彈卡式連接預應力混凝土方樁施工技術(shù)探討

董才海（上海建騰建筑工程監(jiān)理有限公司， 上海 201800）

0 引 言

預應力混凝土樁因其具有承載力高、經(jīng)濟性好等優(yōu)勢常被大多數(shù)工程所采用，但在接樁處理上傳統(tǒng)使用焊接法，而焊接法存在焊接量大、耗時長，不利于抗拔且對環(huán)境造成腐蝕影響的缺點[1]。采用先張法工藝成型的預應力混凝土方樁，其彈卡式連接屬于機械式連接，可有效克服上述難題。

彈卡式連接預應力混凝土方樁，是通過彈卡式機械連接方式接樁的預應力鋼筋混凝土實心方樁。壓樁施工要求與混凝土方（管）樁基本相同，其施工難點在于接樁施工。由于此類樁接樁方式為彈卡式機械連接，屬于新產(chǎn)品、新工藝，施工單位技術(shù)人員對具體施工操作人員的技術(shù)交底顯得格外重要。本文結(jié)合上海嘉定某水廠擴建工程（以下簡稱“本工程”）實際情況，分析彈卡式連接預應力混凝土方樁接樁施工過程中的連接問題及其預防處理措施，旨在為同類樁基施工提供借鑒和參考。

1 工程概況

本工程沉樁施工對象主要是絮凝沉淀池、均質(zhì)濾料濾池、供水泵房、吸水井、綜合排泥水處理構(gòu)筑物 5 個單體，均為地下池體，對工程樁均有抗拔要求。本工程樁基全部為彈卡式預制混凝土方樁，樁型為 X-RRS-400B，總樁數(shù)為675 根，樁長為 30 m 和 33 m 兩種，都為三節(jié)樁。設計圖紙要求參照施工圖集為《XC 彈卡式連接預應力混凝土方樁》（圖集號：2016 滬 G/T—508）。圖 1～圖 3 為抗壓樁彈卡式連接件及生產(chǎn)加工隱蔽驗收圖片，圖 4 為成品樁接頭。

圖 1 抗壓樁彈卡式連接件

圖 2 樁鋼筋骨架內(nèi)彈卡預埋

圖 3 樁鋼筋骨架

圖 4 成品樁接頭部位

2 樁基檢測及判定標準

根據(jù) DG/TJ 08－218－2017《建筑地基與基樁檢測技術(shù)規(guī)程》要求，上海地區(qū)常用彈性波反射法對工程樁的低應變動測試，來檢驗樁身的完整性。樁身質(zhì)量評定等級分類及有關(guān)說明：

Ⅰ類樁—無任何不利缺陷，樁身結(jié)構(gòu)完整；

Ⅱ類樁—有輕度不利缺陷，但不影響或基本不影響原設計的樁身結(jié)構(gòu)承載力；

Ⅲ類樁—有明顯不利缺陷，影響原設計的樁身結(jié)構(gòu)承載力；

Ⅳ類樁—有嚴重不利缺陷，嚴重影響原設計的樁身結(jié)構(gòu)承載力。

以完整樁的首次樁底反射時間 Δt，計算該樁的波速

式1中：L為完整性的樁長（m）；Δt為完整性的樁底反射波的傳遞時間（t）。

由該工程完整樁的平均波速，計算缺陷的位置

式2中：Δt為缺陷樁 L 缺陷處反射波的傳遞時間（t）。

當某根樁的縱波速度VCi（m/s）與平均縱波速度VC（m/s）差額與平均縱波速度VC比值小于 5% 時，判定為Ⅰ類樁；反之，則判定為有輕度缺陷的Ⅱ類樁。

3 壓樁過程中遇到的問題及解決方案

3.1 前期試樁情況

考慮到該壓樁施工為新產(chǎn)品、新工藝，對接樁處樁身的完整性存在擔憂[2]。工程開工后，經(jīng)監(jiān)理組織專題會議討論，參建的建設單位、設計單位、施工單位、監(jiān)理單位與檢測各方一起共同確定：先施工 8 根試樁，先行檢驗接樁工藝的樁身完整性，再對可能出現(xiàn)的問題進行分析并提出改進措施。

試樁完成后，檢測單位現(xiàn)場檢測判定 8 根樁中的 5 根樁為Ⅱ類樁，3 根樁為Ⅰ類樁，無 Ⅲ 類樁和 Ⅳ 類樁。樁身的輕微缺陷均出現(xiàn)在第一節(jié)樁和第二節(jié)樁接頭處，與原擔憂基本一致。針對第一批 8 根樁的施工情況展開全過程跟蹤觀察，記錄并分析可能影響接樁質(zhì)量的所有環(huán)節(jié)，最終提出解決方案。

3.2 試樁過程出現(xiàn)問題的原因及解決方案

3.2.1 前期試樁低應變檢測結(jié)果不理想

（1）原因分析。本工程沉樁施工單位是第一次接觸彈卡式連接預應力混凝土方樁，對此類樁施工缺乏經(jīng)驗，在施工前期階段一直處于摸索狀態(tài)。加之施工單位技術(shù)人員對施工人員的技術(shù)交底不到位，導致前期試樁低應變檢測結(jié)果不理想。

