PHC管樁基礎(chǔ)施工常見質(zhì)量問題的辨析

PHC管樁基礎(chǔ)施工常見質(zhì)量問題的辨析PHC管樁基礎(chǔ)施工常見質(zhì)量問題的辨析/PHC管樁基礎(chǔ)施工常見質(zhì)量問題的辨析PHC管樁基礎(chǔ)施工常見質(zhì)量問題的辨析陳曉[內(nèi)容提要]本文針對管樁基礎(chǔ)施工中常見的質(zhì)量問題，就其產(chǎn)生的原因和應(yīng)對的措施深入進行了分析和闡述，為加強管樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量管理，提高工程質(zhì)量，優(yōu)化施工方法提供參考。[關(guān)鍵詞]管樁施工設(shè)計控制要求擠土效應(yīng)樁間距樁身破壞鉆孔植樁夾持力應(yīng)力集中0.0引言PHC預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)由于其具有施工工期短、單樁承載力高、監(jiān)測方便、造價較低、對環(huán)境影響小等優(yōu)點，近幾年來在?？?、三亞的工程建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用，由此而引發(fā)的許多關(guān)于管樁的質(zhì)量問題也備受人們關(guān)注。根據(jù)近些年來管樁基礎(chǔ)工程的施工經(jīng)驗，管樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量問題通常為：沉樁達不到設(shè)計的控制要求；樁位偏差與樁身傾斜率超標(biāo)；樁頭碎裂；樁身破壞；單樁承載力達不到設(shè)計要求等。筆者僅就管樁基礎(chǔ)施工中常見的沉樁達不到設(shè)計的控制要求和樁身破壞問題談?wù)勂洚a(chǎn)生的原因與應(yīng)對措施。1.0沉樁達不到設(shè)計控制要求1.1沉樁達不到設(shè)計的控制要求的主要原因有：1.1.1勘察鉆孔密度不符合規(guī)定要求，勘探報告未能提供準(zhǔn)確的地質(zhì)資料；或設(shè)計選擇持力層不當(dāng)，或設(shè)計要求過高。1.1.2沉樁時遇到地下障礙物或厚度較大的硬隔層。1.1.3打樁錘錘重選擇偏小，或打樁錘破舊，錘自由下落不順暢。1.1.4布樁密集或打樁順序不當(dāng)，使后打的樁無法達到設(shè)計深度，并使先打的樁涌動上浮。海口市剛施工完的某工地，設(shè)計采用Ф500管樁，但樁間距只有1.4米，未能按規(guī)范要求不小于3倍樁徑，樁基驗收時發(fā)現(xiàn)因擠土效應(yīng)造成管樁涌動上浮，承載力達不到設(shè)計要求。1.1.5樁頭被擊碎或樁身被打斷，無法連續(xù)施打；1.1.6當(dāng)有效樁長較短（小于14m的短樁）時，采用靜壓沉樁終壓值顯示剛滿足設(shè)計要求時就停壓，樁尖遇到落實的粉土或粉細砂層時，會產(chǎn)生“假凝”現(xiàn)象，也很可能造成極限承載力不夠。1.2針對沉樁達不到設(shè)計控制要求的主要應(yīng)對措施是：1.2.1通過認(rèn)真的試樁過程而后合理設(shè)計。由于影響樁承載力的因素多而復(fù)雜，且各地的土質(zhì)情況變化又很大，所以先通過打試樁后做靜載試驗來確定單位豎向承載力，應(yīng)該說是最基本而且較合理的，目前也是最普遍的應(yīng)用方法。