淺談靜壓混凝土管樁施工的質(zhì)量控制技術(shù)

王述前 王 遠

（1.江陰市水政監(jiān)察大隊，江蘇 無錫 214400；2.江陰市江港堤閘管理處，江蘇 無錫 214400）

軟土地基廣泛采用預(yù)制樁基礎(chǔ)，20 世紀90年代開始沿海軟土地區(qū)高強度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁已被推廣應(yīng)用于房屋建筑和橋梁、碼頭等工程。用柴油錘擊入樁時噪聲大且拌有濃煙油污，尤其在市區(qū)中心和居民區(qū)內(nèi)施工，嚴重影響環(huán)境，不符合文明施工要求。采用靜壓法施工的預(yù)應(yīng)力混凝土空心管樁（PHC 樁、PC 樁、PTC 樁）樁身質(zhì)量控制直觀，且由于樁體混凝土的強度大、單樁承載力較高、施工速度快、工效高、噪音小、無排污及對環(huán)境影響小等。以液壓法壓入式施工樁工藝具有廣泛的應(yīng)用前景。筆者通過分析靜壓樁施工質(zhì)量常見通病，同時以軟地基中的混凝土管樁工程施工實例，介紹靜壓管樁施工中應(yīng)注意的一些問題和處理管樁質(zhì)量問題的方法。

1 靜壓樁施工質(zhì)量常見問題

1.1 施工前出現(xiàn)的問題

（1）由于工期緊等原因接收了出廠合格證和檢測報告等質(zhì)保資料不齊全的預(yù)制管樁。

（2）進場管樁有樁頭板不平整、樁身彎曲、樁尖偏心、樁身混凝土不密實、樁身混凝土強度不足等缺陷。

（3）沒有施工組織設(shè)計即進場施工：不研究地質(zhì)勘探資料，沒有清除施工區(qū)域內(nèi)障礙物及了解各種設(shè)施管網(wǎng)位置為施工做好準備；沒有根據(jù)勘測提供的原始控制基點進行全面數(shù)據(jù)復(fù)測；沒有對施工單位進場的設(shè)備、人員進行檢查，出現(xiàn)無證上崗、設(shè)備不完善等問題。

（4）急于進場，不打試樁即讓人員和設(shè)備進場。

1.2 施工中問題

（1）無原則地遷就業(yè)主降低造價的要求，忽視樁機對軟弱地基上樁基施工地擠壓強度的基本要求，出現(xiàn)樁機傾斜，導(dǎo)致已施工完畢的管樁出現(xiàn)傾斜移位等。

（2）施工單位的壓力表在使用期間沒有及時率定，使壓樁力無依據(jù)而失控，導(dǎo)致樁身被壓壞。

（3）對引放的主要控制軸線和水平控制點沒有進行全面數(shù)據(jù)復(fù)測，現(xiàn)場施工時不重視配備測量樁身垂直度、水平標高的水準儀和經(jīng)緯儀。

（4）工人不經(jīng)培訓(xùn)就上崗，給安全和質(zhì)量埋下事故隱患。

（5）管樁焊接和焊接后冷卻時間不按規(guī)范進行施工。

（6）不按試樁數(shù)據(jù)的要求施工，不及時做好現(xiàn)場記錄，導(dǎo)致資料候補資料失真。

2 克服靜壓樁施工質(zhì)量通病的幾點措施

2.1 加強施工前期準備

（1）嚴把管樁進料關(guān)。嚴格參照《預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》（03SG409）、《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50202-2002）及設(shè)計圖紙要求，重點審查每批/次管樁的質(zhì)保書等文件。

（2）嚴把管樁質(zhì)量關(guān)。按批次檢查樁外觀幾何尺寸和樁身混凝土強度，重點檢查每批管樁的混凝土齡期，判斷混凝土強度是否滿足設(shè)計要求；重點檢查樁身有無裂縫或因運輸、吊裝、堆放等原因造成的缺陷，如檢查出有不符合質(zhì)量要求的樁混入其中，應(yīng)做好明顯標識，責(zé)任到人限時退貨。