（2）解決方案。面對一種新工藝的施工，對施工操作人員的技能崗前培訓是必不可少的。施工技術(shù)交底是實施施工工序的首要環(huán)節(jié)，應當嚴格執(zhí)行。施工技術(shù)交底的目的是使操作人員能夠熟悉各項驗收指標，明白工藝或工序的特性要求和操作控制要求，從設計情況、技術(shù)要求到施工工藝等方面做到心中有數(shù)，以免出現(xiàn)技術(shù)指導性錯誤和操作性失誤。施工技術(shù)交底要求施工單位的技術(shù)人員和質(zhì)量管理人員認真學習規(guī)范和圖集，吃透圖集的每項技術(shù)指標要求；要求施工單位編制有針對性的交底資料對分包及樁機施工人員進行交底，并定期或不定期檢查每道工序的落實情況。施工技術(shù)交底必須全員參加，確保施工操作人員清晰地知道施工工序和操作方法，明確施工過程主要危險因素、自己的責任和相關(guān)應急措施，以減少因違規(guī)操作而造成質(zhì)量缺陷及返工的可能性。

3.2.2 壓樁過程中樁身發(fā)生傾斜

（1）原因分析。在壓樁過程樁中，若樁身垂直度控制未達到要求，則易導致樁身傾斜，上下節(jié)接樁處平面出現(xiàn)縫隙，插桿插入彈卡接頭深度不足，甚至出現(xiàn)錯位，無法插入。

（2）解決方案。利用樁機的自平衡檢驗調(diào)平樁機的水平?，F(xiàn)場在樁施工的 2 個 90° 夾角方向用經(jīng)緯儀控制樁在施工過程中的垂直度，當偏差超出 0.5% 時，立即進行調(diào)整。在預制樁加工階段，固定插桿和彈卡大小螺帽的安裝位置都應達到圖集的精度和角度要求。

3.2.3 樁頭連接不密實

（1）原因分析。其一，沉樁施工前，施工單位缺乏經(jīng)驗，施工人員不熟悉工序流程、疏忽大意，經(jīng)常出現(xiàn)插桿遺漏安裝的情況；上節(jié)樁插桿絲牙擰入小螺帽時沒有確保所有插桿外露長度一致，插桿插入彈卡時深度不一致，導致樁頭連接不密實，直接影響沉樁的施工質(zhì)量；其二，環(huán)氧樹脂和固化劑摻制的密封材料比例達不到 3∶1，或涂抹量不夠，導致不能全封閉。

（2）解決方案。彈卡式機械連接接樁不是以往的焊接接樁，而是采取“上螺下頂”的方式，其關(guān)鍵在于插桿與上下螺母的連接深度。接樁對齊時要確?！胺€(wěn)、準、實”，即確保吊樁穩(wěn)定、位置準確、樁間密實。在上下節(jié)樁端面涂抹足夠的專用密封材料，操作時間應控制在 2 min以內(nèi)，初凝時間不超過 6 h，終凝時間不超過 12 h，密封材料拌制后 4 h 內(nèi)使用完成。插桿在上節(jié)樁絲牙固定擰完后用400 mm×400 mm 模板頂在所有插桿端頭，以此檢驗所有插桿外露長度是否一致。環(huán)氧樹脂和固化劑摻制的密封材料比例必須嚴格達到 3∶1，涂抹量要根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定，在實際全密封用量和圖集要求的用量之間取大值。

3.2.4 樁錨筋連接不緊密

（1）原因分析。方樁樁頂與承臺連接采用熱軋三級螺紋鋼，一邊鐓頭形成絲牙與預制成品樁頭的大螺母管絲鉗絲扣連接。目前建筑市場的鋼材負公差情況較為普遍，會導致鐓頭的絲牙小于大螺母的配套絲牙，難以將連接錨筋有效固定在樁頭上。

（2）解決方案。采購國標尺寸鋼材或在圖集基礎上提高一檔錨筋直徑，以確保錨筋的有效連接。

4 施工成果

由于彈卡式連接預應力混凝土方樁使用了全新的連接方式，使上下節(jié)樁成為了一個完整的整體，同時能滿足防止受土質(zhì)污染的要求，有效解決了周圍環(huán)境對預制樁接樁用鋼端板和焊縫的腐蝕，以及電焊時對樁端混凝土和鋼筋電焊再次造成破壞等問題[3]。此外，樁身的預應力鋼筋通過連接在鐓頭上的螺母與承臺錨固鋼筋上的螺栓連接在一起，保證了預應力鋼筋與承臺錨固鋼筋在同一軸線上，真正達到了預應力筋必須直接錨入承臺的要求。第三方檢測單位按規(guī)范和設計圖紙要求對各單體進行低應變動測，結(jié)果顯示：Ⅱ 類樁均少于 10%，Ⅱ 類樁均超過 90%（見表1）。

表 1 樁基工程各單體低應變動測檢測結(jié)果

5 結(jié) 語

彈卡式連接預制混凝土方樁的接樁工序是本工程沉樁施工質(zhì)量控制的重中之重，應嚴格按照相關(guān)規(guī)范要求和專項施工方案執(zhí)行。由于接樁的好壞將直接影響樁的檢測結(jié)果，在沉樁施工前對施工人員進行崗位技能培訓至關(guān)重要，且必須嚴格認真執(zhí)行；對于事前的技術(shù)分析與施工工藝交底、事中的實施與檢查和事后的檢測與驗收，都必須嚴格按照要求進行操作，實現(xiàn)施工質(zhì)量的全過程控制，以確保達到工程質(zhì)量目標，同時為后續(xù)采用該類樁的施工提供參考。