高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PHC）靜壓施工接樁過(guò)程的監(jiān)理質(zhì)量控制與分析

喻向明

（上海同濟(jì)工程項(xiàng)目管理咨詢有限公司， 上海 200433）

0 引言

管樁（PHC）作為一項(xiàng)新技術(shù)、新產(chǎn)品，近幾年在全國(guó)得到了廣泛地推廣和大量使用，尤其在軟土地基及高層的建筑中。與沉管灌注樁、鉆孔灌注樁相比較，其具有施工周期短、施工質(zhì)質(zhì)量可控制等特點(diǎn)。

同樣值得關(guān)注的是，該產(chǎn)品采用離心技術(shù)工廠化生產(chǎn)工藝，具有質(zhì)量強(qiáng)度好、成樁效率高等特點(diǎn)、既節(jié)約資源、又有利于環(huán)保。而在施工過(guò)程中，樁長(zhǎng)調(diào)整較為方便，噪聲小、無(wú)劇烈振動(dòng)、對(duì)周邊環(huán)境影響較輕。不足之處：管樁（PHC）對(duì)地下水質(zhì)條件及土壤介質(zhì)的防腐性要求比較高；在壓樁過(guò)程質(zhì)量控制難度較大，如管樁（PHC）需穿越較厚的粉土粉砂層或硬塑粘土層，發(fā)生管樁（PHC）壓不下去的情況也比較普遍，還可能因樁機(jī)施壓過(guò)大造成樁身及接頭部位斷裂。

因此，為確保沉樁的質(zhì)量，工程監(jiān)理人員應(yīng)掌握管樁（PHC）的特點(diǎn)，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙要求和相關(guān)規(guī)范技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)沉樁施工過(guò)程的主要環(huán)節(jié)系統(tǒng)地、有針對(duì)性地進(jìn)行質(zhì)量控制。

1 項(xiàng)目概況

1.1 工程概況

本項(xiàng)目為上海市嘉定區(qū)外岡鎮(zhèn)1702 號(hào)地塊生產(chǎn)基地新建項(xiàng)目，建筑面積116667 m2，其中建筑安裝工程造價(jià)約30000 萬(wàn)元。

具體結(jié)構(gòu)層次為：1#管理控制系統(tǒng)車間，框架4 層；2#綜合車間，框架5 層；3#綜合車間，框架5 層耐火等級(jí)為二級(jí)，抗震設(shè)防烈度為七度，屋面防水等級(jí)二級(jí)，生產(chǎn)的火災(zāi)危險(xiǎn)性類別為丙類，結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)；4#綜合服務(wù)中心，鋼結(jié)構(gòu)1 層；地下室均為1 層。

1.2 工程地質(zhì)、水文條件

本工程樁基礎(chǔ)，持力層為：⑦1-2 層粉砂層，抗拔樁持力層⑥3-1 層粉質(zhì)粘土。地淺層地下水對(duì)混凝土有腐蝕性，干濕交替時(shí)地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋有弱腐蝕性。承壓水層在負(fù)10.3 米左右，地基無(wú)液化及其他不良地質(zhì)情況。

1.3 樁型及樁功能等技術(shù)參數(shù)

?本工程基礎(chǔ)采用PHC-400 預(yù)應(yīng)力混凝土高強(qiáng)管樁,壁厚95,混凝土強(qiáng)度等級(jí)C80。編號(hào)為PHC-400（AB、B、C）；95-（29、30、31、32、33、34、35），單樁分3 節(jié)，共計(jì)3543 根。

?樁頂標(biāo)高為-4.700m,樁頂錨入承臺(tái)100mm。單樁承載力極限標(biāo)準(zhǔn)值為1250KN,樁端必須進(jìn)入⑦1-2 層粉砂層大于3D。

?沉樁方式：靜壓沉樁。

2 管樁（PHC）靜壓施工工藝流程

2.1 施工工藝流程

2.2 機(jī)械選型

根據(jù)本工程地質(zhì)條件，管樁（PHC）的類型及停壓標(biāo)準(zhǔn)值即ф400 樁在不超過(guò)2300KN（經(jīng)設(shè)計(jì)確認(rèn)），故選用ZYC400SY 全液壓靜力壓樁機(jī)3 臺(tái)同時(shí)施工。

