淺談?lì)A(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工質(zhì)量控制

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由于預(yù)應(yīng)力混凝土管樁可實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)、樁材生產(chǎn)速度快而且質(zhì)量易于控制、沉樁施工方便、設(shè)計(jì)單樁承載力高、能有效節(jié)約建筑材料、降低工程造價(jià)等優(yōu)點(diǎn)，目前被廣泛地用于高層建筑、工業(yè)廠房、市政設(shè)施、碼頭、煙囪以及各類(lèi)高塔、碑等工業(yè)與民用建構(gòu)筑物的樁基礎(chǔ)。根據(jù)樁身混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)可將預(yù)應(yīng)力混凝土管樁分為預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PC樁）和高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PHC樁）；根據(jù)其樁尖的型式又可分為敞口型樁和閉口型樁；根據(jù)樁身配筋情況有A型、AB型和B型樁。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁由于其圓柱型形狀和單樁設(shè)計(jì)承載力較高的特點(diǎn)，沉樁施工采用打入式和靜壓式。本文結(jié)合江蘇常州某電廠試樁施工的情況，淺談錘擊打入式預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工的質(zhì)量控制。

1.工程施工概況:                                                                       

本工程試樁采用高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PHC樁），沉樁方式為錘擊打入式，樁錘選用DELMAG-80型筒式柴油打樁錘，共施打試樁、錨樁等56根，樁長(zhǎng)37m，每根樁由三節(jié)樁組成，接樁形式為CO2氣體保護(hù)半自動(dòng)焊接；其中樁身完整的39根，其余17根樁出現(xiàn)不同程度的質(zhì)量問(wèn)題，其中深層斷裂13根、樁頂破碎2根、沉樁困難無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高2根。沉樁錘擊數(shù)3根超過(guò)2000擊，最高錘擊數(shù)為T(mén)8樁2426擊，其余都在1200—2000擊之間。對(duì)于深層斷裂的樁，4根樁的錘擊數(shù)在1000擊以下。

2.地質(zhì)情況：

①1粉質(zhì)粘土：褐黃色，很濕，軟塑，含少量氧化鐵斑紋及有機(jī)質(zhì)，表層0.5m為耕植土，下部較軟，逐步過(guò)渡到淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，該層厚度一般為1.2～1.5m。

①淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：深灰色，流塑，含有機(jī)質(zhì)及少量云母碎屑，夾少量薄層粉土或粉砂，本層厚度1.5～7.0m，一般厚度3.5m左右。

③粉質(zhì)粘土：灰綠色或灰黃色，可塑～硬塑，含鐵錳結(jié)核和少量鈣質(zhì)結(jié)核。層厚2.0～8.8m，除個(gè)別地段較厚外，一般層厚2.4～3.5m。

④粉土：灰黃色或黃褐色，稍密～中密，水平層理清晰，夾薄層粉砂或粘性土層厚2.3～13.3m，變化較大。

⑤粉細(xì)砂：灰～灰黃色，飽和，中密～密實(shí)，夾有1～2層的鈣質(zhì)墻膠結(jié)物，呈砂巖狀，結(jié)構(gòu)致密，強(qiáng)度大，穿越困難，厚度3～10cm直徑大于10cm，分布不連續(xù)。該層還含有姜結(jié)石，粒徑約1～3cm。本層層厚4.0～15.0m，變化較大。

⑥粉質(zhì)粘土夾粉土：粉土為灰黃色，中密～密實(shí)，粉質(zhì)粘土為灰黃色，可塑～硬塑，夾有少量粉砂薄層。層厚1.0～4.1m。

⑦粉質(zhì)粘土：黃褐色或深灰色，硬塑，含少量鐵錳結(jié)核及姜結(jié)石，夾少量薄層粉土。層厚6.0～9.0m。

⑧粉砂：灰～灰黃色，飽和，密實(shí)，夾少量粉土薄層，該層頂部夾有層狀鈣質(zhì)強(qiáng)膠結(jié)物過(guò)姜結(jié)石，粒徑1～3cm。層厚10.0m左右。

3.工程特點(diǎn)：

本工程設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)37米，設(shè)計(jì)選定樁尖持力層為⑧粉砂層，施工時(shí)樁除了要穿越4.0～15.0m的⑤粉細(xì)砂層外，還要穿過(guò)⑥、⑦層硬塑土層，⑦層土中還含有少量鐵錳結(jié)核及姜結(jié)石，再進(jìn)入⑧層粉砂層一定的深度，沉樁有一定的難度。特別是⑤粉細(xì)砂層是含有致密砂巖狀的鈣質(zhì)強(qiáng)膠結(jié)構(gòu)，厚度3～10cm左右，直徑大于10cm，且分布無(wú)規(guī)律，穿越此土層時(shí)遇到此類(lèi)物質(zhì)，導(dǎo)致錘擊數(shù)過(guò)高，容易造成斷樁、沉樁不到設(shè)計(jì)高程等質(zhì)量問(wèn)題。

