預(yù)應(yīng)力管樁與鉆孔灌注樁在建筑施工中對(duì)比探討

杜永輝

摘要：在我國建筑工程發(fā)展過程中預(yù)應(yīng)力混凝土管樁以及鉆孔灌注樁是兩種常見的施工方式，并且兩種施工方式在實(shí)際應(yīng)用中優(yōu)缺點(diǎn)也各不相同，只有依據(jù)工程的實(shí)際情況選擇合適的施工方式，才能從根本上保證施工質(zhì)量。文章主要以預(yù)應(yīng)力管樁與鉆孔灌注樁的優(yōu)缺點(diǎn)為切入點(diǎn)進(jìn)行分析對(duì)，并且以實(shí)際工程為例對(duì)鉆孔灌注樁的施工細(xì)節(jié)進(jìn)行分析，以望推動(dòng)我國建筑工程的發(fā)展。

Abstract： Prestressed concrete pipe pile and bored cast-in-place pile are two common construction methods in the development of construction projects in China， and the advantages and disadvantages of the two construction methods are different in practical application. This paper mainly analyzes the advantages and disadvantages of prestressed pipe piles and bored piles， and analyzes the construction details of bored piles in order to promote the development of construction projects in China.

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土管樁；灌注樁；優(yōu)缺點(diǎn)分析

Key words： prestressed concrete pipe pile；cast-in-place pile；advantages and disadvantages analysis

中圖分類號(hào)：TU753.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2019）02-0095-03

0 引言

建筑工程施工，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁以及灌注樁有應(yīng)用的較為廣泛，并且不同技術(shù)的應(yīng)用環(huán)境也各不相同。因此，在施工中只有依據(jù)實(shí)際情況選擇合適的施工技術(shù)，才能從根本上提高施工質(zhì)量。

1 預(yù)應(yīng)力混凝土管樁與鉆孔灌注樁

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁主要是以施工現(xiàn)場預(yù)應(yīng)力為基礎(chǔ)，然后將其放置在1800℃、10大氣壓的蒸汽中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)所形成的一種空心圓筒混凝土預(yù)制構(gòu)件，又被稱為PHC管樁?？梢詮氖┕ぜ夹g(shù)、混凝土強(qiáng)度等級(jí)方面進(jìn)行劃分，在施工中，可以施工人員可以直接在施工方案中所預(yù)設(shè)的樁位進(jìn)行鉆孔，然后把鋼筋籠放入孔內(nèi)并且注入混凝土所制成的構(gòu)件稱稱為灌注樁，灌注樁都是圓形截面，在建筑施工中應(yīng)用比較廣泛，另外，還有人工挖孔、鉆孔、嵌巖、干作業(yè)成孔、泥漿護(hù)壁成孔等不同形式灌注樁型。

2 應(yīng)用條件分析

在施工過過程中，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁主要包含了：靜壓、錘擊兩種方式。此兩種在選擇中都具有一定的適用性，但是對(duì)于一些環(huán)境較為特殊工程時(shí)，預(yù)應(yīng)力混凝土管施工質(zhì)量有些欠缺。據(jù)相關(guān)研究表明，預(yù)應(yīng)力混凝土管可以應(yīng)用在軟土層、砂土層、粘土層以及以風(fēng)化巖基層等地質(zhì)條件的環(huán)境下；一旦工程環(huán)境中出現(xiàn)孤石、無法清除的障礙物、基巖、巖溶發(fā)育層、密實(shí)碎土石等施工環(huán)境中可以采用灌注樁。并且在一些極特殊的特殊地質(zhì)環(huán)境中，人工灌注樁所取得效果最為明顯，具體的特殊地質(zhì)條件分析：

①在一些表面柔軟以及土層較厚的土層、土層有暗流、深坑等特殊環(huán)境的地質(zhì)中，不能作為基礎(chǔ)持力層；具有液化土層的施工現(xiàn)場，山區(qū)、坡地土層覆蓋參差不齊的土層或者施工現(xiàn)場起伏度教大的土層可能會(huì)出現(xiàn)地表不均勻等情況。

