馮 偉

（太原供水集團(tuán)有限公司，山西 太原 030009）

0 引言

樁基是建筑物的地基，它直接關(guān)系到建筑物的整體質(zhì)量和安全。靜壓預(yù)應(yīng)力管樁是一種基礎(chǔ)樁型，它具有污染小、施工速度快、區(qū)域適應(yīng)性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，在工程施工中得到了廣泛的應(yīng)用。靜壓預(yù)應(yīng)力管樁在工程建設(shè)中能夠很好地滿足環(huán)境保護(hù)的需要，具有很好的應(yīng)用前景，是工程質(zhì)量的重要保證。為了進(jìn)一步提高工程質(zhì)量，必須確保靜壓預(yù)應(yīng)力管樁的施工質(zhì)量?；诖?，本文以某建筑工程靜壓預(yù)應(yīng)力管樁施工為例，對(duì)靜壓預(yù)應(yīng)力管樁在地基處理中的施工流程以及質(zhì)量控制要點(diǎn)進(jìn)行分析，以供相關(guān)人員參考。

1 工程概況

某建筑工程共27 層，其中地下1 層，地上26 層，建筑總高度為93.65m。該建筑由2 層圓形裙樓、5 層附屬樓、26 層主樓組成，建筑的總面積為32118.2m2，其中地上建筑面積27476.1m2，地下建筑面積4642.1m2。地基土層為較厚的淤泥質(zhì)土層，該工程的樁基工程安全等級(jí)為1 級(jí)，施工單位通過(guò)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況調(diào)查分析后，決定采用靜壓預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)進(jìn)行地基處理。

2 靜壓預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)概述

2.1 靜壓法沉樁機(jī)理

靜壓法是一種常用的軟土地基處理方法。在沉樁時(shí)，樁頭對(duì)基礎(chǔ)產(chǎn)生了直接的沖擊和破壞，而樁基的直接剪切破壞也一直伴隨或提前發(fā)生。在此沖剪作用下，孔隙水在一定程度上會(huì)形成非均質(zhì)水頭，造成超孔隙水壓力，對(duì)土體的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生干擾，使約1/2 的樁身抗剪強(qiáng)度降低，出現(xiàn)較大程度的稠化（砂土、粉土）或軟化（粘性土），使其重新成型，使靜壓樁能夠順利地向深層土輸送。在沉樁期間，若樁體停止，則部分孔隙水壓將消失，樁周土發(fā)生徑向固結(jié)，進(jìn)而增加樁周土的致密性，增加樁側(cè)土的摩擦，尤其是擾動(dòng)后，樁端抗力增加，并且隨著時(shí)間的推移，其強(qiáng)度回復(fù)也隨之增加。因此，在靜壓沉樁施工中，不能中途休息，如果需要接樁，則要考慮淺層接樁，盡量避免在好的地基上停留。靜壓樁屬于擠土樁，在進(jìn)行壓樁時(shí)，會(huì)增加樁周土體的密度，其擠土效應(yīng)取決于樁的間距、截面形狀和特性[1]。

2.2 靜壓法沉樁適用范圍

靜壓法沉樁一般適用于具有壓縮性或松軟土層，樁體穿越一定厚度的土層時(shí)，要綜合分析樁機(jī)的壓樁力、土層密度、厚度、形態(tài)、土層力學(xué)參數(shù)、樁型等方面的技術(shù)指標(biāo)。在4000kN 以上的壓力下，壓樁機(jī)（見(jiàn)圖1）能穿過(guò)5～6m 厚的中密或致密的土壤。對(duì)于中等規(guī)模的壓樁機(jī)，其承載力大于2400kN，其通過(guò)砂層的能力有限，必須進(jìn)行壓樁的可行性分析。在巖溶區(qū)，也可以采用靜壓樁。在此類地區(qū)，鉆孔樁法施工比較困難；采用鉆孔樁，容易夾持；用打樁，容易打碎，只有靜壓樁才能進(jìn)行緩慢的壓入，可以反映樁體的抗力，但在溶溝或者巖溶區(qū)，溶洞多、孤石多、障礙多的情況下，應(yīng)慎重選用靜壓樁。壓樁力在600kN 以下的小型壓樁機(jī)，主要應(yīng)用于粉細(xì)砂層、粉土層、粉土層、粉土層等[2]。

圖1 靜壓樁機(jī)施工的原理示意圖

3 靜壓預(yù)應(yīng)力管樁施工流程

在進(jìn)行試樁后，按以下步驟進(jìn)行預(yù)應(yīng)力管樁的施工：地基處理、測(cè)量放樣、樁機(jī)到位、檢查樁位、插樁、樁體對(duì)中、靜壓沉樁、接樁、靜壓沉樁、送樁、結(jié)束壓樁、樁質(zhì)量檢查、切割樁、灌注管樁內(nèi)部的細(xì)石混凝土。圖2 為靜壓預(yù)應(yīng)力管樁施工流程。

