面圖、地勘報告，計算出持力層至樁頂標高所需長度，根據此長度進行實際樁長配樁，一般管樁長度規格有8、9、10、12、14 m等，根據所需長度選用不同長度規格的管樁進行組合。

2.3 樁機進場組裝

根據選用的施工方法確定進場“錘擊樁機、靜壓樁機”，進場后使用汽車吊配合在施工現場完成打樁機組裝，組裝完成后試運行，確保沒問題后投入使用。

2.4 測量定位

采用二級控制網進行控制測量，首先根據建設單位給定的測量控制點于施工現場合適位置建立通視的一級控制網，其次通過一級控制網在場地內建立二級控制網，以二級控制網控制樁位，并做出可靠標記，其樁位偏差不得大于5 cm。

2.5 樁機就位

在樁位測量放線完成后，移動樁機，使打樁孔對準樁位，調整樁機水平，吊起首節樁，將樁頭下放至距地面1 m左右，使用全站儀復核樁位并移動樁機進行微調，保證樁位準確，完成后開始施工。

2.6 首節樁施工

不管采用錘擊法還是靜壓法，在樁下壓過程中應采用兩臺全站儀或經緯儀，在以樁心為圓心，以儀器為邊成60°～90°的方向上觀測管樁下壓的垂直度；在下壓至地面的0.5～1 m時，垂直度偏差不得大于0.3%，在下沉穩定后垂直度偏差不得大于0.5%，在沉樁至樁端距離地面0.5～1 m時，停止沉樁，吊起下一節樁進行接樁施工。

2.7 接樁施工

在接樁前選擇合適的接樁形式，常規的有機械接頭、焊接接頭，一般情況均選用焊接的形式連接，作為抗拔時常采用機械接頭。

采用焊接時，吊起下一節樁，下落樁頭至與前一節相接近時，將上下兩節樁清理干凈，保證表面清潔、干燥、無污物、無銹蝕，下放上節樁使上節樁端板與下節樁端板對齊，錯位不得大于2 mm；滿足要求后使用電弧焊或CO2保護焊進行焊接。焊接應采用多層焊并不得少于3層，每層接頭應錯開，焊縫不得夾渣、有氣孔，表面應平整并均勻飽滿，至少達到二級焊縫要求；在焊接完成后靜置，采用電弧焊時靜置10 min，采用CO2保護焊時靜置5 min，時間到后再繼續沉樁。

采用機械接頭時，同樣將兩節樁端板對齊，同時清理干凈，在端板上預留的機械接頭口部放入機械接頭，再將上節樁端板的預留機械接頭口對準機械接頭，放下上節樁，機械接頭便通過其自鎖能力鎖緊。

2.8 送樁施工

在沉樁、接樁、再沉樁的循環施工下，最后會到最后一節樁施工，在將此節樁沉至地面時，便需要送樁器將樁身繼續下送，直至達到樁頂標高及規定的樁壓力值/達到規定貫入度。

送樁一般采用12 m長的同直徑鋼制送樁器施工，在送樁時要保證送樁器與樁身完整對接，才開始送樁，直至將樁身送入規定的持力層深度，同時滿足規定樁壓力值/達到規定貫入度。

兩個標準同時滿足時，通知監理確認復核，并填寫樁基施工記錄，完成此樁施工，將打樁機按計劃施工順序移動至下一根樁位置，按程序繼續施打，直至完成所有樁基。

2.9 樁基檢測

在所有樁基施工完成后，應對單樁承載力及樁身完整性進行檢測，檢測必須由有資質的第三方進行。

樁身完整性檢測：一共有高應變法、低應變法、鉆芯法、聲波透射法四種，應采用兩種及以上的方法，而預制樁沒有樁芯也沒用聲波管，所以只能采用高應變法、低應變法進行樁身完整性檢測；其檢測數量高應變法不少于5%且不少于5根，低應變法應100%全部檢測，若當地部門有其他要求時，還需滿足當地要求。

單樁承載力：單樁承載力一般選用單樁豎向靜載抗壓、單樁豎向靜載抗拔來檢測樁的承載能力，其檢測數量同一條件不得少于1%并不少于3根，當總樁數少于50時，不少于2根。

2.10 樁頭處理

PHC樁因其離心構造，在與承臺、底板等結構連接時需要對樁頭進行處理，因為PHC樁樁頭都為端板，沒有鋼筋與承臺、底板等結構連接，便使用“填芯”來增加樁與底板的連接；填芯原理很簡單，就是根據填芯高度制作擋板，再制作鋼筋籠放置于PHC樁內部，使用微膨脹混凝土澆筑。而填芯一般根據樁的使用功能決定，對于抗壓樁填芯高度不應小于1.2 m，對抗拔樁填芯高度不應小于3 m。如圖3所示。

圖3 PHC樁結構示意圖

3 結 語

PHC樁施工便捷，施工速度快，在施工前應提前做好部署，選用高質量的PHC樁，并在施工的過程中嚴格把控，以避免樁身原材料出現問題，在開始施工后，應嚴格把控樁位，避免樁位偏差過大；在沉樁的過程中嚴格保證樁一直處于垂直下落，保證樁身垂直度；在接樁時嚴格按規定施工，保證焊接質量、接頭質量，以確保樁身完整性；最后在施工完成后要保證填芯高度、混凝土質量、鋼筋數量。

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