超高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PHC樁）施工技術(shù)

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摘要：通州市建工大廈工程基礎(chǔ)施工中，采用超高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(PHC樁)，打樁前需做好樁錘、樁架選擇，確定管樁齡期，打樁過(guò)程中插樁、錘打、接樁、送樁均采取了相應(yīng)的技術(shù)措施。該工程中PHC樁所具有的單樁承載力高、樁身耐錘擊性好、穿透力強(qiáng)、造價(jià)便宜等特點(diǎn)均得到很好的體現(xiàn)。

  關(guān)鍵詞：超高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁單樁承載力錘擊應(yīng)力通州市建工大廈主樓東西長(zhǎng)36m，南北寬18m，地上20層，地下1層，建筑面積12000m2。采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)。建筑物總荷載約200000kN，最大單柱荷載6700kNo基礎(chǔ)采用筏板基礎(chǔ)，樁采用超高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(PHC樁)，規(guī)格為ф600×110，樁長(zhǎng)24m(2根12m校對(duì)接)，主樓共打設(shè)93根樁，設(shè)計(jì)單樁承載力3100kN。1PHC樁特點(diǎn)(1)嚴(yán)格按照國(guó)標(biāo)GB13476—92及日本JISA5337標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，其混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C80級(jí)。(2)單樁承載力高，設(shè)計(jì)范圍廣。在同一建筑物基礎(chǔ)中，可使用不同直徑的管樁，容易解決布樁問(wèn)題，可充分發(fā)揮每根樁的承載能力。(3)單校可接成任意長(zhǎng)度，不受施工機(jī)械能力和施工條件局限。(4)成樁質(zhì)量可靠，沉樁后樁長(zhǎng)和樁身質(zhì)量可用直接手段進(jìn)行監(jiān)測(cè)。(5)樁身耐錘擊和抗裂性好，穿透力強(qiáng)。(6)造價(jià)低廉。其單位承載力價(jià)格僅為鋼樁的1／3-2／3，并節(jié)省鋼材。(7)施工速度快，文明施工o2打樁準(zhǔn)備2．1樁錘的選擇選擇樁錘時(shí)，必須充分考慮樁的形狀、尺寸、重量、入土長(zhǎng)度、結(jié)構(gòu)形式以及土質(zhì)、氣象等條件，并掌握各種錘的特性。樁錘的夯擊能量必須克服樁的貫入阻力，包括克服樁尖阻力、樁側(cè)摩阻力和樁的回彈產(chǎn)生的能量損失等。如果樁錘的能量不能滿足上述要求，則會(huì)引起樁頭部的局部壓曲，難以將樁送到設(shè)計(jì)標(biāo)高。鑒于本工程有軟、硬兩種土層，故選用了蒸汽錘，錘重8t。2．2樁架的選擇樁架的設(shè)置、安裝和準(zhǔn)備工作對(duì)打樁效率有很大影響。樁架選用D—308S型履帶行走式樁架，其最大特點(diǎn)是移動(dòng)靈活，使用方便，運(yùn)行機(jī)構(gòu)為履帶，對(duì)路面要求比較低o2．3施工組織設(shè)計(jì)和樁位測(cè)設(shè)根據(jù)打樁施工區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)情況和基礎(chǔ)幾何形狀，要合理選擇打樁順序，對(duì)周圍建筑物采取預(yù)防措施。根據(jù)樁基施工圖進(jìn)行樁位測(cè)設(shè)。2．4堆存吊運(yùn)管樁一般需設(shè)計(jì)兩個(gè)支點(diǎn)，其吊點(diǎn)需符合位置要求。管樁堆存需要使用軟墊(木墊)。管樁起吊運(yùn)輸中應(yīng)免受振動(dòng)、沖撞。2．5管樁齡期的確定管樁從制造成型到打樁施工的間隔時(shí)間宜盡量長(zhǎng)些，混凝土強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值以上(若在工廠制造，一般按80％的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值出廠)，故要求現(xiàn)場(chǎng)要堆存一定量的樁，按“先進(jìn)場(chǎng)樁先打”的原則，滿足管樁的強(qiáng)度要求。2．6檢查修整管樁施工前應(yīng)再次逐根檢查，即檢查混凝土樁有無(wú)嚴(yán)重質(zhì)量問(wèn)題，對(duì)管樁兩端應(yīng)清理干凈，施焊面上有油漆雜物污染時(shí)，應(yīng)清刷干凈。3打樁階段技術(shù)措施3．1插樁樁打入過(guò)程中修正樁的角度較困難，因此就位時(shí)應(yīng)正確安放。第一節(jié)管樁插入地下時(shí)，要盡量保持位置方向正確。開(kāi)始要輕輕打下，認(rèn)真檢查，若有偏差應(yīng)及時(shí)糾正，必要時(shí)要拔出重打。校核樁的垂直度可采用垂直角，即用兩個(gè)方向(互成90°)的經(jīng)緯儀使導(dǎo)架保持垂直。通過(guò)樁機(jī)導(dǎo)架的旋轉(zhuǎn)、滑動(dòng)及停留進(jìn)行調(diào)整。經(jīng)緯儀應(yīng)設(shè)置在不受打樁影響處，并經(jīng)常加以調(diào)平，使之保持垂直。3．