圖2 靜壓預(yù)應(yīng)力管樁施工流程

3.1 施工場(chǎng)地的平整

本項(xiàng)目管樁場(chǎng)地的設(shè)計(jì)要求是以設(shè)計(jì)的碎石褥墊層為基礎(chǔ)，再加上35cm 的工作墊層來(lái)找平，地基平均承載力約為35kPa。采用YZ26T 振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，使場(chǎng)地碎石褥墊層平整、致密。

3.2 樁位布置及測(cè)量定位

按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行管樁基礎(chǔ)的加固及布樁。該項(xiàng)目樁身設(shè)計(jì)間隔2.5m，以正方形排列。由專業(yè)的技術(shù)人員用全站儀對(duì)放線的中線進(jìn)行測(cè)量，指定好沉樁位置，然后在樁位中央插入一根長(zhǎng)度不小于20cm 的短鋼筋釘，用紅色的繩子標(biāo)記，并做好編號(hào)，誤差不能超過(guò)樁身直徑的四分之一。

3.3 管樁的采購(gòu)、吊運(yùn)及堆放

（1）檢查并堆放管樁。進(jìn)場(chǎng)時(shí)，應(yīng)對(duì)鋼管樁的出廠證書、檢測(cè)報(bào)告進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì)樁體進(jìn)行全面的檢查。最多可堆放4 根管樁，并堆放在平整、牢固的場(chǎng)地，應(yīng)有良好的防滑防滾保護(hù)。

（2）選擇有資質(zhì)、有實(shí)力、業(yè)績(jī)優(yōu)良、有穩(wěn)定質(zhì)量控制的預(yù)制樁廠。所有進(jìn)場(chǎng)的管樁均應(yīng)事先或隨車攜帶有效的質(zhì)量證明資料。管樁樁身必須清楚地標(biāo)明規(guī)格、生產(chǎn)商及生產(chǎn)日期等。

（3）管樁進(jìn)場(chǎng)后，監(jiān)理和施工方要對(duì)管樁的尺寸、外觀、質(zhì)量等進(jìn)行驗(yàn)收，工程中所用的管樁一般為高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)，在樁的強(qiáng)度大于C60 的情況下，在出廠之前要進(jìn)行檢驗(yàn)。其生產(chǎn)日期、批號(hào)、規(guī)格等均符合規(guī)定。管樁吊裝時(shí)，要輕裝，避免發(fā)生強(qiáng)烈的撞擊，在搬運(yùn)過(guò)程中，要放置兩塊墊板，并用木楔固定，以防止翻滾。

現(xiàn)場(chǎng)堆砌管樁時(shí)，宜在樁端距離樁端1/5 的位置處設(shè)置兩個(gè)墊塊，底部最外層的管樁要用木楔進(jìn)行堵漏。堆疊管樁在二層以上時(shí)，應(yīng)使用起重機(jī)將其提起，不得直接拖動(dòng)。圖3 為管樁堆放示意圖。

圖3 管樁堆放示意圖（L為樁長(zhǎng)）

3.4 壓樁施工

3.4.1 設(shè)備檢查與管樁標(biāo)識(shí)

在壓樁之前，要對(duì)壓樁機(jī)的各個(gè)部件進(jìn)行仔細(xì)的檢查，確保其工作正常。每根樁的基樁都要先焊好樁頭。在樁身上用米標(biāo)出長(zhǎng)度，從下往上依次標(biāo)出樁長(zhǎng)，這樣可以看出樁的埋深及記錄當(dāng)下的壓強(qiáng)。同時(shí)，對(duì)壓樁的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)的記錄。

3.4.2 吊樁插樁

立樁時(shí)用壓樁機(jī)起重，固定點(diǎn)距樁端1/4 樁的長(zhǎng)度。用起重機(jī)械將樁頭旋入樁機(jī)，對(duì)中，并調(diào)節(jié)垂直度。帶樁頭的第一節(jié)樁在插入0.5～1.0 m 時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制管樁的垂直度，并及時(shí)調(diào)整，誤差不得超過(guò)0.5%，可用經(jīng)緯儀對(duì)其進(jìn)行校正，如有需要，將其拔出并重新插入[3]。

3.4.3 壓樁

打開(kāi)液壓卡鉗，將樁體夾緊，使其與樁位中心對(duì)齊，并調(diào)整好位置，再進(jìn)行壓樁；每次沉樁高度為一樁，然后反復(fù)進(jìn)行沉樁，使一段樁體完全沉樁；接著進(jìn)行焊接樁，接著進(jìn)行第二、三段的沉樁，這樣就能實(shí)現(xiàn)單樁的施工。