②對(duì)施工現(xiàn)場的豎向承載能力要求比較嚴(yán)格，如果不能滿足實(shí)際施工需求，就會(huì)導(dǎo)致荷載超出范圍，導(dǎo)致施工現(xiàn)場產(chǎn)出現(xiàn)變形，從而對(duì)施工造成影響。

3 預(yù)應(yīng)力混凝土管樁與鉆孔灌注樁優(yōu)、缺點(diǎn)對(duì)比分析

PHC管樁主要是以工廠功為基礎(chǔ)，通過對(duì)各項(xiàng)施工環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格控住所制造出的構(gòu)件，質(zhì)量能夠得到保證。在應(yīng)用中的主要優(yōu)點(diǎn)為：單樁承載力較強(qiáng)、設(shè)計(jì)范圍寬廣，應(yīng)用范圍比較廣泛，施工速度快、質(zhì)量有保證、周期短、經(jīng)濟(jì)成本較低。另外，樁身抗打性能、穿透性都較強(qiáng)，在施工現(xiàn)場容易整理，能夠保證使用場地的整潔，注意在工業(yè)民用建筑工程、港口工程、路橋工程建設(shè)中的應(yīng)用較為廣泛。和PHC管樁進(jìn)行對(duì)比灌注樁的主要優(yōu)點(diǎn)有主要表現(xiàn)在：

①灌注樁相對(duì)于PHC管柱而言，單樁承載能力略遜一籌，但是灌注樁在實(shí)際應(yīng)用中可以進(jìn)行單樁分布，并且各個(gè)單樁分布之間的距離大。

②灌注樁在應(yīng)用中，環(huán)境適應(yīng)能力較強(qiáng)，能夠應(yīng)用在各種復(fù)雜的地質(zhì)條件以及施工環(huán)境中，并且在，硬度較大的持力層或者基巖壓樁后，能夠直觀的看到整個(gè)施工過程地層的變化情況，工作人員能夠依據(jù)施工實(shí)際情況對(duì)其中存在的問題及時(shí)進(jìn)行處理，保證施工質(zhì)量。

③灌注樁在施工中，所需要的設(shè)備簡單、輕便、施工效率高，還可以進(jìn)行多項(xiàng)同時(shí)施工。通過對(duì)一些簡單的施工設(shè)備進(jìn)行利用，就能夠獲取承載力較大的樁。另一方面施工中，不會(huì)產(chǎn)生噪音污染以及粉塵污染，也不會(huì)導(dǎo)致地面隆起或者側(cè)移，能夠保證施工現(xiàn)場以及周邊環(huán)境、道路、地下設(shè)施等安全。

④灌注樁具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，人工挖孔灌注樁的成本明顯低于預(yù)制樁，并且對(duì)于鋼筋配筋率也較低。

⑤灌注樁抗震性性能較好，不僅的豎向荷載能力較大，而且水平荷載能力也較大，因此，可以將其當(dāng)做抗滑樁與支護(hù)樁應(yīng)用在坡地抗滑以及建筑物基坑開挖施工中，同時(shí)還可以在基坑開挖為地下承重墻提供永久性的支撐。

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在還實(shí)際應(yīng)用中依舊存在許多缺點(diǎn)，主要包括：預(yù)應(yīng)力混凝土管樁制造和施工設(shè)備成本較高，需要投入大量的資金；預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在使用錘擊法施工時(shí)，會(huì)出現(xiàn)劇烈的振動(dòng)，并且伴隨有噪聲污染，在靜壓法施工中，施工設(shè)備較大，不能自由進(jìn)出施工現(xiàn)場；預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工中會(huì)出現(xiàn)擠土效應(yīng)；預(yù)應(yīng)力混凝土管樁送樁能到達(dá)的深度局限性較為明顯；在惡劣的地質(zhì)條件下，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基本都不會(huì)被采用。灌注樁的缺點(diǎn)為：在灌注樁所需要的施工現(xiàn)場作業(yè)較多，可能會(huì)對(duì)樁的質(zhì)量造成一定影響，致使整個(gè)樁質(zhì)量不穩(wěn)定。經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)縮頸、斷樁等質(zhì)量問題；并且不能有效解決控制樁底沉渣問題。