4.預(yù)應(yīng)力管樁的施工質(zhì)量問(wèn)題分析

結(jié)合工程該工程試樁施工以及其他工程項(xiàng)目預(yù)應(yīng)力管樁施工中出現(xiàn)的情況，來(lái)簡(jiǎn)單探討一下管樁沉樁施工的質(zhì)量控制，并針對(duì)出現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)采取的措施。

4.1樁頭破碎

4.1.1樁的制作質(zhì)量差導(dǎo)致問(wèn)題發(fā)生

打樁前樁材雖進(jìn)行了進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收，但是由于施工現(xiàn)場(chǎng)僅能根據(jù)施工規(guī)范對(duì)成品樁進(jìn)行外觀質(zhì)量檢查，結(jié)合生產(chǎn)廠家提供的產(chǎn)品合格證判定成品樁材的質(zhì)量。樁材內(nèi)在質(zhì)量問(wèn)題施工現(xiàn)場(chǎng)是很難檢查的。比如：管樁制作時(shí)樁頭嚴(yán)重跑漿，形成空洞；樁身混凝土強(qiáng)度不夠；預(yù)應(yīng)力主筋的墩頭高出樁端面等。針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題，應(yīng)在加強(qiáng)樁材外觀檢查的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)檢查預(yù)應(yīng)力主筋的墩頭是否高出樁端面以及樁法蘭盤(pán)附近是否出現(xiàn)空洞，對(duì)于樁法蘭盤(pán)附近是否出現(xiàn)空洞可根據(jù)敲擊聲音判斷。

4.1.2超應(yīng)力作用使得樁頭破碎

打樁過(guò)程中樁頂受到適當(dāng)均勻的錘擊力是順利沉樁的關(guān)鍵，正常施工時(shí)樁頂應(yīng)全面積均勻地承受錘擊，在樁頂局部面積受力或承受超允許數(shù)量錘擊的狀態(tài)下，形成超應(yīng)力作用于樁頂引起樁頭破壞。引起樁頂承受超應(yīng)力作用主要有以下三個(gè)方面的原因：①偏心或局部受力形成超應(yīng)力作用。a樁頂不平；b施打時(shí)樁錘、樁帽、樁身中心線不在同一直線上；c 樁帽尺寸不合理或緩沖措施不完善；d打樁時(shí)樁身垂直度偏差超規(guī)范等易形成樁頂超應(yīng)力作用；②超負(fù)荷形成超應(yīng)力作用。a打樁錘選型不當(dāng)，錘擊力遠(yuǎn)大于樁材的承受力；b遇到堅(jiān)硬障礙物時(shí)持續(xù)高檔位猛打；c 接樁施工或機(jī)械故障使得樁在厚粘土層中停滯過(guò)久，引起樁周摩阻力加大，為克服此摩阻力而使用高錘擊能量打樁；d地質(zhì)勘察資料不準(zhǔn)或欠缺引起設(shè)計(jì)失誤，為達(dá)到失誤的設(shè)計(jì)目的而強(qiáng)行大能量沉樁等導(dǎo)致超負(fù)荷形成超應(yīng)力作用；③樁材發(fā)生疲勞破壞。樁錘選型不當(dāng)，錘擊力不足以克服樁的入土阻力，在大數(shù)量錘擊作用下，樁頭區(qū)混凝土發(fā)生疲勞破壞，這也印證了規(guī)范中對(duì)PHC樁錘擊數(shù)限制的條文內(nèi)容；施工中過(guò)分強(qiáng)調(diào)標(biāo)高控制或貫入度控制也容易引起沉樁錘擊數(shù)過(guò)大使樁材發(fā)生疲勞破壞。

4.1.3錘擊力緩沖不到位形成樁頂破碎

施工中打樁錘的錘擊力緩沖問(wèn)題必須予以高度重視，切實(shí)作好樁錘與樁帽之間、樁帽與樁頂之間的緩沖工作，作到措施得力、及時(shí)更換緩沖墊等，否則將可能導(dǎo)致樁頭破碎的質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生。