樁機(jī)指揮員與主機(jī)操作員配合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)中后樁垂直度的調(diào)整及樁身垂直度的調(diào)控：首先用長(zhǎng)水平尺量測(cè)，再用線錘沿兩側(cè)90°角進(jìn)行觀測(cè)，并對(duì)樁體垂直度進(jìn)行調(diào)整，垂直度誤差不超過(guò)0.5%方可沉樁；在沉樁期間，要對(duì)樁身的垂直度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，若發(fā)現(xiàn)樁身偏差超過(guò)1%，要及時(shí)調(diào)整。

3.5 接樁

在接樁過(guò)程中，接頭數(shù)量不得多于3 個(gè)。在靜壓樁距地面0.5～1.0m 處，停止靜壓，然后進(jìn)行接樁。在接樁過(guò)程中，在下段樁的樁端要設(shè)置導(dǎo)向環(huán)，使上段樁放置在適合的位置，上下段樁必須保持平直，中線的偏差不能超過(guò)2mm，節(jié)點(diǎn)的彎曲失高不能超過(guò)樁長(zhǎng)的0.1%。

如果上下樁間有間隙，則用楔形鋼板全部墊緊并焊牢；在焊接管樁前，先用鐵刷把上、下兩面的表面清掃干凈，直到其坡口有金屬光澤為止。

采用分層焊法，在坡口周圍先安排6 處對(duì)稱的焊點(diǎn)，然后3 名焊工以120°角的角度進(jìn)行焊接，上下樁節(jié)固定好后，將導(dǎo)環(huán)拆掉，然后分層進(jìn)行焊接，要確保各層焊接厚度一致，焊層不能低于3 層。

在進(jìn)行下一層焊接前，必須先清除內(nèi)壁上的焊渣，坡口槽處的焊接應(yīng)滿焊，焊料的厚度要比坡口高1 mm 左右，焊縫要逐層檢查，要均勻連續(xù)，不得有氣孔、夾渣等缺陷，并符合《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB 50205-2001 中的二級(jí)焊縫要求。

焊接好的樁頭在自然冷卻8min 后進(jìn)行靜壓，不得使用水冷卻或焊后立即打孔，在自然冷卻后，所有的接頭都要涂上涂料，以防腐蝕。

3.6 送樁或截樁

送樁機(jī)的外型應(yīng)與承壓樁的外型尺寸相符，具有一定的強(qiáng)度和剛性，通常采用一種圓型的鋼柱。在送樁時(shí)，送樁機(jī)的軸向和樁身必須保持一致。在送樁機(jī)上，按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的地表標(biāo)高，將送樁器上的送樁深度提前標(biāo)示，然后用水準(zhǔn)儀進(jìn)行跟蹤觀察，使管樁精確達(dá)到設(shè)計(jì)高度。同時(shí)在送樁機(jī)上最后的1m 處定位，并對(duì)最終的壓強(qiáng)進(jìn)行詳細(xì)的記錄。管樁暴露在地表時(shí)，必須進(jìn)行截樁。截樁時(shí)，應(yīng)采用專門的截樁器，切勿用大錘橫向撞擊。在完成送樁后，對(duì)下根管樁進(jìn)行機(jī)械位移調(diào)節(jié)。

3.7 終止壓樁

一般情況下，送樁壓力為設(shè)計(jì)壓樁力的1.3～1.5倍，在達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，維持正常壓力10min 并且沉降量不大于2mm/min 即可終止壓樁。在同一種地質(zhì)條件下，當(dāng)發(fā)生靜壓力明顯增大或降低等異?，F(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即停止施工，并向監(jiān)理匯報(bào)，如有必要，應(yīng)增加靜力觸探等施工勘察的補(bǔ)鉆數(shù)據(jù)，找到原因后實(shí)施相應(yīng)措施。在完成管樁工程后，如出現(xiàn)高出地面的樁頭，應(yīng)采取防護(hù)措施，防止施工機(jī)械的沖撞。在機(jī)械開(kāi)挖過(guò)程中，必須對(duì)鏟斗的入土深度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，以免造成樁頂破壞。

3.8 樁帽的施工

在完成管樁工程后，應(yīng)向監(jiān)理單位報(bào)告并進(jìn)行復(fù)合地基的承載力測(cè)試，通過(guò)后才能進(jìn)行樁帽工程。

