混凝土預(yù)制管樁施工質(zhì)量問題與預(yù)防技術(shù)要點(diǎn)分析

洪寧

（廣州 510000）

混凝土預(yù)制管樁施工質(zhì)量問題與預(yù)防技術(shù)要點(diǎn)分析

洪寧

（廣州 510000）

混凝土預(yù)制管樁的單樁具有承受力強(qiáng)、抗裂性好以及造價(jià)便宜等特點(diǎn)，加之其施工應(yīng)用比較方便，因此備受建筑工程施工方的青睞。混凝土預(yù)制管樁采用的是預(yù)應(yīng)力技術(shù)，通過離心成型、蒸汽養(yǎng)護(hù)，形成空心圓柱型預(yù)制樁，是現(xiàn)代混凝土預(yù)制成品新工藝、新技術(shù)成果。本文將對(duì)混凝土預(yù)制管柱的受力機(jī)理、混凝土預(yù)制管樁施工質(zhì)量問題進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上以某工程建設(shè)為例，就如何加強(qiáng)技術(shù)控制，談一下自己的觀點(diǎn)和認(rèn)識(shí)，以供參考。

混凝土預(yù)制管樁；管柱受力機(jī)理；施工質(zhì)量問題；技術(shù)要點(diǎn)；研究

混凝土預(yù)制管樁，即在建筑工程施工現(xiàn)場(chǎng)、工廠等地制成，然后利用沉樁設(shè)備將其打入地下的一種樁柱。目前國(guó)內(nèi)使用較多的預(yù)制樁主要有兩種：①鋼樁；②混凝土預(yù)制管樁。在國(guó)標(biāo)要求下，管樁分類的主要依據(jù)是品種強(qiáng)度、產(chǎn)品規(guī)格以及抗彎折能力等；按外徑進(jìn)行分類，管樁規(guī)格從300～1000mm不等。在建筑工程施工建設(shè)過程中，根據(jù)工況及其技術(shù)要求，選擇適合的管樁。

1　混凝土預(yù)制管樁受力機(jī)理

基于箍筋約束混凝土理論分析，從受力層面來看，混凝土預(yù)制管樁與管芯混凝土一起承擔(dān)負(fù)荷，縱向上的受力是由混凝土預(yù)制管縱向配筋、混凝土預(yù)制管以及管芯混凝土共同承擔(dān)。對(duì)于混凝土預(yù)制管箍筋而言，約束預(yù)制混凝土管混凝土和柱管芯混凝土的橫向膨脹變形，從而實(shí)現(xiàn)軸向抗壓承載力的提高。實(shí)踐中可以看到，箍筋約束作用與預(yù)制混凝土管箍筋體積配筋率、縱筋間距，存在著密切的關(guān)系，以圓形箍筋為例，其構(gòu)造如圖1所示。

圖1　圓形箍筋的截面圖和側(cè)視圖

箍筋、預(yù)制管混凝土以及管芯混凝土受約束情況，如圖2所示。

圖2　圓形箍筋的箍筋、預(yù)制管混凝土、管芯混凝土示意圖

預(yù)制管混凝土、管芯，受箍筋約束前，軸力-應(yīng)變曲線與普通混凝土一致。同時(shí)，隨著管柱縱向軸力的不斷變大，箍筋內(nèi)預(yù)制管混凝土、管芯橫向變形由泊松比來控制，管芯混凝土彈性模量比預(yù)制混凝土管混凝土彈性模量小，逐漸出現(xiàn)縱向變形現(xiàn)象，通過接觸面，某點(diǎn)出現(xiàn)協(xié)調(diào)變形。預(yù)制管混凝土受管芯混凝土變形壓迫，受到軸力的共同作用，因縱向變形而對(duì)箍筋施加徑向壓應(yīng)力。

2　混凝土預(yù)制管樁施工質(zhì)量問題進(jìn)行分析

在混凝土預(yù)制管樁打入地基過程中，若管樁質(zhì)量較差、選擇的施工工藝不當(dāng)，則會(huì)導(dǎo)致樁頂破碎、或者樁身傾斜、斷裂等問題，如果不及時(shí)采取有效的措施予以防治，則會(huì)造成非常嚴(yán)重的后果。具體分析如下：

2.1混凝土預(yù)制管樁頂破碎

（1）預(yù)制管樁本身質(zhì)量不符合要求，會(huì)造成樁頂破碎。施工過程中可以看到，若管樁內(nèi)空洞較大，打入管柱時(shí)可能會(huì)擊碎樁頂。實(shí)踐中，為了能夠有效避免該種問題的發(fā)生，需嚴(yán)格控制管樁生產(chǎn)過程，尤其是混凝土攪拌灌模時(shí)，一定要嚴(yán)格按照要求、派專人進(jìn)行操作和監(jiān)管。

