錘擊法施工預(yù)應(yīng)力管樁及常見質(zhì)量問題預(yù)防

李志恒

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁是一種常用的基礎(chǔ)形式,是深基礎(chǔ)的一種,通常是由基樁和連接于樁頂?shù)某信_(tái)共同組成。因?yàn)闃痘A(chǔ)具有承載力高、沉降速率低、沉降量小而均勻等特點(diǎn),能夠承受垂直荷載、水平荷載、上拔力及機(jī)器產(chǎn)生的振動(dòng)或動(dòng)力作用;故當(dāng)天然地基的淺基礎(chǔ)承載力不能滿足要求而沉降量過大或地基穩(wěn)定性不足時(shí),經(jīng)常采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)。

1 工程概況

本工程地址位于天津市,主樓為五星級(jí)大酒店,建筑總面積約67 000 m2。結(jié)構(gòu)形式為框架—核心筒,地下1層,地上12層,地下室層高為4.8 m,地上標(biāo)準(zhǔn)層層高為4.2 m,建筑檐高約59.6 m;建成后將成為天津市地標(biāo)性建筑。

工程所在場(chǎng)地屬于濱海沖積平原,持力層土層主要為粉質(zhì)黏土,地下埋深約19.3 m;地表層地下水屬于孔隙潛水類型,以大氣降水補(bǔ)給,蒸發(fā)形式排泄為主,水位隨季節(jié)略有變化。初見水位埋深1.3 m～3.2 m,標(biāo)高-0.82 m～1.4 m;穩(wěn)定水位埋深 0.8 m～1.8 m,標(biāo)高 0.6 m～1.82 m。

基礎(chǔ)采用高強(qiáng)混凝土預(yù)應(yīng)力管樁承臺(tái)基礎(chǔ)。預(yù)應(yīng)力管樁共有3種樁型,共計(jì)752根管樁,具體樁型見表1。

表1 五星級(jí)大酒店管樁施工參數(shù)表

2 方案選擇

預(yù)應(yīng)力管樁施工方法通常有錘擊法和靜壓法,兩種工藝成樁質(zhì)量都能夠保證,二者區(qū)別在于:

靜壓樁:優(yōu)點(diǎn)是施工速度較快,尤其在軟土地區(qū),無(wú)噪聲污染;缺點(diǎn)是對(duì)場(chǎng)地承載力要求較高,對(duì)電需求量大。

錘擊樁:優(yōu)點(diǎn)是樁基對(duì)場(chǎng)地承載力要求低,動(dòng)力燃料為柴油,無(wú)需電能;缺點(diǎn)是速度較慢,噪聲污染嚴(yán)重。

由于本工程所在地土質(zhì)承載力較低,且沒有正式網(wǎng)電接入;而靜壓樁機(jī)對(duì)地基承載力要求較高,故本工程采用錘擊法施工管樁。

3 施工方法

1)測(cè)量定位:根據(jù)樁位圖放出具體的樁位,樁位經(jīng)復(fù)核后才能施工。為了避免因壓樁產(chǎn)生側(cè)向和垂直方向的變形,應(yīng)在遠(yuǎn)離壓樁區(qū)域(不小于30 m)設(shè)置軸線控制點(diǎn)和兩個(gè)樁位控制點(diǎn),施工期間每天對(duì)軸線控制點(diǎn)和定位點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核。

2)吊樁定位:樁運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后,單點(diǎn)起吊樁時(shí),鋼絲繩應(yīng)綁在樁端0.293L(L為單節(jié)樁長(zhǎng))處,用吊機(jī)將預(yù)制樁吊至樁機(jī)的正前方放置,待樁吊直后,放入樁機(jī)夾樁箱內(nèi)扶正就位,然后用兩臺(tái)經(jīng)緯儀呈90°擺放,從正面和側(cè)面觀測(cè)樁身垂直度,其傾斜度的偏差不得大于傾斜角正切值的15%,調(diào)整樁機(jī)位置及水平,使樁在鉛垂?fàn)顟B(tài)下,樁尖能準(zhǔn)確地對(duì)準(zhǔn)樁位。

