淺談?lì)A(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁施工質(zhì)量控制

王剛

[摘 要]預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁是新型的管樁形式，與其它管樁相比具有諸多的優(yōu)點(diǎn)，目前在建筑工程中有所應(yīng)用。本文首先闡述了預(yù)應(yīng)力混凝土管樁吊裝施工改進(jìn)工作，重點(diǎn)就預(yù)應(yīng)力高清混凝土管理的施工質(zhì)量常見通病的控制進(jìn)行探討，并針對(duì)性提出了一些防護(hù)措施，以供類似工程研究借鑒。

[關(guān)鍵詞]預(yù)應(yīng)力管樁；吊裝施工；質(zhì)量控制；防治措施

中圖分類號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）13-0038-01

一、管樁吊裝施工改進(jìn)

樁身如果在起吊過程中就出現(xiàn)橫向裂縫，那么沉樁時(shí)，由于打樁拉壓應(yīng)力的反復(fù)作用，極易被拉斷壓碎，并且在以后的正常使用階段，士體中的水就會(huì)不斷地從裂縫中滲透進(jìn)去，毫無疑問，這將加速樁內(nèi)鋼筋的銹蝕，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)沟妙A(yù)應(yīng)力筋發(fā)生斷裂、混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力喪失，降低管樁的承載能力并影響其正常使用壽命。因此，現(xiàn)場施工人員應(yīng)該深刻認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，并能夠體現(xiàn)在日常施工中，最終在一定程度上提高管樁樁基的質(zhì)量。為了盡量避免管樁在起吊過程中出現(xiàn)橫向裂縫，同時(shí)也避免其在運(yùn)輸及堆放過程中出現(xiàn)類似的裂縫，常常采用的措施就是多配預(yù)應(yīng)力筋，以增加樁身混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力，從而提高管樁的抗裂性能。實(shí)踐證明，這是一種非常行之有效的措施，因此被許多設(shè)計(jì)者們所接受。然而，對(duì)于施工企業(yè)及其施工技術(shù)人員，他們所面對(duì)的是大量已經(jīng)制作完畢并馬上就需要進(jìn)行施工的管樁。因此，如何在起吊階段改進(jìn)原有的施工工藝、盡量減少橫向裂縫的產(chǎn)生并保證管樁的樁身質(zhì)量，對(duì)于施工企業(yè)及其施工技術(shù)人員來講就具有十分重要的意義。

二、控制打樁應(yīng)力

正如前文所講，在打樁過程中，管樁在高能量樁錘的反復(fù)沖擊作用下，樁頂、樁身和樁尖都會(huì)產(chǎn)生打樁應(yīng)力，應(yīng)力的蜂值波動(dòng)較大（壓應(yīng)力的峰值多數(shù)在35～50mpa之間，拉應(yīng)力一般不大，但在有些情況下會(huì)達(dá)到5mpa以上），很可能會(huì)超過樁靜態(tài)極限承載力的允許應(yīng)力，使樁頂混凝土破壞、樁身出現(xiàn)環(huán)向裂縫、樁尖開裂，這不僅會(huì)使打樁中斷.甚至還會(huì)危及樁的完整性，嚴(yán)重影響樁的承載力和耐久性。雖然，打樁應(yīng)力的產(chǎn)生是無法避免的，但對(duì)其進(jìn)行有效的控制卻是有可能也是很有必要的。根據(jù)上文推導(dǎo)的打樁應(yīng)力表達(dá)式以及管樁多年來的施工實(shí)踐，一般可從下面幾個(gè)方面采取措施對(duì)打樁應(yīng)力加以有效控制：

三、擠土的防治措施

為了減小沉樁引起的地基變位的影響，必須減少沉樁施工中的擠土量和超靜孔隙水壓力，或加快超靜孔隙水壓力的消散，減小地基變位和超靜孔隙水壓力的影響范圍，采取相應(yīng)的防護(hù)措施。常用的施工防護(hù)措施有以下幾種：

1、減少樁的排土量、降低超靜孔隙水

一般?？刹捎镁蛳鳌⑺疀_、預(yù)鉆孔輔助沉樁法，達(dá)到減少樁排土量的目的，這可以大幅度減小沉樁對(duì)地基土體的擠土影響程度，并達(dá)到降低超靜孔隙水壓力的目的。

前文已經(jīng)提過，管樁雖為開口樁，但其入土?xí)r的擠土情況卻與閉口樁相差不大。在管樁的施工中，如果采用邊沉樁邊掘削的施工工藝，則可明顯增大樁內(nèi)土芯量、減小樁的排土量，顯著減小沉樁擠土對(duì)地基變位和超靜孔隙水壓力的影響程度和范圍。若同時(shí)采用預(yù)鉆孔施工工藝則效果更佳。當(dāng)采用邊鉆孔邊沉樁的預(yù)鉆孔施工工藝時(shí)，一般預(yù)鉆孔的直徑宜為樁徑的70%左右，預(yù)鉆孔的深度宜為1/3～1/2的樁長。通常預(yù)鉆孔深度范圍內(nèi)地基土體內(nèi)的超靜孔隙水壓力值可減小40～50%，地基變位值可減小30%～50%，其影響深度可達(dá)鉆孔深度以下2～3m的范圍。并可明顯減小地基表面的隆起值，減小對(duì)己打入樁的擠拔和擠壓影響，也有利于防止和減少對(duì)鄰近建筑物的損傷。