（2）管樁頂部起伏，樁身與樁頂不垂直，也會(huì)導(dǎo)致樁頂破碎?；炷令A(yù)制管樁運(yùn)輸過程中，一定要小心，避免管樁間的劇烈碰撞，以免管樁因損壞而難以應(yīng)用。

（3）如果樁錘過輕，則會(huì)增加打入次數(shù)，這樣會(huì)增加樁頂破碎的可能性。針對(duì)這一問題，筆者認(rèn)為在打入管樁時(shí)，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照“重錘輕擊”原則，盡可能減少錘擊次數(shù)，以免造成管樁頂破碎。

（4）樁墊太薄、錘擊時(shí)損壞，均會(huì)造成樁頂破碎。針對(duì)這一問題，施工人員在施工過程中一定要嚴(yán)格檢查樁墊，并確保其與樁帽的完整性，發(fā)現(xiàn)損壞時(shí)，一律更換。

2.2混凝土預(yù)制管樁樁身傾料

混凝土預(yù)制管樁打樁時(shí)，以下情況下可能會(huì)出現(xiàn)樁身傾斜問題，具體分析如下。①管樁生產(chǎn)存在質(zhì)量問題。實(shí)踐中，若樁身彎曲度超標(biāo)，則會(huì)導(dǎo)致樁身傾斜。預(yù)制管樁生產(chǎn)過程中，需嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，以此來提高管樁質(zhì)量，避免出現(xiàn)樁身斷裂問題。②打樁時(shí)，樁墊、樁帽以及樁身未在同一水平線上，也會(huì)導(dǎo)致樁身傾斜。因此，在施工之前，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格檢查樁帽、樁墊和樁身。③打樁機(jī)導(dǎo)桿不直。擬建工程所在地的地面不平整，或者有斜坡時(shí)，打樁之前施工人員一定要再三檢查確認(rèn)，然后方可施工操作。④管樁位置布設(shè)不合理、管樁間距太小，會(huì)出現(xiàn)擠土效應(yīng)。針對(duì)這一問題，施工人員應(yīng)當(dāng)合理布局樁位，減小擠土效應(yīng)產(chǎn)生的不利影響。對(duì)于相對(duì)較淺的預(yù)制管樁，建議將反方向的土挖除，然后扶正管樁，再回填土。

2.3混凝土預(yù)制管樁樁身斷裂

混凝土預(yù)制管樁施工過程中，造成樁身斷裂的原因非常的多，比如管樁運(yùn)輸時(shí)的碰撞，可能會(huì)導(dǎo)致樁身出現(xiàn)裂紋、斷裂。針對(duì)這一問題，筆者認(rèn)為在管樁運(yùn)輸過程中，應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎起吊、運(yùn)輸。同時(shí)，生產(chǎn)質(zhì)量不合格，也會(huì)導(dǎo)致預(yù)制管樁在施工應(yīng)用時(shí)出現(xiàn)斷裂。實(shí)踐中，如果預(yù)制管樁樁身出現(xiàn)斷裂，則承載力就會(huì)隨之降低，難以滿足工程要求。當(dāng)管樁出現(xiàn)斷裂問題時(shí)，施工人員應(yīng)當(dāng)進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)樁；若施工現(xiàn)場(chǎng)難以補(bǔ)樁，則需對(duì)斷樁縫隙進(jìn)行適當(dāng)處理，以此來增強(qiáng)預(yù)制管樁的承載力。具體而言，可采取以下三種方法：①跑樁法。通過靜荷載預(yù)壓，對(duì)上節(jié)管樁進(jìn)行移動(dòng)，使上、下量節(jié)管樁可以相對(duì)增強(qiáng)管樁的豎向承載力。②錘擊法。該種方法與跑樁法的原理基本一致，將靜荷載預(yù)壓換成了重錘錘擊，以此來增強(qiáng)管樁承載力。③樁芯補(bǔ)強(qiáng)。即利用高強(qiáng)調(diào)水泥漿對(duì)管樁斷裂處進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，以此來實(shí)現(xiàn)管樁承載力的提高。上述三種方法各有優(yōu)勢(shì)，比如跑樁法應(yīng)用時(shí)間比較長(zhǎng)，對(duì)場(chǎng)地要求比較高；錘擊法應(yīng)用時(shí)，受設(shè)備限制影響較大。因此，在處理斷裂縫隙時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況，優(yōu)選合適的處理方法。