試樁可驗證地質(zhì)報告的準(zhǔn)確性，檢驗該地質(zhì)條件下某一管樁型號的適用性，為合理設(shè)計提供最為可靠的依據(jù)。在認(rèn)真深入研究地質(zhì)勘探報告的基礎(chǔ)上，合理選擇樁徑、合理布置樁位，可大大地避免出現(xiàn)沉樁達不到設(shè)計控制要求的現(xiàn)象。對于一些地質(zhì)情況相對較為復(fù)雜的地基，建議選用抗彎性能相對較高的B型管樁。1.2.2遇到地質(zhì)情況異常時如果是靜壓施工，可通過預(yù)引孔的方法解決；如周圍環(huán)境允許，可選用錘擊施工，因為錘擊穿透能力比較強，可以穿過厚度較大的硬隔層。如?？谑泻Ｐ懵缝Ｐ鲁枪さ?，第五層是比較硬的鐵質(zhì)結(jié)核層，標(biāo)貫達到30多，原先設(shè)計采用靜壓施工，因不能穿透，后來改用錘擊施工即穿透第五層達到設(shè)計持力層，1.2.3.選用的樁機能量大小應(yīng)與設(shè)計要求、樁徑、樁長與地質(zhì)情況相匹配，即樁機選型、配重應(yīng)符合施工要求。1.2.4制定合理的施工方案，并根據(jù)樁的入土深度不同而采取不同施工流水線，宜先長后短、先高后低?！袢魳遁^密集，且距建筑物較遠，場地開闊時，宜從中間向四周進行；●若樁較密集，場地狹長，兩端離建筑物較遠時，宜從中間向兩端進行；●若樁較密集，且一側(cè)靠近建筑物時，宜從相鄰建筑物的一側(cè)開始，由近向遠進行；●樁數(shù)多于30根的群樁基礎(chǔ)，應(yīng)從中心位置向外施打；●承臺邊緣的樁，待承臺內(nèi)其他樁打完并重新測定樁位后，再插樁施打；●有圍護結(jié)構(gòu)的深基坑中的管樁，宜先打樁后再做基坑的圍護結(jié)構(gòu)，1.2.5如產(chǎn)生“假凝”現(xiàn)象時，應(yīng)使終壓值大于設(shè)計極限承載力的1.2～1.5倍，間隔一段時間以后可繼續(xù)打下去，這樣就會滿足要求。2.0錘擊沉樁樁身破壞2.1樁身在沉樁過程中發(fā)生破壞的現(xiàn)象比較常見，現(xiàn)有統(tǒng)計資料表明，其發(fā)生的幾率一般在5%以上，占沉樁質(zhì)量事故的比例可達50%以上，錘擊沉樁樁身破壞的主要因素是：2.1.1樁的制作質(zhì)量差。一般來說，由于PHC管樁是工廠流水化生產(chǎn)的，質(zhì)量檢驗比較嚴(yán)格，樁身質(zhì)量大多數(shù)是有保障，但也不能說保證樁身質(zhì)量絕對不會出問題，事實上，不少極限承載力達不到設(shè)計要求的樁正是由于樁身質(zhì)量問題所導(dǎo)致的。主要表現(xiàn)為：●制樁原材料質(zhì)量差；●制作工藝不符合規(guī)范要求，離心密實操作不當(dāng)；●配合比不當(dāng)，水灰比控制不嚴(yán)，混凝土強度達不到要求；●蒸汽養(yǎng)護時蒸養(yǎng)制度不當(dāng)引起混凝土脆性破壞；●管樁制作時，樁頭嚴(yán)重跑漿，形成空洞等。2.1.2錘擊沉樁時，操作不規(guī)范，主要是：●打樁錘選用不當(dāng)，倚重倚輕，或?qū)额^擊碎或疲勞破壞；●施打時樁錘、樁帽和樁身軸線不能保持在同一中心線上，產(chǎn)生偏心錘擊；●樁帽太小、太大、太深或與樁頭尺寸偏差太大，所以應(yīng)選擇合適樁帽；●樁帽襯墊材料太薄或未加襯墊，或未與時更換；●遇到孤石、硬巖面時繼續(xù)猛打；●在厚粘性土層中停置間歇時間太久再重新施打。2.2解決錘擊沉樁樁身破壞的主要辦法：●施工過程中應(yīng)先加強對樁身原材料的檢查驗收?！駠?yán)格執(zhí)行沉樁操作規(guī)范，正確施打。