4 鉆孔灌注樁在施工中的應(yīng)用

4.1 工程概況分析

選擇某工程部分作為案例進(jìn)行分析，橋梁總長度為2096m，并且一共分為12聯(lián)。橋梁范圍內(nèi)兩河河道基本呈現(xiàn)規(guī)則狀，常年有水，并且走向穩(wěn)定。橋梁頂部結(jié)構(gòu)采用23×30m+40×35m預(yù)應(yīng)力混凝土腹板小箱梁進(jìn)行處理；下面使用雙柱式墩，肋板式橋臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。整個(gè)橋梁工作一共有264根樁，其中32根樁，樁徑設(shè)計(jì)我1.6m，均樁長55m，最長樁為75m。

4.2 施工工藝分析

①樁位放樣；在實(shí)際施工中，為了提高樁位置的準(zhǔn)確性，工作人員采用索佳SET-2100型全站儀對(duì)樁位放樣進(jìn)行施工控制，并且還在樁位之間采用鋼尺進(jìn)行核實(shí)，保證了樁位置的準(zhǔn)確。如果樁位準(zhǔn)確，那么在樁周圍3-4m遠(yuǎn)處，并且不容易被設(shè)備以及工作人員干擾的位置進(jìn)行護(hù)樁（護(hù)樁基本都使用混凝土澆筑進(jìn)行固定），工作人員還要做好記錄。如圖1，工作人員采用A、B、C、D四個(gè)護(hù)樁，采用十字鏈線的方式保證其能夠通過孔位中心O點(diǎn)，并且測量出OA、OB、OC、OD的距離，能夠及時(shí)防止個(gè)別護(hù)樁被破壞對(duì)施工造成影響。

②鋼護(hù)筒的埋設(shè)；在實(shí)際的鉆孔樁施工時(shí)，鋼護(hù)筒具重要意義，能夠?qū)段灰约翱卓谶M(jìn)行固定和保護(hù)，因此，工作人員應(yīng)該對(duì)其埋設(shè)質(zhì)量進(jìn)行控制，才能保證孔的質(zhì)量。鋼護(hù)筒要求硬度較強(qiáng)，并且筒壁不能漏水。在埋設(shè)工作前應(yīng)該依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行十字線護(hù)樁，采用人工施工的方式進(jìn)行開挖；然后才能進(jìn)行護(hù)筒吊放，還要依據(jù)十字線護(hù)樁對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，保證護(hù)筒中心能夠和樁位中心進(jìn)行重合，及時(shí)對(duì)護(hù)筒平整度以及垂直度進(jìn)行核實(shí)；在護(hù)筒周圍回填粘土、分層夯實(shí)，尤其是護(hù)筒底部，能夠防止漏漿；所有工作完成以后，才能把樁位十字線到原來位置，有助于提供鉆機(jī)對(duì)位的準(zhǔn)確性。鋼護(hù)筒的埋設(shè)的具體數(shù)據(jù)見表1-表3。

③泥漿制作；泥漿的質(zhì)量對(duì)于整個(gè)灌注樁施工質(zhì)量都具有直接影響，因此，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)泥漿制作工藝的控制，從根本上提高泥漿質(zhì)量。泥漿的作用主要有：攜砂、增加壓力、鞏固孔壁、冷卻鉆頭等作用，在泥漿制作時(shí)，工作人員要選擇黏土，并且還要依據(jù)實(shí)際情況對(duì)泥漿的相對(duì)密度以及粘合度進(jìn)行測試，滿足要求以后才能進(jìn)行下一步工作。