4.2樁身破損斷裂或出現(xiàn)縱向裂紋

4.2.1樁材在制作過(guò)程中所存在的質(zhì)量缺陷是導(dǎo)致打樁過(guò)程中出現(xiàn)樁身破損斷裂或出現(xiàn)縱向裂紋的主要原因。樁材質(zhì)量缺陷表現(xiàn)在：①樁外形尺寸偏差超允許值，主要有樁身矢曲、樁法蘭傾斜、預(yù)應(yīng)力主鋼筋墩頭神出法蘭盤(pán)外、樁管臂厚出現(xiàn)負(fù)公差超偏以及鋼筋外露等；②樁材內(nèi)在質(zhì)量缺陷則表現(xiàn)在混凝土強(qiáng)度不滿足設(shè)計(jì)、高壓蒸養(yǎng)等生產(chǎn)工藝欠佳和鋼材質(zhì)量存在質(zhì)量缺陷。樁材外在的質(zhì)量缺陷可以通過(guò)檢驗(yàn)來(lái)發(fā)現(xiàn)，而內(nèi)在的質(zhì)量缺陷在現(xiàn)場(chǎng)則很難被檢查出來(lái)，某些斷樁或出現(xiàn)縱裂等質(zhì)量問(wèn)題往往是由內(nèi)在質(zhì)量缺陷所引發(fā)的。杜絕和減少質(zhì)量缺陷的有效辦法是選擇質(zhì)量穩(wěn)定、信譽(yù)良好的樁材生產(chǎn)廠家。

4.2.2打樁施工不當(dāng)引起的斷樁或縱裂

4.2.2.1沉樁過(guò)程中若樁身傾斜過(guò)大，在樁承受錘擊狀態(tài)下，地面以上樁身因缺乏側(cè)向約束易出現(xiàn)樁身豎向失穩(wěn)而導(dǎo)致斷樁；

4.2.2.2預(yù)應(yīng)力混凝土管樁設(shè)計(jì)一般采用電焊接樁，電焊接樁施工質(zhì)量的好壞對(duì)樁身是否斷裂有直接的影響，有條件的情況下應(yīng)優(yōu)先選用自動(dòng)焊或半自動(dòng)焊，使接樁質(zhì)量更有保證；

4.2.2.3樁材在裝卸、搬運(yùn)過(guò)程不規(guī)范操作導(dǎo)致樁材在錘擊前即出現(xiàn)裂紋，此裂紋在錘擊作用下出現(xiàn)擴(kuò)大并最終導(dǎo)致沉樁過(guò)程中出現(xiàn)斷樁或樁身縱向開(kāi)裂；

4.2.2.5多節(jié)樁接樁施工中，由于樁身不垂直、接樁不直，樁中心線成折線形，錘擊作用下可能斷樁；

4.2.2.6打樁過(guò)程中樁錘、樁身（或樁錘、送樁器、樁身）中心線不在一條線上，偏擊導(dǎo)致斷樁、樁身縱向開(kāi)裂或樁頭破碎等質(zhì)量問(wèn)題；

4.2.2.7打樁施工不規(guī)范操作，在沉樁過(guò)程中遇到不明障礙物或致密土層時(shí)，以及由于接樁施工、機(jī)械故障等沉樁中斷時(shí)間過(guò)長(zhǎng)形成樁周阻力加大時(shí)，持續(xù)使用大能量錘擊沉樁，導(dǎo)致斷樁發(fā)生；

4.2.2.8不合理的打樁施工路線、施工順序造成后施工的樁沉樁困難，強(qiáng)行大能量沉樁導(dǎo)致斷樁或樁頂破壞，布樁較密集時(shí)此問(wèn)題尤其明顯。

4.2.3地質(zhì)及設(shè)計(jì)原因造成沉樁質(zhì)量問(wèn)題

由于地質(zhì)勘察的勘探孔不可能做到與樁設(shè)計(jì)同數(shù)量、同位置，這樣就有可能出現(xiàn)地質(zhì)勘察資料與實(shí)際地質(zhì)情況不完全一致的情況，有可能出現(xiàn)樁尖實(shí)際已進(jìn)入持力層并符合設(shè)計(jì)，而地質(zhì)資料卻表明樁尖還未進(jìn)入設(shè)計(jì)持力層的問(wèn)題。此時(shí)若設(shè)計(jì)、監(jiān)理等有關(guān)人員仍堅(jiān)持原設(shè)計(jì)，則有可能出現(xiàn)樁因錘擊過(guò)大而導(dǎo)致樁身混凝土出現(xiàn)疲勞破壞而斷樁。