3 管樁（PHC）靜壓施工接樁過(guò)程的質(zhì)量控制

施工前，項(xiàng)目部根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、驗(yàn)收規(guī)范，以及總包制定的施工方案，有針對(duì)性地編制了“沉樁施工質(zhì)量控制監(jiān)理細(xì)則”。專業(yè)監(jiān)理人員在充分了解設(shè)技術(shù)參數(shù)、設(shè)計(jì)意圖基礎(chǔ)之上，根據(jù)以往的沉樁施工監(jiān)理控制經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)施工圖紙，按照施工單位擬定的施工方案，把三臺(tái)樁機(jī)分別編號(hào)，對(duì)應(yīng)劃分以樁機(jī)為三個(gè)檢驗(yàn)批。很顯然，單樁是由3 節(jié)樁連接而成的，而連接的方法是電焊焊接。因此，把接樁過(guò)程作為監(jiān)理人員質(zhì)量控制的重點(diǎn)。

1）管樁（PHC）對(duì)接焊接前，上下樁端頭表面上的泥土、油污、鐵銹等要預(yù)先清理干凈，坡口處應(yīng)處理至露出金屬光澤。

2）接樁時(shí)，需要注意上下節(jié)樁對(duì)接后，節(jié)樁中心線偏差不應(yīng)大于5mm，水平錯(cuò)位偏差不應(yīng)大于2mm。

3）為保障接樁焊接的質(zhì)量，要求電焊工必須經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)，持證上崗。需要注意在施焊時(shí)，一定先在沿坡口周邊對(duì)稱點(diǎn)焊4-6 點(diǎn)，之后分層施焊，具體可以兩個(gè)焊工同時(shí)對(duì)稱進(jìn)行施焊。

4）接樁焊接至少分二次焊接完成，第一次打底焊縫非常重要，仔細(xì)檢查。焊接時(shí)焊肉不宜過(guò)厚，確保焊劑充分填入坡口，務(wù)必禁止虛焊，焊肉應(yīng)連續(xù)飽滿。

5）焊縫應(yīng)連續(xù)飽滿，內(nèi)層焊渣一定要清理干凈，避免影響焊接質(zhì)量，需要補(bǔ)焊的應(yīng)及時(shí)處理后方可進(jìn)行外層施焊。同時(shí)注意焊接部位不得有咬邊、氣孔、裂縫、漏焊等種種質(zhì)量缺陷。

6）樁端頭對(duì)接時(shí)，如發(fā)現(xiàn)樁端面縫隙過(guò)大，施工人員應(yīng)向現(xiàn)場(chǎng)管理、監(jiān)理人員報(bào)告。不得擅自嵌填鋼筋、鋼板等后進(jìn)行焊接。焊接后須經(jīng)自然冷卻，冷卻時(shí)間不得少于8min。

7）應(yīng)盡可能縮小接樁時(shí)間，避免因停止靜壓樁時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致受樁周土重固結(jié)阻力而影響沉樁施工。接樁焊接完成后，經(jīng)監(jiān)理檢查驗(yàn)收合格，待焊縫經(jīng)自然降溫1min 后方可進(jìn)行沉樁。焊縫嚴(yán)禁用水冷卻降溫，焊好后立即沉樁。并認(rèn)真作好書面記錄，做到每根樁心中有數(shù)、條理清楚。

8）委托第三方檢測(cè)單位抽樣，對(duì)樁接頭焊接處進(jìn)行檢測(cè)有否開裂、斷裂、樁頭破損。因而對(duì)整體沉樁施工質(zhì)量做一評(píng)估。

4 管樁（PHC）接樁焊接監(jiān)理過(guò)程中常見問(wèn)題及分析處理

4.1 接樁焊接監(jiān)理過(guò)程中常見問(wèn)題的分析

在沉樁施工的第28 天，委托監(jiān)測(cè)單位（上海遠(yuǎn)淙工程技術(shù)有限公司）到施工現(xiàn)場(chǎng)以樁機(jī)為單位，分別抽查3 套試樁的靜載、接頭情況。靜載數(shù)據(jù)分析，抽查的9 套樁全部合格。但卻發(fā)現(xiàn)有1 套試樁至少有一節(jié)樁頭焊接處存在不同程度地松脫開裂；基礎(chǔ)土方開挖后，以同樣的方式分別抽查了9 套工程樁，發(fā)現(xiàn)其中有2 套工程樁每套樁至少有一節(jié)接頭焊接處存在不同程度地松脫開裂。