3　混凝土預(yù)制管樁施工技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

3.1工況概述

某高校宿舍樓施工建設(shè)項(xiàng)目，總建筑面積超過1900m2，宿舍樓由5個(gè)相同類型的單體構(gòu)成，而且每一個(gè)單體均有7層，采用的是現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，φ400mm混凝土預(yù)制管樁基礎(chǔ)。同時(shí)，采用錘擊法進(jìn)行施工作業(yè)，平均樁長(zhǎng)平均為20m，預(yù)制管樁單樁抗壓、抗拔力分別為2400kN和600kN。

3.2混凝土預(yù)制管樁施工技術(shù)要點(diǎn)

3.2.1吊樁施工要點(diǎn)

混凝土預(yù)制管樁自生產(chǎn)到打樁，需經(jīng)過多次吊裝方可完成，所以在此過程中通常會(huì)出現(xiàn)樁身裂縫等問題。實(shí)踐中可以看到，因反復(fù)受到打樁壓應(yīng)力作用，裂縫容易變大，以致于樁身受損，且不易發(fā)現(xiàn)。基于此，在吊裝施工過程中，應(yīng)當(dāng)盡可能避免預(yù)制管樁吊裝時(shí)產(chǎn)生橫向裂縫，并且要避免以致于管樁運(yùn)輸時(shí)出現(xiàn)橫向裂。就本工程項(xiàng)目而言，首先應(yīng)當(dāng)優(yōu)選起吊點(diǎn)（即綁扎點(diǎn)）?；炷令A(yù)制管樁的端截面控制彎距（M）與L1（即管樁離在端、吊點(diǎn)間距）/L（管樁長(zhǎng)度）大小，存在著非常密切的關(guān)系。即當(dāng)最小M為0.293時(shí)，M最小，Mmin=0.043qL2（其中q代表預(yù)制管樁單位長(zhǎng)度重量）；當(dāng)L2為0或0.5L時(shí)，M最大，Mmax=0.125qL2。對(duì)某預(yù)制管樁而言，隨著L1的不斷變化，M在一定范圍內(nèi)也隨之發(fā)生變化。基于此，需正確選擇起吊點(diǎn)，使其在L1=0.29起吊處，這樣可以確保起吊過程中截面彎距最小，預(yù)制管樁樁身產(chǎn)生裂縫的機(jī)會(huì)最小。

3.2.2接樁施工要點(diǎn)

本工程施工過程中，預(yù)制管樁施工時(shí)的接樁是施工的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。實(shí)踐中可以看到，由于很多預(yù)制管樁施工質(zhì)量問題多發(fā)于接樁環(huán)節(jié)，因此為保證工程施工質(zhì)量，在接樁過程中首先需檢查焊條要求，杜絕施工單位為節(jié)省成本而采用不符合要求的焊條，以免焊接強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)。同時(shí)，應(yīng)當(dāng)確保焊接之前，兩節(jié)管樁端頭板的清潔度，坡口有金屬光澤為宜。本工程施工過程中，第一層焊接操作時(shí)，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)加大電流，并且加大熔深。在第一層施工過程中，利用型號(hào)為φ3.2、φ4.0的焊條進(jìn)行焊接；在第二層及以后層數(shù)施工過程中，利用型號(hào)為φ4.0～φ5.0的焊條進(jìn)行焊接。在焊接過程中，必須有兩個(gè)焊工同時(shí)操作，先在坡口圓周上對(duì)稱點(diǎn)焊大約4～6個(gè)焊點(diǎn)，焊接層數(shù)至少2層，而且每一層焊渣一定要徹底的清理干凈，并確保焊縫連續(xù)、飽滿。3.2.3打樁施工要點(diǎn)

打樁施工過程中，一定要控制好打樁應(yīng)力，預(yù)制管樁在高能量樁錘反復(fù)沖擊下，樁頂、樁身以及樁尖均受到打樁應(yīng)力影響，而且壓力峰值蜂在35～50MPa間，拉應(yīng)力相對(duì)較小，該種情況下很可能會(huì)超過樁靜態(tài)極限，進(jìn)而導(dǎo)致樁頂混凝土遭到破壞、或者出現(xiàn)樁身裂縫等問題。因此，在混凝土預(yù)制管樁打樁施工過程中，一定要把握好打樁應(yīng)力，以免出現(xiàn)以上問題。

4　結(jié)語(yǔ)

總而言之，建筑工程施工過程中的混凝土預(yù)制管樁施工技術(shù)應(yīng)用非常的廣泛，混凝土預(yù)制管樁作為一種新型的結(jié)構(gòu)，在應(yīng)用實(shí)踐中難免會(huì)遇到一些問題，因此應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)重視，不斷創(chuàng)新施工技術(shù)和工藝，只有這樣才能確保施工質(zhì)量，才能提高整體工程的安全可靠性。

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TU753.3

A

1673-0038（2015）36-0126-02

2015-7-10

洪寧（1972-），女，中級(jí)工程師，本科，主要從事建筑施工管理工作。