施工規(guī)范規(guī)定打樁停錘控制標(biāo)準(zhǔn)一般采取雙控的原則，施工過(guò)程中應(yīng)靈活掌握，若過(guò)分強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)指標(biāo)必須達(dá)到，則可能造成樁承受超量錘擊而出現(xiàn)斷樁等，當(dāng)然為保證工程質(zhì)量，對(duì)沉樁過(guò)程中出現(xiàn)的樁暫時(shí)打不下去的“假凝”現(xiàn)象應(yīng)予以高度重視。

4.2.4開(kāi)口樁樁尖沉樁太快造成樁出現(xiàn)縱向裂紋

對(duì)于敞口型樁主要是由于沉樁時(shí)樁管內(nèi)的空氣受到擠壓而將樁漲裂（預(yù)應(yīng)力混凝土管樁環(huán)向抗拉性能很差，極易在受拉時(shí)被拉裂而出現(xiàn)裂縫）。在高地下水位區(qū)預(yù)引孔開(kāi)口樁沉樁施工時(shí)，樁管內(nèi)不但有空氣，還有水及部分泥巴共同受壓，這種情況將會(huì)更嚴(yán)重。針對(duì)此問(wèn)題我公司普遍采取在樁帽上開(kāi)設(shè)透氣孔、控制樁身沉樁速度的辦法來(lái)解決，實(shí)踐證明該辦法是切實(shí)可行的。在設(shè)計(jì)認(rèn)可的情況下改敞口型樁為閉口型樁樁身出現(xiàn)縱裂現(xiàn)象會(huì)明顯改觀。

4.3沉樁達(dá)不到設(shè)計(jì)控制要求

4.3.1勘察設(shè)計(jì)方面的原因，勘察資料太粗或有誤，與實(shí)際地質(zhì)情況發(fā)生較大的出入，使得樁尖實(shí)際已經(jīng)進(jìn)入持力層，而從勘察資料方面反映沉樁還不到設(shè)計(jì)標(biāo)高；

4.3.2樁錘陳舊、長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)作業(yè)錘體發(fā)熱或樁帽緩沖層過(guò)厚，造成錘擊力不足，另外樁錘選型不合理，進(jìn)場(chǎng)的打樁錘太小，造成錘擊力不足。打樁施工中錘擊力不足是導(dǎo)致沉樁達(dá)不到設(shè)計(jì)控制標(biāo)高要求的直接原因；以及由于機(jī)械故障引起打樁中途停頓時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，故障排除后已無(wú)法繼續(xù)施工等；

4.3.3現(xiàn)場(chǎng)施工人員誤將沉樁時(shí)遇到堅(jiān)硬的障礙物或厚度較大的硬隔層、樁尖遇到密實(shí)的粉土或粉細(xì)砂層等打樁過(guò)程產(chǎn)生“假凝”現(xiàn)象理解為已經(jīng)底達(dá)設(shè)計(jì)要求而提前停止錘擊，造成沉樁不符合要求；

4.3.4樁頭被擊碎或樁身被打斷，無(wú)法繼續(xù)施打從而誘發(fā)沉樁達(dá)不到設(shè)計(jì)控制要求；

4.3.5布樁密集或打樁順序不當(dāng)，采取或無(wú)意中形成封閉式打樁路線，使后打的樁無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)深度，并使先打的樁上浮，嚴(yán)重時(shí)還造成斷樁質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生。

4.5樁頂偏位

4.5.1施工人為因素造成的測(cè)量放線有誤，或測(cè)量控制點(diǎn)未進(jìn)行定期校核、樁尖插樁施工時(shí)對(duì)中工作不認(rèn)真，在剛開(kāi)始施工時(shí)就埋下樁頂偏位的質(zhì)量隱患；

4.5.2不合理的打樁順序不當(dāng)施工順序和施工路線，使得先施工的樁位被擠動(dòng)，特別是在軟土層中， 先施工的短小樁更容易跑位；

4.5.3片面追求工期，一味加快沉樁施工速度，打樁速率過(guò)大引起打樁區(qū)土體應(yīng)力以及孔隙水壓力劇增，此土體應(yīng)力以及孔隙水壓力推動(dòng)樁及樁間土發(fā)生移位；

4.5.4不規(guī)范的基坑土方開(kāi)挖，使得樁間土的應(yīng)力和孔隙水壓力不平衡地驟減，樁間土推動(dòng)樁發(fā)生位移、浮動(dòng)等，嚴(yán)重時(shí)還可能導(dǎo)致斷樁問(wèn)題發(fā)生；