●如果樁頭被擊碎，樁基承載力經(jīng)驗證滿足設(shè)計要求即可，否則要補樁；●如果是樁身被打斷，只有通過補樁。3.0靜壓沉樁樁破損3.1PHC樁在施工中，樁破損有樁身破損與樁端破損兩種形式，或兩者的組合型破損（包括斷樁、破樁、碎樁等），一般表現(xiàn)為樁頂端頭爆裂和樁身混凝土爆裂。3.2破損原因分析?！衽c送樁器相接觸不良的樁頂端頭爆裂；●壓樁時操作不當(dāng)而引起的樁身橫向剪斷；●樁身尺寸超差和缺陷而引起的樁身斷裂。3.3抱壓式樁機的壓入過程中，樁處于3向受力狀態(tài)（既有橫向壓應(yīng)力又有豎向壓應(yīng)力），樁損壞多出現(xiàn)在樁壓入的最后階段，不僅與樁本身的質(zhì)量有關(guān)，更與靜力壓樁機夾樁器的結(jié)構(gòu)與鉗口的特性、現(xiàn)場施工的工作方式有關(guān)。3.3.1端面破損原因分析。樁端面主要承受壓樁時的反力，在接樁處的樁端面或送樁端面，若兩節(jié)樁端面平行且縱向軸線無錯位，則處于對混凝土預(yù)制樁有利的純壓應(yīng)力受力狀態(tài)，此時樁端面上的應(yīng)力分布均勻；若出現(xiàn)兩節(jié)樁端面不平行或有錯位時，則在樁端面上形成應(yīng)力集中，除了壓應(yīng)力外還存在剪應(yīng)力，特別是在壓樁力較大時，這時樁端面容易出現(xiàn)破損現(xiàn)象。3.3.2避免樁端面破損的方法是：●控制壓入樁的垂直度：第一節(jié)樁在壓入前的垂直度調(diào)整，是靠機身調(diào)平來實現(xiàn)的，應(yīng)特別注意；●接樁時微調(diào)行走機構(gòu)，小幅度移動機身，使兩節(jié)樁端面對齊；●在樁端面加一個均壓平衡樁帽，使接樁時樁端面受力均衡；●在壓樁的最后階段，要用特制送樁器送樁，禁止使用預(yù)制樁送樁，以減少壓樁不均勻受力對被送樁的破壞。3.3.3樁身破損原因分析。抱壓式樁機是依靠徑向抱夾樁身產(chǎn)生的靜摩擦力來克服樁壓入時的壓力，為此，樁身必須承受大于抵抗壓樁反力而產(chǎn)生的樁身徑向受力?！癞?dāng)對樁身的夾持力大于預(yù)制樁的抗壓強度時，樁身會夾裂；●當(dāng)上、下兩層夾樁油缸產(chǎn)生不對中的夾持力時，樁身會受到剪切而破壞；●當(dāng)夾樁器在壓樁臺中擺動時，樁身也會受剪切；●當(dāng)4個壓樁缸不同步壓下時，樁身會受撓曲而破壞；●當(dāng)同時作用夾樁力與摩擦力這種復(fù)雜受力狀態(tài)產(chǎn)生的大主應(yīng)力高于預(yù)制樁混凝土的強度時，樁身會因強度不足而破損。3.3.4控制樁身破損的方法：●改變鉗口材料與高強度預(yù)制樁身的材料配對，增加摩擦系數(shù)，從而減少夾樁器對樁身作用的正壓力；●改變樁身的應(yīng)力分布情況，采用二層或多層夾持式的夾樁器，使之均勻受力，避免應(yīng)力集中；●在同一平持面上增加受力點，采用多液壓缸、多點在同一樁段上的夾持，降低每層夾持鉗口的應(yīng)力；●在每層的每個鉗口上采用彈性浮動夾緊技術(shù)，補償由于樁的直徑尺寸誤差與圓柱度誤差而引起的樁身單點或幾點受力，使每個鉗口至少有幾十個受力點，且每點對樁身的壓力相近；增大每個鉗口對樁身的夾緊面積，降低樁身上單點的應(yīng)力；●同層的多個鉗口在夾緊缸的作用下采用同步驅(qū)動技術(shù)，根據(jù)鉗口對樁身的力反饋進行微調(diào)，使同層鉗口對樁身夾樁過程的受力均衡；●采用夾樁力與壓樁力的匹配控制，減少樁身過度負荷徑