2.2 嚴格按樁基施工規(guī)范施工

（1）研究地質(zhì)勘探資料，清除施工區(qū)域內(nèi)障礙物及了解各種設(shè)施管網(wǎng)位置為施工做好準備。施工前期根據(jù)勘測提供的原始控制基點進行全面數(shù)據(jù)復(fù)測。

（2）為避免受造價、工期限制，應(yīng)做好業(yè)主工作，平整壓樁場地，對地質(zhì)條件復(fù)雜的樁基施工場地，如：淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、含水量極高的軟粘土，必須回填毛片并壓實，防止表土成橡皮土狀態(tài)，以保證樁機行走和打樁的穩(wěn)定性，保證場地地基承載力不應(yīng)小于壓樁機接地壓強的1.2 倍。

（3）確保設(shè)備、儀表均能提供有效的檢測資料及出廠合格證明文件，人員必須持證上崗。如：靜壓機、吊車等大型設(shè)備必須“三證”齊全，檢查校驗合格的測量儀器、壓力表等有關(guān)儀表須率定有效期等。

2.3 加強施工過程監(jiān)控

（1）管樁堆放場地必須平整，樁疊層必須設(shè)墊木，疊層數(shù)不能超出規(guī)范規(guī)定要求。吊樁過程中嚴防吊點設(shè)置不合理、劇烈碰撞，取樁時嚴禁生硬拖拉以免產(chǎn)生斷樁。

（2）施工記錄必須做到真實、及時、正確。沉樁應(yīng)按設(shè)計標高、壓樁力和穩(wěn)壓下沉量相結(jié)合的原則進行控制，在靜壓過程中要注意壓力表的數(shù)值變化，防止壓樁機械工作狀態(tài)出現(xiàn)異常，如：壓機下陷、夾持器打滑；嚴防樁身出現(xiàn)縱向裂縫和樁頭混凝土出現(xiàn)剝落等異?，F(xiàn)象；特別是壓力表數(shù)值突然變化時應(yīng)立即停機，查明原因并處理后方可繼續(xù)施工。

（3）施工中如遇到不明障礙物容易使樁尖偏移原預(yù)定位置，另外，樁身混凝土強度未到設(shè)計強度進行施壓亦可導(dǎo)致斷樁。此類情形一般會有一定的前兆，如：壓力表讀數(shù)顯示情況與勘察報告中的土層性質(zhì)明顯不符。因此，要求靜壓前必須充分了解地質(zhì)情況，及時清除障礙物。確實無法進行施工，應(yīng)及時和設(shè)計部門聯(lián)系，采取變更措施。

（4）管樁接頭采用焊接在建筑工程上較為普遍。為便于工人操作，一般下節(jié)樁段的樁頭宜高出地面0.5 m以上，接樁時上、下節(jié)樁應(yīng)保持順直，錯位偏差不宜大于2 mm。樁對接前，應(yīng)將上下端板表面清刷干凈，使坡口處露出金屬光澤。焊接宜在樁四周對稱進行，待上下節(jié)樁固定后再拆除導(dǎo)向箍分層施焊。焊接層數(shù)不得少于2 層，第一層焊完后必須把焊渣清理干凈，方可進行第二層施焊，焊縫應(yīng)連續(xù)、飽滿。焊接前注意檢查焊條是否與母材匹配（一般情況鋼板宜采用低碳鋼，焊條宜采用E43），焊縫冷卻時間符合要求再施壓（有要求對焊縫進行探傷，必須留足焊縫探傷檢測的比例）。

（5）嚴格控制管樁的垂直度和標高，送樁應(yīng)采用專制鋼質(zhì)送樁器進行，并嚴格控制設(shè)計標高。

3 某碼頭工程質(zhì)量事故原因和處理案例

3.1 工程概況

建設(shè)面積13000 m2，混凝土基礎(chǔ)梁，混凝土承臺，樁基形式采用預(yù)應(yīng)力Ф500 混凝土管樁。軟土地基，從第l 層～第5 層均為松軟地層，力學(xué)性質(zhì)差，作為第6 層的持力層，地層高差較大，東西相差達5～8 m。該工程的樁基礎(chǔ)設(shè)計采用先張法高強度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（直徑為500 mm，管樁壁厚80 mm，混凝土強度為C80），單樁承載力為2000 kN，樁長39～48 m，總樁數(shù)1110 根，大部分采用3 節(jié)接樁，局部4 節(jié)接樁，樁基施工采用靜壓樁的施工方法，施工設(shè)備采用GZY400靜力壓樁機。地質(zhì)條件如表1。