2、合理安排沉樁施工順序及進(jìn)度

在軟粘土地基中，沉樁施工進(jìn)度過快，不但顯著增加超靜孔隙水壓力值，并促使鄰近土體剪切破壞，顯著地增加地基土體的變位值，而且擴(kuò)大了超靜孔隙水壓力和地基變位的影響范圍。沉樁施工順序?qū)Τo孔隙水壓力的形成及其水力梯度的大小和方向也有明顯關(guān)系，且直接影響沉樁區(qū)及其鄰近地區(qū)地基變位的分布規(guī)律。實(shí)踐表明，地基變位的方向基本上與沉樁施工順序方向是一致的。在砂性土地基中，由于砂性土的擠密沉降程度不僅與振動(dòng)強(qiáng)度成正比，而且與振動(dòng)作用的持續(xù)時(shí)間成正比。沉樁區(qū)中的己打入樁對(duì)振動(dòng)傳播的阻尼作用，將會(huì)顯著減小作用于另一側(cè)地基中的振動(dòng)強(qiáng)度和振動(dòng)有效作用的次數(shù)，明顯減弱了砂性土地基的擠密效應(yīng)，使地基土體的沉降值減少。但在沉樁前進(jìn)方向一側(cè)，隨著沉樁作業(yè)的鄰近，不僅作用于地基土的振動(dòng)強(qiáng)度將愈大，振動(dòng)的有效作用次數(shù)也愈多，這都將加劇砂性土的振密效應(yīng)，顯著增加地基土體的沉降量。在沉樁起始處方向的地基土體的變位和超靜孔隙水壓力較小，影響范圍也較小。

3、降低地下水位、改善地基土特性

降低地基中地下水位或改善地基土的排水特性，可以減小和加快消散沉樁引起的超靜孔隙水壓力，防止砂土液化或提高鄰近地基土體的強(qiáng)度以增大其對(duì)地基變位的約束作用，從而減小地基變位及其影響范圍。通常在沉樁區(qū)及其鄰近范圍，可沿軟土層埋深預(yù)先鉆孔構(gòu)筑砂樁、砂井、碎石樁、砂石樁、塑料排水帶等一些行之有效的排水措施。在含水量較高的地層，可沿樁長粘接排水帶。在地下水位較高的地區(qū)，也可采用井點(diǎn)或集水井抽水等降低地下水位的措施。

4、設(shè)置防滲防擠壁

設(shè)置防滲防擠壁，可適當(dāng)控制超靜孔隙水壓力的影響范圍，并加強(qiáng)對(duì)沉樁鄰近地區(qū)地基變位的約束作用，有效地防護(hù)鄰近建筑物免受損害。通?？稍诔翗秴^(qū)鄰近沿軟土層埋深預(yù)先設(shè)置構(gòu)筑混凝土地下連續(xù)壁、水泥攪拌樁加固壁、旋噴加固壁、抗?jié)B板樁以及樁排式砂樁、石灰樁、碎石樁等防護(hù)措施。

5、設(shè)置防擠土槽

設(shè)置防擠土槽，可以減小地基淺層土體的側(cè)向位移和隆起影響，同樣也可以減小鄰近淺埋式基礎(chǔ)的建筑物和地下管線的差異變位影響。通常在沉樁區(qū)鄰近防護(hù)建筑物和地下管線前3m左右處設(shè)置深度大于鄰近建筑物基礎(chǔ)和地下管線埋深的防擠土槽。當(dāng)槽深較大時(shí)可在土槽內(nèi)灌水或護(hù)壁泥漿以防止發(fā)生坍塌。

6、設(shè)置防擠孔

設(shè)置防擠孔，以減小地基土體的變位值及其影響范圍，并減小對(duì)鄰近建筑物的變位影響。通常在沉樁區(qū)及其靠近鄰近建筑物的一側(cè)處，沿軟土層埋深于沉樁施工前按梅花形設(shè)置單排直徑為30cm左右的深孔，并向深孔內(nèi)灌注護(hù)壁泥漿，以利于地基土體釋放沉樁施工所引起的有效應(yīng)力和超靜孔隙水壓力的消散，并減小地基土體的超靜孔隙水壓力和地基土體變位的影響范圍和程度。

7、先開挖基坑后沉樁

如果條件許可，可采用先開挖基坑然后再沉樁的施工工藝，這樣可以減小地基淺層軟土的側(cè)向位移和隆起，有利于降低沉樁所引起的超靜孔隙水壓力，從而減小地基深層土體變位。

另外，在沉樁期間，切忌在沉樁區(qū)及其鄰近范圍隨意開挖基坑。即使沉樁完畢后，沉樁區(qū)的基坑開挖也應(yīng)對(duì)稱分層均勻地進(jìn)行，這將有利于減小基坑開挖對(duì)已打入樁的變位影響程度。

8、加強(qiáng)監(jiān)測

為了保護(hù)沉樁區(qū)的鄰近建筑物免受沉樁施工影響，宜在沉樁施工期間采取相關(guān)的監(jiān)測措施，密切觀測沉樁區(qū)及其鄰近地區(qū)和鄰近建筑物的變化狀況，通過對(duì)地基土體的超靜孔隙水壓力、深層土體側(cè)向位移、地面的側(cè)向位移和隆起、鄰近建筑物的變位和開裂狀況的監(jiān)測，有效地控制沉樁施工順序和施工進(jìn)度并加以及時(shí)的調(diào)整，以減小對(duì)鄰近建筑物的危害影響。必要時(shí)可對(duì)鄰近建筑物采取托換加固措施，以免發(fā)生塌房事故。為此，預(yù)先應(yīng)對(duì)鄰近建筑物和地下管線進(jìn)行仔細(xì)調(diào)查，并確定其允許變位值是十分必要的。

擠土所帶來的一系列不良影響是難以避免的，但只要認(rèn)真考慮并采取合理的防護(hù)措施，應(yīng)該可以把影響控制在較小的范圍內(nèi)。上述防護(hù)措施往往具有綜合防治的效果，可結(jié)合具體工程實(shí)際合理進(jìn)行選用。