5 施工質(zhì)量控制措施

5.1施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)建立健全完善高效的工程質(zhì)量保證體系和質(zhì)量保證措施，加強(qiáng)施工人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)培養(yǎng)，教育作業(yè)人員樹(shù)立嚴(yán)格的質(zhì)量觀念；

5.2嚴(yán)格執(zhí)行樁進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收制度，驗(yàn)收?qǐng)?zhí)行施工規(guī)范，堅(jiān)持不合格的樁不用。現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)樁不但查驗(yàn)樁的出廠合格證，還應(yīng)由制樁廠家出具樁身混凝土抗壓強(qiáng)度報(bào)告，以及鋼筋、水泥、砂石料復(fù)試報(bào)告等質(zhì)保資料，盡量選擇質(zhì)保體系完整、質(zhì)量穩(wěn)定的樁材廠家供貨；

5.3根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告、樁的規(guī)格以及樁基設(shè)計(jì)條件，選擇合理的施工機(jī)械（包括打樁機(jī)、打樁錘及喂樁機(jī)械），樁錘與樁帽、樁帽（送樁器）與樁之間保持良好的彈性接觸；

5.4樁吊運(yùn)過(guò)程中除堅(jiān)持輕裝輕卸、慢速行駛外，還應(yīng)注意吊樁的索具長(zhǎng)度，保持樁身與鋼絲繩的夾角不小于45°；

5.5 插樁時(shí)應(yīng)調(diào)校樁架及樁身垂直度，對(duì)于一般土質(zhì)而言樁尖入土1/4-1/3樁長(zhǎng)后不宜再?gòu)?qiáng)行調(diào)校樁身垂直度，否則可能發(fā)生斷樁；若樁身傾斜過(guò)大必須校正時(shí)，應(yīng)在拔出樁尖用碎石或河砂填滿樁孔后重新插樁；

5.6電焊接樁應(yīng)采用試樁確定時(shí)的施工參數(shù)（施焊電流及施焊層數(shù)，樁錘選型亦然），焊接完成后，宜將焊縫冷卻10-15分鐘到自然溫度后再打樁，以免焊完既打造成焊縫遇水發(fā)生“淬火”現(xiàn)象；

5.7送樁施工前應(yīng)先在樁頂加紙墊等緩沖設(shè)施，然后再套送樁器送樁。送樁時(shí)應(yīng)觀察樁頂及送樁器是否發(fā)生抖動(dòng)，若抖動(dòng)則應(yīng)及時(shí)調(diào)整打樁機(jī)以使樁頂、送樁器不發(fā)生抖動(dòng)為原則，確保送樁順利進(jìn)行；

5.8樁身出現(xiàn)輕微縱向裂縫時(shí)，可采取在樁身加鋼板箍以繼續(xù)沉樁。橫向裂縫則有可能導(dǎo)致斷樁，建議出現(xiàn)裂縫時(shí)樁材不用；

5.9 關(guān)于大面積軟土區(qū)沉樁出現(xiàn)樁體隆起、樁身傾斜及樁拉斷等問(wèn)題，可采用合理的沉樁工藝、打樁路線、限制沉樁速率以及采用樁位預(yù)引孔、打樁區(qū)設(shè)置釋放孔輔助方法沉樁等辦法來(lái)解決，實(shí)踐證明上述方法是必要可行的；

5.10預(yù)應(yīng)力混凝土開(kāi)口管樁打樁施工時(shí)，為防止樁管內(nèi)氣體、水及泥巴（預(yù)引孔施工時(shí)）因壓縮而將樁漲裂，可在樁帽上開(kāi)設(shè)透氣/水孔，透氣/水孔的面積不宜小于樁內(nèi)截面面積的2倍，以使樁管內(nèi)的氣體或水、泥巴在沉樁時(shí)能及時(shí)順利地排出；也可將預(yù)引樁孔中的水抽干后再打樁或改開(kāi)口型樁為閉口型樁，同時(shí)控制沉樁速度。

5 建議與設(shè)想

對(duì)于軟土區(qū)大面積密集型樁基，建議設(shè)計(jì)部門(mén)采用長(zhǎng)而稀的設(shè)計(jì)布樁原則，充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力混凝土管樁本身強(qiáng)度高的特點(diǎn)，盡量采用端承樁或端承摩擦樁。根據(jù)我們的施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，稀疏的布樁有利于工程質(zhì)量控制。同時(shí)希望建設(shè)單位考慮合理的施工工期，不可過(guò)于壓縮建設(shè)工期。