高強預應力混凝土管樁液壓法施工.doc

高強預應力混凝土管樁液壓法施工上世紀90年代以來，在上海、江蘇沿海灘涂和軟土地區(qū)，高強度預應力混凝土管樁已被推廣應用于房屋建筑和橋梁、碼頭等工程中。軟土地基廣泛采用預制樁基礎，用柴油錘擊入樁時噪聲大且拌有濃煙油污，尤其在市區(qū)和居民區(qū)旁的施工中，有悖于環(huán)境和文明施工要求。以液壓法壓入式施工樁工藝替代錘擊，既無噪聲也對環(huán)境無任何污染，具有廣泛的應用前景。本文以上海浦東國際機場二期工程北燈光站、昆山淀山湖大自然國際俱樂部工程的樁基工程為例，介紹高強度預應力混凝土管樁的施工方法、設計、施工中應注意的事項及適用條件以及樁的質(zhì)量控制。 一、工程概況 上海浦東國際機場二期工程北燈光站工程框架結(jié)構(gòu)1層，高度66m。位于上海市浦東機場海濱地帶，地質(zhì)狀況：地面以下25-3.5m為機械吹填海砂層，地表平坦，砂層往下為淤泥層，屬沖刷和淤泥環(huán)境沉積類型。第四紀軟土厚度較大，特別是第二層的淤泥層，厚度達75-112m，層面為極具特色的濱海相和淺海相沉積層。場區(qū)下水位于地表下100m層面，屬上層滯水帶類型。該工程樁基原設計采用預制方樁（JZHb-235-1616B）,由于工期緊，改用高強度預應力混凝土管樁(樁徑為400mm，壁厚80mm，管樁混凝土強度C80)，單樁承載力為870kN，有效樁長為32m，總樁數(shù)143根，采用3節(jié)接樁。基礎采用群樁上的下反梁式整體筏板。 昆山淀山湖大自然國際俱樂部工程框架結(jié)構(gòu)4層，高度18.2m。地質(zhì)狀況屬軟土地基，l-5層均為松軟地層，力學性質(zhì)差，第6層持力層為地表下深8.8-11.0厚度大于8m的粘土層(fak120kPa)。本工程西面為市政交通干道和多層民宅群，東面為距離26-28m的已建別墅區(qū)。該工程的樁基礎設計采用先張高強度預應力混凝土管樁(直徑為400mm，管樁壁厚80mm，混凝土強度為C80)，單樁承載力為310kPa，樁長13m，總樁數(shù)304根，采用單節(jié)樁，基礎采用群樁上分組承臺。 二、預應力混凝土管樁的質(zhì)量檢驗與試驗 樁的質(zhì)量檢驗液壓法壓樁同錘擊法沉樁，但可利用靜力壓樁機作反力平衡裝置進行樁的靜載試驗，可省去設置錨樁和反力梁等。為了保證工程的質(zhì)量，必須分階段進行單樁承載力的靜載和動測試驗。 1、靜載試驗法 以昆山淀山湖大自然國際俱樂部工程的樁基質(zhì)量試驗為例：管樁的靜載試驗要模擬實際荷載情況，通過靜力加壓，得出3根試樁荷載沉降關(guān)系曲線（Q-S曲線）近似試樁的入土深度分別為142m、13.8m和14.1m，表明均進入第6層粘土層。荷載從OKN-620KN分9級加載，3根試樁最終累計沉降量分別為8.87mm、7.26mm、7.2mm。 根據(jù)上述系列關(guān)系曲線，綜合評定確定其容許承載力，它已較好地反映單樁的實際承載力，滿足設計要求。 預應力混凝土管樁在樁身強度達到設計要求的前提下，對于粘性土，不應少于15天，且待樁身與土體的結(jié)合基本趨于穩(wěn)定，才能進行試驗。 上述試驗曲線表明，試樁的樁周摩擦阻力和端承力發(fā)揮正常，樁身質(zhì)量良好，其承載力標準值均大于設計要求310kN的標準值。 2、動測試驗法 動測試驗法，又稱動力無損檢測法，是檢測樁基承載力及樁身質(zhì)量的一項新技術(shù)。高應變動力測試法，也是作為靜載試驗的補充。采用PDA打樁分析儀樁基測試方法，是利用重錘錘擊樁頭使樁頭產(chǎn)生一個永久性位移而得出樁的極限承載力和樁身結(jié)構(gòu)完整資料。 上海浦東國際機場二期工程北燈光站工程樁基的動測試驗的試樁數(shù)為5根，設計要求最大試驗力為設計承載力的1.6倍，最大錘擊力在1507-1802（KN）之間，各樁的樁側(cè)摩阻力和樁端端承力合計在1450-1480（KN）擬合分析樁頂最大位移4.95-8.63mm，BTA值均為1.0，樁身完整性評價均為I類樁。 