④鉆孔；鉆孔是整個(gè)工程的核心部分，在前面兩個(gè)步驟完成以后，就可以見鉆孔施工，具體步驟如下：首先，工作人員通過對(duì)十字線護(hù)樁的利用確定孔中心，使用拼裝或大噸位吊車將鉆機(jī)設(shè)備運(yùn)輸?shù)街贫ㄎ恢?，在?duì)位工作中，工作人員應(yīng)該對(duì)設(shè)備底座進(jìn)行控制，保證底座的平衡，符合要求以后才能進(jìn)行施工；同時(shí)，還要對(duì)施工的設(shè)備底座平衡性進(jìn)行檢查，保證誤差在5cm以內(nèi)。其次，鉆孔，在鉆孔開始回時(shí)，應(yīng)該先對(duì)鉆桿進(jìn)行控制，放入粘土，在設(shè)備護(hù)筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)造漿，此時(shí)開啟泥漿泵進(jìn)行循環(huán)，等待泥漿攪拌均勻適當(dāng)?shù)慕档娃D(zhuǎn)速，然后開始鉆孔，保證成孔垂直、圓順具有導(dǎo)向作用。在鉆頭下降得到1m以后，就可以開始勻速鉆孔。另外，在鉆孔工作中，工作人員還應(yīng)該對(duì)土層情況進(jìn)行觀察，對(duì)不同土層采用不用的鉆孔方式，主要是依據(jù)土層的實(shí)際情況進(jìn)行選擇。在鉆孔施工中，需要一次成孔，不能中斷，如果在施工中設(shè)備出現(xiàn)故障，工作人員應(yīng)該及時(shí)將鉆頭提高，使其遠(yuǎn)離孔底部4-6m左右，能夠防止孔出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象。第三，在鉆孔工作完成以后，應(yīng)該及時(shí)對(duì)孔進(jìn)行清理，在鉆孔需要對(duì)導(dǎo)管的水密以及接頭處的抗拉進(jìn)行試驗(yàn)，滿足要求以后才能應(yīng)用到施工中，在孔清理過程中，工作人員應(yīng)該將導(dǎo)管低端應(yīng)該距離柱低端25-40cm，導(dǎo)管的頂部應(yīng)該高出地面1-2m，并且還要將導(dǎo)管頂部進(jìn)行密封，讓泥漿自然流出。第四，混凝土的攪拌以及灌注，在混凝土攪拌時(shí)，工作人員應(yīng)該對(duì)配比進(jìn)行控制，保證混凝土的溫度、稀釋度都可以滿足施工需求?；炷翑嚢柰瓿梢院?，灌注工作中，工作人員應(yīng)該及時(shí)將大漏洞以及導(dǎo)管進(jìn)行銜接，然后將混凝土運(yùn)輸?shù)酱舐┒分?，此時(shí)，工作人員應(yīng)該對(duì)兩種設(shè)備的接頭、孔的情況等進(jìn)行檢查，滿足施工需求以后打開閘門，讓混凝土自然落下。