3)打樁:用樁架的導(dǎo)滑夾具或樁箍將樁嵌固在樁架中,垂直對(duì)準(zhǔn)樁中心,緩緩放下插入土中,待樁位置及垂直度校正后即可將錘連同樁帽壓在樁上,同時(shí)應(yīng)在樁的側(cè)面或架上設(shè)置標(biāo)尺,并做好記錄,才可擊樁。開始打樁應(yīng)起錘輕壓或輕擊數(shù)錘,觀察樁身,樁架,樁錘等垂直一致后,即可轉(zhuǎn)入正常施打,開始打樁時(shí),落距應(yīng)較小,入地一定深度待樁穩(wěn)定后,再按需求的落距進(jìn)行施打。沉樁應(yīng)用適合樁頭尺寸的樁帽和彈性襯墊,以緩和打樁時(shí)的沖擊和使打樁應(yīng)力均勻分布,延長(zhǎng)撞擊的持續(xù)時(shí)間,以利樁的貫入。

4)接樁:接樁采用焊接法。樁段就位必須和相連接的樁節(jié)保持在同一軸線上,連接后樁身保持垂直。管樁拼接成整樁采用端板焊接連接,焊接前樁頭預(yù)埋鐵件必須清除污銹,露出金屬光澤。焊接時(shí),應(yīng)將四角點(diǎn)焊固定,然后對(duì)稱同時(shí)焊接以減少焊接變形,焊縫要求連續(xù)飽滿,焊縫厚度必須滿足設(shè)計(jì)要求。手工焊接時(shí)第一層必須用φ 3.2 mm電焊條打底,確保根部焊透,第二層方可用粗焊條(φ 4 mm 或φ 5 mm),一般采用 E4303或 E4316焊條。拼接處坡口槽的電焊部分應(yīng)分三層以上對(duì)稱進(jìn)行環(huán)縫焊接,并采取措施減少焊接變形,正確掌握焊接電流和速度,每層焊接厚度應(yīng)均勻,每層間的焊渣必須敲清后方可再焊下一層,坡口槽的電焊必須滿焊,電焊厚度宜高出坡口1 mm,焊縫必須每層檢查,焊縫不宜有夾渣、氣孔等缺陷,滿足二級(jí)焊縫的要求,接樁應(yīng)盡量縮短時(shí)間,以避免停打時(shí)間過長(zhǎng)導(dǎo)致樁周土重固結(jié)而影響沉樁。

5)送樁:送樁時(shí)必須采取送樁器,可采用插銷式送樁器。送樁桿送樁時(shí),應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求計(jì)算好送樁深度,并在送樁桿上做好醒目標(biāo)記。當(dāng)送樁至距設(shè)計(jì)標(biāo)高1 m左右時(shí),測(cè)量人員指揮樁機(jī)操作工減小速度,并跟蹤觀測(cè)送樁情況,直到送樁至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí),發(fā)出信號(hào)停止送樁。送樁過程中如有異常情況時(shí),應(yīng)及時(shí)向設(shè)計(jì)和建設(shè)部門反映,以便及時(shí)采取措施。樁頂標(biāo)高允許偏差為±50 mm。樁頂位移偏差控制在允許范圍以內(nèi),樁位允許偏差為平行軸線方向150+0.01H,垂直軸線方向100+0.01H,承臺(tái)中間的樁位偏差允許半徑為1/3,承臺(tái)邊樁允許樁徑為1/2。

6)檢測(cè):工程樁完整性采用低應(yīng)變法,檢測(cè)數(shù)量不少于總樁數(shù)的20%且不少于10根,柱下三樁或三樁以下承臺(tái)不少于1根。

4 常見質(zhì)量問題預(yù)防及處理方法

4.1 樁身斷裂

問題產(chǎn)生原因:樁身彎曲過大、強(qiáng)度低、不能承受錘擊的作用力;樁的堆放、運(yùn)輸、起吊過程中產(chǎn)生的斷裂,植樁前沒有發(fā)現(xiàn),受力后導(dǎo)致斷裂。