業(yè)主有較高的工期要求，樁基施工單位必須日夜班施工。在設(shè)計單位圖紙沒有出全的情況下，根據(jù)業(yè)主設(shè)備安裝的要求，壓樁施工順序由7-7軸編號開始，先進行樁基施工。

樁基施工單位的施工組織設(shè)計中對軟土進行樁基施工沒有詳細的技術(shù)措施，現(xiàn)場施工場地除西面50 m 有混凝土地坪外，其余是原地坪雜填土回填30 cm 毛片。

3.2 施工中出現(xiàn)的問題

（1）作為第6 層的持力層，地層高差較大，東西相差達5～8 m?；炷凉軜对O(shè)計長度定為39～48 m，而現(xiàn)場1～12 軸部分混凝土管樁樁頂標高不合格相差達±1.5 m 之多。

（2）由于業(yè)主對工期要求較高，未能及時進行試樁，靜力壓樁機的壓力系數(shù)沒有確切依據(jù)，無法準確把握管樁標高和應(yīng)達到的承載力，相對易造成施工浪費。

（3）部分樁移位25～40 cm，而且出現(xiàn)傾斜和裂紋。

3.3 實際檢測結(jié)果

高應(yīng)變動力檢測樁數(shù)為5 根，樁的質(zhì)量和承載力均滿足設(shè)計要求。低應(yīng)變動力檢測試樁數(shù)為99 根，檢測結(jié)果如表2。從表中數(shù)據(jù)看出，其中，A 類樁60 根，B 類樁26 根C 類樁13 根。值不能滿足設(shè)計要求，應(yīng)立即采取送壓加深處理或補樁措施，以保證樁基的施工質(zhì)量。

3.5.2 控制好壓樁終止條件

壓樁到設(shè)計樁長時，壓力表的壓力達到額定壓力或單樁承載力2.7 倍時，即可停止壓樁，否則應(yīng)增加樁長，并會同設(shè)計單位另行處理。本工程根據(jù)靜載試驗的結(jié)果，施工時控制樁壓力大于10.7 MPa。施工時詳細記錄入

表1 地質(zhì)概況

表2 混凝土管樁檢測一覽表

3.4 質(zhì)量原因分析

（1）施工場地地質(zhì)條件復(fù)雜，4.0～12.0 m 范圍內(nèi)為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，含水量極高，且受造價、工期限制，樁基施工中場地沒有回填毛片壓實，表土成橡皮土狀態(tài)，造成在軟土上進行壓樁施工沒有樁機相適應(yīng)的地耐力，導(dǎo)致無法確保管樁施工時不會因地面沉陷或樁機傾斜而影響管樁施工質(zhì)量。

（2）沒有考慮相鄰樁施工的間隔時間，軟土上樁基施工的順序不合理，導(dǎo)致壓樁施工產(chǎn)生質(zhì)量問題。

（3）追求施工進度，沒有考慮樁基施工中的擠土效應(yīng)而導(dǎo)致樁移位產(chǎn)生質(zhì)量問題。

（4）沒有先行試樁，再進行工程樁施工。施工時沒有第一手資料和數(shù)據(jù)，用以對樁長、樁頂標高進行有效的控制。

3.5 處理方案

3.5.1 控制樁長

靜力壓樁單樁豎向承載力，可根據(jù)樁的終止壓力值大致判斷，但需考慮土質(zhì)因素。樁的終止壓力不等于單樁的極限承載力，要通過靜載對比試驗確定一個系數(shù)，然后再利用系數(shù)和終止壓力，求出單樁豎向承載力的標準值κ，即κ＝ks。如判斷的終止壓力樁行程深度及相應(yīng)壓力值，以判別入樁情況正常與否及根據(jù)樁的承載能力進行個別樁的處理。