對(duì)此，總包單位咨詢了設(shè)計(jì)單位，設(shè)計(jì)單位給出定論，是接樁這個(gè)環(huán)節(jié)的“樁接頭焊接”問(wèn)題。之后，項(xiàng)目監(jiān)理部相關(guān)監(jiān)理人員總結(jié)、分析了在接樁焊接過(guò)程中可能出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

對(duì)常規(guī)監(jiān)理接樁焊接過(guò)程控制來(lái)說(shuō)，從基本工序、施工人員操作、質(zhì)量保證手段、監(jiān)理確認(rèn)、到符合規(guī)范要求驗(yàn)收；不合格整改、到整改符合規(guī)范要求后驗(yàn)收。但就接樁焊接過(guò)程的每一個(gè)細(xì)節(jié)來(lái)說(shuō)，要做到監(jiān)理人員全程旁站跟蹤控制是有一定難度的。加之，施工人員的操作水平；成樁本身樁端頭不平；靜壓機(jī)的操作失誤；客觀環(huán)境的影響等都會(huì)導(dǎo)致接樁焊接出現(xiàn)焊接質(zhì)量不合格的質(zhì)量問(wèn)題。

1）未按要求接樁。接樁時(shí)上下節(jié)樁端面錯(cuò)位偏差大于2mm，上下兩樁端頭樁端面縫隙過(guò)大，沒能焊牢，對(duì)接后上下節(jié)樁的中心線偏差大于5mm。

2）現(xiàn)場(chǎng)施工、監(jiān)理人員對(duì)接樁垂直、錯(cuò)位偏差控制不到位，從而造成樁垂直偏差、錯(cuò)位偏差得不到及時(shí)糾偏的問(wèn)題。

3）接樁焊接前樁端頭端面焊縫未及時(shí)清理就開始施焊，因此造成焊縫焊肉不飽滿、不連續(xù)，甚至出現(xiàn)焊接變形。

4）規(guī)范要求沿樁端面接縫周圍對(duì)稱焊4-6 點(diǎn)固定，分層施焊，每層間的焊渣務(wù)必要清除干凈，焊縫坡口必須連續(xù)滿焊，電焊厚度宜高出坡口1mm，每層焊縫必須嚴(yán)格檢查。但施工人員為省事圖快偷工減料，未對(duì)稱固定焊點(diǎn)、甚至焊縫只焊一遍、焊縫坡口處未滿焊等，使得焊縫質(zhì)量達(dá)不到規(guī)范要求，導(dǎo)致接樁處焊接開裂。

5）施工、包括監(jiān)理人員在對(duì)接樁焊縫進(jìn)行過(guò)程檢查時(shí)，往往忽略了對(duì)每層焊縫質(zhì)量的檢查，尤其是第一層焊縫是否焊透的檢查。常常是只對(duì)焊縫的表面進(jìn)行質(zhì)量檢查，而深部焊縫焊接不牢靠，最終導(dǎo)致樁端頭脫焊。

6）管樁（PHC）接頭的防腐處理相當(dāng)關(guān)鍵。而實(shí)際施工中，施工、監(jiān)理人員只重視沉樁工藝工程的連續(xù)性，忽略了對(duì)接樁端頭的防腐處理，也間接影響了接樁焊接的質(zhì)量。

7）接樁焊接接頭應(yīng)在自然冷卻至少1min 后才能進(jìn)行沉樁施工，且冷卻時(shí)間不少于8min。而實(shí)際情況是對(duì)冷卻時(shí)間控制不嚴(yán)，能快則快、越快越好，只要能多打樁就行，嚴(yán)重影響了接樁焊縫的焊接質(zhì)量。