預(yù)防和處理方法:樁的強(qiáng)度必須達(dá)到100%后,方可植樁和沉打樁,打樁區(qū)域地下障礙物必須清理干凈,以防止樁尖位移不在樁的縱橫軸線上。為此,打樁前必須嚴(yán)格檢查樁身的外觀質(zhì)量,防止將斷樁就位使用。

4.2 樁頂碎裂

問題產(chǎn)生原因:樁錘選用不合理,不適用于樁斷面尺寸及形狀;樁頂平面不垂直軸線,不符合規(guī)范規(guī)定;樁帽與樁接觸面不平整;沉樁時(shí)樁不垂直。

預(yù)防和處理方法:根據(jù)地質(zhì)條件,樁斷面尺寸及形狀,合理選擇樁錘;樁頂平面是否垂直樁的軸線,不符合規(guī)范規(guī)定的不得使用,或經(jīng)修補(bǔ)后才能使用;及時(shí)檢查樁帽與樁的接觸面處是否平整,如不平整應(yīng)進(jìn)行處理后,方可施打;沉樁時(shí)穩(wěn)樁要垂直,樁頂應(yīng)加草簾、膠皮等緩沖墊。

4.3 樁頂位移

問題產(chǎn)生原因:基坑開挖過早或土層分布不均勻,造成擠土效應(yīng),導(dǎo)致樁頂偏移;地下水位較淺,在錘擊打樁頂過程中,水壓力導(dǎo)致樁身滑動(dòng)。

預(yù)防和處理方法:同“樁頂斷裂”的頂控對(duì)策;采用井點(diǎn)降水、砂井或盲溝等降水及排水措施,沉樁期間不得同時(shí)開挖基坑,需待沉樁完畢后相隔適當(dāng)?shù)臅r(shí)間方可開挖;采用“植樁法”(先鉆孔,鉆透硬夾層,將樁插入孔內(nèi),打至設(shè)計(jì)要求)以減少土的擠密及孔隙水壓力的上升。

4.4 樁身傾斜

問題產(chǎn)生原因:樁機(jī)就位的場(chǎng)地不平整或地基承載力不均勻,造成樁機(jī)產(chǎn)生傾斜,致使樁機(jī)無(wú)法穩(wěn)固。

預(yù)防和處理方法:打樁作業(yè)區(qū)的場(chǎng)地必須平整,不平整的應(yīng)該先進(jìn)行場(chǎng)地硬化及平整;樁機(jī)就位后,底盤應(yīng)水平穩(wěn)固,穩(wěn)樁必須垂直;樁尖與樁身一定要保持在同一軸線上,當(dāng)樁尖在地下遇到硬物等時(shí)應(yīng)及時(shí)處理后,方可施打。

4.5 接樁脫裂

問題產(chǎn)生原因:在接樁的時(shí)候采用焊接連接,焊縫質(zhì)量控制不當(dāng),未按照技術(shù)要求施焊。

預(yù)防和處理方法:鏈接處表面應(yīng)干凈,連接鐵件要保持平整,焊區(qū)質(zhì)量必須符合技術(shù)要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范,接樁應(yīng)嚴(yán)格控制上下樁中心線在同一軸線上。

4.6 沉樁達(dá)不到設(shè)計(jì)要求

問題產(chǎn)生原因:施工前未了解工程地質(zhì)條件或選用樁機(jī)不合理,致使樁身貫入度未滿足要求。

預(yù)防和處理方法:施工作業(yè)前必須熟悉現(xiàn)場(chǎng)的工程地質(zhì)情況,根據(jù)地質(zhì)條件、樁斷面及自重,合理選擇施工機(jī)械及施工方法。

5 結(jié)語(yǔ)

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁作為樁基礎(chǔ)的一種形式,控制其施工質(zhì)量是至關(guān)重要的。通過本工程預(yù)應(yīng)力管樁的施工,我們也在施工過程發(fā)生過一系列的質(zhì)量問題,接受了因以上質(zhì)量問題造成的教訓(xùn)。通過不斷總結(jié),并強(qiáng)化管樁施工過程中質(zhì)量控制意識(shí),在酒店預(yù)應(yīng)力管樁的施工中,最終保證了管樁施工的質(zhì)量。同時(shí),為以后管樁的組織施工積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。