3.5.3 沉樁線路的選定

（1）預(yù)應(yīng)力樁基施工時隨著入樁段數(shù)的增多，各層地質(zhì)構(gòu)造土體密度隨之增高，土體與樁身表面間的摩擦阻力也相應(yīng)增大，壓樁所需的壓入力也在增大。為使壓樁中各樁所受的壓力阻力基本接近，入樁線路應(yīng)選擇單向行進，不能從兩側(cè)往中間進行（即所謂打關(guān)門樁），這樣地基土在入樁擠密過程中，土體可自由向外擴張，既可避免地基土上溢使地表升高，又不致因土的擠壓而造成部分樁身傾斜，保證了群樁的承載力基本均勻并符合設(shè)計值，盡可能地降低擠土效應(yīng)產(chǎn)生的影響。

（2）樁基側(cè)向位移是軟弱地基施工中經(jīng)常見到的一種現(xiàn)象，要根據(jù)不同情況進行綜合分析，制訂合理的打樁施工方案，并采取相應(yīng)措施。如：在打樁場地回填80 cm 毛片并壓實；基礎(chǔ)形狀規(guī)則的打樁施工順序應(yīng)先里后外，由中心逐漸往外側(cè)對稱施工，確?；A(chǔ)內(nèi)擠壓應(yīng)力的平衡。

3.5.4 控制管樁的移位

（1）選擇合理的壓樁施工順序，遵循減少擠土效應(yīng)避免管樁移位的原則，盡量減少樁機反復(fù)行走擾動地面土層。

（2）壓樁機的液壓入樁有一定的垂直行程高度，如：GZY400 樁機的垂直行程>1.5 m，在開始的第一、二個行程，要特別注意控制樁身的垂直度。適當(dāng)限制壓樁速度，沉樁速度一般控制在l m/min 左右為宜，使各層土體的抗剪能力能得到正確反應(yīng)，有效預(yù)防樁的傾斜。當(dāng)?shù)鼗韺又写嬖诖髩K石頭等障礙物時，要注意避免壓偏。

（3）有效控制沉樁速率。沉樁時會因擠壓產(chǎn)生超靜空隙水壓力，需有一個消散的過程。為在短時間內(nèi)連續(xù)打入大量的樁時減緩超靜空隙水壓力的增加、減少擠土效應(yīng)，宜對沉樁速率進行控制。

（4）挖應(yīng)力釋放溝槽。沿沉樁區(qū)四周挖應(yīng)力釋放溝槽，溝深1.5～2.0 m，溝底鉆孔取土?xí)r，近地表處土體位移被隔斷，不會對溝槽以外的區(qū)域產(chǎn)生影響。

3.5.5 處理好B 類C 類樁

13 根C 類混凝土管樁出現(xiàn)裂紋的位置都在樁頂以下4～6 m 范圍內(nèi)，采取在樁的內(nèi)孔（Φ34 cm）灌注C30混凝土，配置6Φ16、Φ8 @250 鋼筋籠進行加固，加固長度L=10 m，施工時清除孔內(nèi)泥漿、雜物深度>10 m，并采用泵送商品混凝土施工，以保證混凝土灌注質(zhì)量；26 根B 類樁中部分樁傾斜、個別樁移位，分別采用補樁和將樁基礎(chǔ)加寬的方法處理。

6 結(jié)語

靜壓混凝土管樁工藝替代錘擊樁，無噪聲也無任何污染，具有廣泛的應(yīng)用前景。樁基施工過程中的質(zhì)量通病是可以避免的，如：混凝土管樁施工時選擇合理的打樁順序，能減小樁的側(cè)向位移；正確合理安排沉樁順序和線路，在壓樁施工中十分重要。尤其在樁間距較小的情況下，壓入樁會使周圍土因受壓而產(chǎn)生橫向位移，而正確確定壓樁順序可以減少土位移，避免對周圍建筑物產(chǎn)生大的影響，使靜壓樁施工質(zhì)量得到保證。隨著靜壓管樁技術(shù)的廣泛應(yīng)用，以及對靜壓管樁理論研究、設(shè)計的不斷深入和施工經(jīng)驗的不斷積累，其應(yīng)用的技術(shù)水平也會不斷提高，在工程中將發(fā)揮更好的經(jīng)濟效益。