⑤鋼筋籠的吊放施工；鉆孔施工完成以后且鋼筋籠吊放施工前，工作人員應(yīng)該及時(shí)對(duì)檢孔器（直徑應(yīng)該大于等于鋼筋籠的直徑，并且長度一般為孔徑的3-5倍，同時(shí)重量還要滿足實(shí)際的要求）進(jìn)行全面檢孔工作。一般來說，檢孔器兩端都是錐形，這樣做的目的是為了方便下吊。檢孔工作完成以后，工作人員可以使用泥漿泵對(duì)孔中的泥漿進(jìn)行循環(huán)，保證泥漿比、沉渣厚度等可以滿足鋼筋籠下放的施工要求，同時(shí)，務(wù)必要進(jìn)行二次清孔。鋼筋籠吊放是整個(gè)鉆孔灌注樁施工的難點(diǎn)。在施工中，鉆孔工作完成以后要及時(shí)灌注混凝土，這就導(dǎo)致吊放鋼筋籠工作不能聯(lián)系進(jìn)行施工。所以，都會(huì)將一根樁所有的鋼筋籠分開成幾節(jié)，采用鉆機(jī)架子依次進(jìn)行吊放焊接的方式完成施工。具體操作方式：第一，施工人員在鋼筋籠上使用3個(gè)樁同標(biāo)號(hào)的圓形墊塊進(jìn)行固定每個(gè)樁的間隔3-4m左右，此種方式的主要目的是保證保護(hù)層厚度能夠滿足施工需求，然后將鉆機(jī)架子緩慢向后移動(dòng)1/2D（D為孔徑），這樣做的目的是為了保證鋼筋籠下放過程中可以處于垂直狀態(tài)。如果第一節(jié)鋼筋籠頂端和護(hù)筒頂頂端相差1m時(shí)，可以采用兩根鋼管插入鋼筋籠中能夠?qū)⑵涔潭ㄔ谧o(hù)筒上。此時(shí)可采用鉆機(jī)將第二節(jié)鋼筋籠吊起，并且保證第一節(jié)鋼筋籠頂端和第二節(jié)鋼筋籠底部可以按照預(yù)設(shè)位置進(jìn)行放置，同時(shí)還要對(duì)垂直度進(jìn)行校正。符合要求以后可以立即進(jìn)行現(xiàn)場焊接施工，需要注意的是對(duì)同一截面接頭數(shù)量以及搭接焊長度進(jìn)行控制，保證其合理性，符合要求以后才能繼續(xù)下放，按照這樣的方式直到最后一節(jié)鋼筋籠施工結(jié)束。

⑥鉆孔樁混凝土澆注過程中堵管、斷樁問題的應(yīng)對(duì)措施。

通常來說，氣堵是較為常見的問題，混凝土以滿管狀態(tài)下落過程中，就會(huì)導(dǎo)致管內(nèi)空氣被壓縮，此時(shí)如果導(dǎo)管外部水的壓力以及混凝土壓力相同，就會(huì)出現(xiàn)氣堵現(xiàn)象。主要解決措施有：第一次進(jìn)行混凝土澆注時(shí)，應(yīng)該及時(shí)在水平面上面部分的導(dǎo)管中間開孔，主要目的是為了排氣，當(dāng)混凝土下落時(shí)，多余的氣體就會(huì)排出，從而避免出現(xiàn)氣堵。

出現(xiàn)斷樁問題主要導(dǎo)管埋置的深度不能滿足施工需求，致使導(dǎo)管拔出過程中出現(xiàn)拔斷現(xiàn)象就會(huì)形成泥漿隔層。應(yīng)對(duì)措施：工作人員應(yīng)該及時(shí)對(duì)導(dǎo)管埋置的深度進(jìn)行控制，并且及時(shí)對(duì)混凝土面標(biāo)準(zhǔn)高度進(jìn)行測量，將導(dǎo)管埋置深度控制在2-6m，還要定期對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行壓力測試，對(duì)于使用時(shí)間長或者壁厚較薄的導(dǎo)管應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行更換，保證導(dǎo)管強(qiáng)度可以滿足施工需求。

5 總結(jié)

綜上所述，在建筑工程施工過程中，預(yù)應(yīng)力管樁與鉆孔灌注樁是兩種應(yīng)用較為廣泛的施工技術(shù)，優(yōu)點(diǎn)以及缺點(diǎn)較為明顯，在工程施工中，施工人員應(yīng)該依據(jù)施工現(xiàn)場的實(shí)際情況選擇合適的施工技術(shù)，才能從根本上提高施工質(zhì)量，促進(jìn)建筑工程的發(fā)展。

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