而在實(shí)際管樁施工中，由于設(shè)計(jì)圖紙未做詳細(xì)說(shuō)明；工程是否是“重要工程”界定不明確；大多數(shù)施工單位打插邊球，均沒有對(duì)接樁的焊縫質(zhì)量做探傷檢查做要求，施工方案未細(xì)化對(duì)焊縫質(zhì)量控制措施和檢查要求，導(dǎo)致實(shí)體焊縫質(zhì)量存在不確定性。

4.2 提高接樁焊接質(zhì)量的合理建議

通過(guò)本項(xiàng)目沉樁施工過(guò)程中出現(xiàn)的接樁焊接質(zhì)量不符合要求的問(wèn)題，結(jié)合以往施工的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)查閱了大量的相關(guān)接樁過(guò)程質(zhì)量通病及處理方法的資料，總結(jié)下來(lái)基本上就是圍繞國(guó)標(biāo)、圖集規(guī)范針對(duì)樁頭的清潔處理、樁頭對(duì)接的水平及垂直度控制、施焊步驟及間歇時(shí)間、冷卻時(shí)間的掌控這幾個(gè)方面來(lái)分析，主要還是針對(duì)接樁的焊接環(huán)節(jié)提出相應(yīng)處理措施。

4.2.1 樁端頭卡槽接口焊接

傳統(tǒng)的接樁焊接是立面水平縫的焊接，雖然樁端面碰頭處有一定的坡口，但要保證焊接質(zhì)量，首先要求電焊操作人員具有相當(dāng)?shù)暮附硬僮魉胶途礃I(yè)精神。試想，要能改立面水平縫焊接為水平垂直縫焊接，不僅改變了以往接樁焊接的難度，更重要地是提高了焊縫焊接的質(zhì)量。

示意圖：1 上下兩樁樁端面接頭前，2 上樁端面進(jìn)入下樁卡槽端面的連接

A 樁端頭制作：卡槽與樁端頭一體模具鑄造或焊接而成?？ú凵疃炔怀^(guò)15mm,壁厚不小于10mm。

B 影響因素：只是在樁的一處端頭（端帽）上加以改變，不影響成樁工序、過(guò)程等；也不改變沉樁施工方法。

C 不利因素：樁頭部位有卡槽的吊裝、堆放不當(dāng)，會(huì)造成卡槽凹凸，對(duì)接樁插入時(shí)有一定低影響。

4.2.2 樁端頭承插接口連接

目前接樁已有采用的機(jī)械試連接方式的，但由于連接件類似管抱箍，尤其是連接件緊固環(huán)節(jié)制作要求比較高，而實(shí)際安裝操作過(guò)程中，緊固效果不可靠，最為不利的是緊固件套在裝接頭外面，加之沉樁過(guò)程中，土體的豎向摩擦力及硬物碰撞等因素影響，易導(dǎo)致緊固件受損脫落，因此這種接樁方式很少使用。

A 既然是管樁，就應(yīng)具有管的特性。沉樁過(guò)程是垂直向下，而且要求上下樁節(jié)的中心線偏差不大于5mm，這對(duì)承插試接頭連接控制極為有利。

B 樁端頭制作：承插口端頭（端帽）及插頭端頭（端帽）卡帽做法可請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)。

C 影響因素：只是在樁端頭（端帽）上加以改變，不影響原成樁工序、過(guò)程等；也不改變沉樁施工方法。

D 可能造成的不利因素：樁端頭的改進(jìn)會(huì)增加一定的成本；樁頭接頭不緊在沉樁施壓過(guò)程中發(fā)生斷裂。

總之，要想改進(jìn)接樁質(zhì)量，先要有想法，其次是敢于嘗試，通過(guò)反復(fù)實(shí)踐不斷摸索來(lái)實(shí)現(xiàn)的目的。

5 結(jié)論

提高監(jiān)理人員的技術(shù)能力、綜合判斷能力、科學(xué)管理水平，是控制管樁（PHC）沉樁施工質(zhì)量的關(guān)鍵，而通過(guò)在施工過(guò)程質(zhì)量控制中，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、并提出解決問(wèn)題的合理建議，才能確保管樁（PHC）沉樁施工的質(zhì)量；才能更好地發(fā)揮工程監(jiān)理在施工質(zhì)量控制方面的作用，也同時(shí)為業(yè)主贏得了經(jīng)濟(jì)效益。