三、液壓入樁的施工方法 1、施工程序 液壓管樁的施工程序為：測量定位樁機就位復核樁位吊樁插樁樁身對中調(diào)直靜壓沉樁接樁再靜壓沉樁送樁終止壓樁樁質(zhì)量檢驗切割樁頭填充管樁內(nèi)的細石混凝土。 2、施工要點 (1)靜力壓樁單樁豎向承載力，可通過樁的終止壓力值大致判斷，但因土質(zhì)的不同而異。樁的終止壓力不等于單樁的極限承載力，要通過靜載對比試驗來確定一個系數(shù)，然后再利用系數(shù)和終止壓力，求出單樁豎向承載力的標準值q，即qkqs。如判斷的終止壓力值不能滿足設計要求，應立即采取送壓加深處理或補樁，以保證樁基的施工質(zhì)量。 壓樁應控制好終止條件。上海浦東國際機場二期工程北燈光站工程樁基，壓樁到設計樁長時，壓力表的壓力達到單樁承載力23倍時，即可停止壓樁，否則應增加樁長，并會同設計單位另行處理。 (2)接樁應連續(xù)進行，采用硫磺膠泥接樁間歇不宜過長(正常氣溫下為10-18min)，接樁面應保持干凈，澆注時間不應超過2min；上下校中心線應對齊，偏差不大于10mm；節(jié)點矢高不得大于1樁長。 (3)垂直度控制，調(diào)校樁的垂直度是沉樁質(zhì)量的關(guān)鍵，須高度重視。插樁在一般情況下入土30-50為宜，然后進行調(diào)校。樁機駕駛?cè)藛T在施工長的組織、指揮下，掌握好雙方角度尺兩個方向上都歸零點，使樁機縱橫方向保持水平，調(diào)校垂直在規(guī)范允許值以內(nèi)才能沉樁。在沉樁過程中施工員隨時觀察樁的進尺變化，如遇地質(zhì)層有障礙物、樁桿偏移時，應分一二個行程逐漸調(diào)直。 3、沉樁線路的選定 預應力樁基施工時隨著入樁段數(shù)的增多，各層地質(zhì)構(gòu)造土體密度隨之增高。土體與樁身表面間的摩擦阻力也相應增大，壓樁所需的壓入力也在增大。為使壓樁中各樁的壓力阻力基本接近，入樁線路應選擇單向行進，不能從兩側(cè)往中間進行(即所謂打關(guān)門樁)，這樣地基土在入樁擠密過程中，土體可自由向外擴張，即可避免地基土上溢使地表升高，又不致因土的擠壓而造成部分樁身傾斜，保證了群樁的工作基本均勻并符合設計值。昆山淀山湖大自然國際俱樂部工程毗鄰居民集聚地和市政快速干道，西面距道路房屋較近，東面有別墅，沉樁線路應為樁中心離建筑物近處開壓，企圖將各土層自西向東、自北向南河道方向排擠(南、北面無建筑物)，盡可能地降低擠土效應影響。 4、管樁與承臺的連接方式 上述工程管樁與承臺采用剛接。管樁的樁頭均采用專用工具鋸斷，斷口平齊，故不能利用樁身內(nèi)的鋼筋伸入承臺作為連接的鋼筋。在樁頭的樁管內(nèi)填充1600mm高的C30細石混凝土，并在混凝土中均分插入614鋼筋與承臺連接。 四、管樁的設計及施工中應注意的事項 1、管樁造價較高，樁基礎設計時須根據(jù)上部荷載、工程地質(zhì)條件等綜合考慮，多方案比較后方可采用。同一工程中樁的規(guī)格、型號不應太多，以免造成施工困難，特別是注意避免造成施工錯誤。 2、綜合考慮地質(zhì)情況和樁身強度，確定單樁承載力。管樁為開口樁，根據(jù)現(xiàn)場壓樁觀察分析，在入土過程中，會較快地在樁尖處形成一土楔，使其入土時的擠土情況與閉口樁無異，故在確定單樁承載力時將開口樁按閉口樁考慮。 3、適當限制壓樁速度，沉樁速度一般控制在lmmin左右為宜，使各層土體能正確反映其抗剪能力。當?shù)鼗韺又写嬖诖髩K石頭等障礙物時，要避免壓偏。 4、壓樁機應根據(jù)土質(zhì)情況配足額重量或選用相應的液壓樁機。 5、若采用焊接法接樁時，須分層均勻地將套箍對焊的焊縫填滿，為加快施工速度，減少接樁時間，可設2-3名焊工同時同方向施焊，焊畢停約lmin即可進行沉樁。 6、管樁身不受損壞；樁帽、樁身和送樁的中心線應重合；壓同一根樁應縮短停息時間。 7、壓樁機的液壓入樁有一定的垂直行程高度，如YZY360樁機的垂直行程為15m，即每入樁15m即松開抱樁器。開動油泵使之上移，再抱樁固定壓入，循環(huán)作業(yè)。在開始的第一二個行程，要特別注意控制樁身的垂直度。 8、記錄入樁行程深度及相應壓力值，以判別入樁