在樁的頂端開(kāi)挖已填埋的砂礫，開(kāi)挖的深度、寬度以及長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)樁的設(shè)計(jì)高度和樁帽的設(shè)計(jì)尺寸來(lái)確定。開(kāi)挖后再進(jìn)行打磨，形成砂礫狀的土模。

在樁頂下30cm 處插上木塞，保證樁塞的穩(wěn)定，防止滑動(dòng)，同時(shí)，按照設(shè)計(jì)要求，對(duì)鋼筋籠和樁蓋進(jìn)行加固，并對(duì)保護(hù)層的厚度進(jìn)行嚴(yán)格的控制。經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)、混凝土的灌漿和維護(hù)，在混凝土澆注時(shí)，尤其是在預(yù)應(yīng)力管樁的施工中，必須進(jìn)行振動(dòng)夯實(shí)。

4 靜壓預(yù)應(yīng)力管樁施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

靜壓預(yù)應(yīng)力管樁的施工不僅要嚴(yán)格按照流程和工藝施工，還要在質(zhì)量控制要點(diǎn)上下足功夫。

（1）樁帽與樁身之間、送樁器與樁之間應(yīng)有合適的彈性墊圈，樁帽、壓樁器與樁身之間的間距為5～10mm。

（2）樁機(jī)安裝完畢后，要將樁頭的垂直調(diào)整控制在0.5%以內(nèi)，然后進(jìn)行壓樁，并隨時(shí)對(duì)樁身的垂直度進(jìn)行測(cè)量，如有明顯的誤差，應(yīng)及時(shí)停止，調(diào)整好后再進(jìn)行加壓。樁身壓實(shí)后，垂直度不宜超過(guò)1%。

（3）樁的上下節(jié)要焊接牢固，下節(jié)樁端安裝導(dǎo)向環(huán)，確保上下節(jié)段的連接，如果樁節(jié)間有很大的空隙，則采用鋼板焊接，接頭間距不能超過(guò)2mm。一根樁柱原則上應(yīng)一次性壓實(shí)，不能人為中斷。壓樁必須在壓實(shí)的同時(shí)進(jìn)行插入。壓樁深度的控制應(yīng)結(jié)合壓樁力設(shè)計(jì)高程以及穩(wěn)定壓下沉量等，并依據(jù)工程地質(zhì)情況及設(shè)計(jì)需要，進(jìn)行綜合考慮。

（4）在進(jìn)行壓樁時(shí)，必須保證樁架的牢固和穩(wěn)定，樁帽與樁體應(yīng)保持在相同的豎直軸線上，確保樁架不受斜壓。采用J422 焊條用于管樁的焊接，進(jìn)行焊接時(shí)，首先采用點(diǎn)焊方式進(jìn)行焊接，分三次將焊縫焊滿，第二次焊接時(shí)，應(yīng)清除上一次焊接時(shí)的殘?jiān)?，并保證焊縫飽滿無(wú)夾氣孔、夾渣等。

（5）樁端的鋼帽應(yīng)清理干凈，除去污垢和其它雜物，在焊接時(shí)要把四個(gè)點(diǎn)都固定好，再進(jìn)行對(duì)稱焊，以減小焊接的變形。接樁時(shí)應(yīng)快速、連續(xù)地進(jìn)行沉樁，間隔時(shí)間不可過(guò)長(zhǎng)。

（6）在沉樁過(guò)程中，如果出現(xiàn)了突然的變化，要使樁始終在承受軸向壓力的狀態(tài)，必須對(duì)偏移進(jìn)行調(diào)整，避免出現(xiàn)斷裂和質(zhì)量問(wèn)題。如出現(xiàn)位移或樁頂、樁體出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫、斷裂等情況，應(yīng)立即停止壓樁，并與工程部門溝通，對(duì)其原因進(jìn)行分析，采取處理措施。施工過(guò)程中，如果樁發(fā)生擠斷、隆起、擠偏等現(xiàn)象，必須按跳樁順序施工，調(diào)整壓樁速率。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，靜壓預(yù)應(yīng)力管樁具有適用范圍廣、污染小、施工速度快、區(qū)域適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適用于具有壓縮性或松軟土層，樁體穿越一定厚度的土層時(shí)，要綜合分析樁機(jī)的壓樁力、土層密度、厚度、形態(tài)、土層力學(xué)參數(shù)、樁型等方面的技術(shù)指標(biāo)。施工中要把控地基處理、測(cè)量放樣、樁機(jī)到位、檢查樁位、插樁、樁體對(duì)中、靜壓沉樁、接樁、靜壓沉樁、送樁、結(jié)束壓樁、樁質(zhì)量檢查、切割樁等環(huán)節(jié)的工藝和質(zhì)量，力求發(fā)揮出該技術(shù)的潛力，保障建筑工程的建設(shè)效果。