2錘打因地層較軟，初打時(shí)可能下沉量較大，宜采取低提錘，輕打下，隨著沉樁加深，沉速減慢，起錘高度可漸增。在整個(gè)打樁過(guò)程中，要使樁錘、樁帽、樁身盡量保持在同一軸線上。必要時(shí)應(yīng)將樁錘及樁架導(dǎo)桿方向按樁身方向調(diào)整。要注意盡量不使管樁受到偏心錘打，以免管樁受彎受權(quán)。打樁較難下沉?xí)r，要檢查落錘有無(wú)傾斜偏心，特別是要檢查樁墊樁帽是否合適。如果不合適，需更換或補(bǔ)充軟墊。每根樁宜連續(xù)一次打完，不要中斷，以免難以繼續(xù)打下。3．3接樁接樁時(shí)要注意新接樁節(jié)與原樁節(jié)的軸線一致，兩施焊面上的泥土、油污、鐵銹等要預(yù)先清刷干凈。當(dāng)下節(jié)樁的樁頭距地面1—1．2m時(shí)，即可進(jìn)行焊接接樁。接樁時(shí)可在下節(jié)樁頭上安裝導(dǎo)向箍，以便新接樁節(jié)的引導(dǎo)就位。上節(jié)樁找正方向后，對(duì)稱點(diǎn)焊4—6點(diǎn)加以固定，然后拆除導(dǎo)向箍。管樁焊接施工應(yīng)由有經(jīng)驗(yàn)的焊工按照技術(shù)規(guī)程的要求認(rèn)真進(jìn)行；施焊第一層時(shí)，宜適當(dāng)加大電流，加大熔深。采用手工焊接，第一層用ф3．2或ф4．0的E4320型焊條，第二層以后用ф4．0—ф5．0的E4320型焊條，要保證焊接質(zhì)量。3．4送樁為將管樁打到設(shè)計(jì)標(biāo)高，需要采用送樁器，送樁器用鋼板制作，長(zhǎng)4m。設(shè)計(jì)送樁器的原則是打入阻力不能太大，容易拔出，能將沖擊力有效地傳到樁上，并能重復(fù)使用。4打樁記錄和周圍建筑物觀察打樁過(guò)程中應(yīng)詳細(xì)記錄各種作業(yè)時(shí)間，每打入0．5-1m的錘擊數(shù)、樁位置的偏斜、最后10擊的平均貫人度和最后1m的錘擊數(shù)等。打樁過(guò)程中應(yīng)詳細(xì)觀察周圍建筑物沉降或上升情況，在建筑物上設(shè)置觀察點(diǎn)，利用遠(yuǎn)處的固定水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析，從而確定沉降或上升情況。經(jīng)實(shí)測(cè)，裙樓東側(cè)3m處的建工園招待所沒(méi)有沉降或上升現(xiàn)象，僅頂板出現(xiàn)一些輕微裂縫?，F(xiàn)建工大廈竣工已1年多，招待所使用正常，對(duì)結(jié)構(gòu)無(wú)不良影響。5PHC管樁與基礎(chǔ)底板連接技術(shù)為有效防止基礎(chǔ)上浮并保證基礎(chǔ)和樁基的整體協(xié)同工作，在筏板基礎(chǔ)鋼筋綁扎前，采用了如此的作法，從而保證了管樁與基礎(chǔ)的連接。土方開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高露出管樁后，清理管樁孔內(nèi)的垃圾及污物，用十一夾板作底模，用12號(hào)鐵絲懸吊于孔內(nèi)，鋼筋按要求綁扎，用不低于C40的混凝土灌筑，混凝土中微摻UEA膨脹劑(摻量10％)。待基礎(chǔ)底板鋼筋綁扎時(shí)，管樁錨筋與基礎(chǔ)底板鋼筋要焊牢，基礎(chǔ)底板鋼筋與管樁樁頭也要焊牢。6試壓樁6．1試樁要求為確定單樁承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求，打樁前進(jìn)行了單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)。試樁數(shù)量為三組，第一組試樁1根，錨樁6根；第二組試樁1根，錨樁4根；第三組試樁1根，錨樁4根。試樁最大預(yù)加荷載為：第一組6200kN，第二組5000kN，第三組4000kN。6．2試樁標(biāo)準(zhǔn)按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JQJ94—94)單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)中有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，采用慢速維持荷載法進(jìn)行。6．3試樁裝置和加載時(shí)間豎向靜載荷抗壓試驗(yàn)采用錨樁橫梁反力裝置。整個(gè)加荷利用電動(dòng)油泵帶動(dòng)2臺(tái)5000kN油壓千斤頂加荷，用荷重傳感器、荷重顯示器和0．4級(jí)精密油壓表顯示荷載，電測(cè)位移計(jì)和機(jī)械表兩種手段同時(shí)測(cè)讀沉降值，計(jì)算機(jī)采樣、記錄、整理和打印數(shù)據(jù)。為防止儀器受外界干擾，特備有一空調(diào)封閉工作間，以保證儀器的正常工作。試樁與錨樁沉樁10d后即可加載o6．4試樁結(jié)果試樁、錨樁均為正式工程樁，第一根試樁要求加荷到6200kN，當(dāng)加到第7級(jí)(4960kN)時(shí)，1h后沉降量突然增大，達(dá)到16．67mm／h，且總沉降量已到38．06mm，顯然地基已達(dá)到破壞，因而終止試驗(yàn)。根據(jù)試樁的Q—s曲線和s—1gt曲線顯示，極限荷載取4340kN。第二根試樁要求加到5000kN，當(dāng)加到第9級(jí)5000N時(shí)，45min后沉降量突然增大，達(dá)15．25mm／h，且總沉降量已到36．51mm，顯然地基也已達(dá)到破壞，因而終止試驗(yàn)。根據(jù)試樁的Q—s曲線和s—lgt‘曲線顯示，極限荷載取4500kN；第三根試樁要求加到4000kN。穩(wěn)定后又要求繼續(xù)上加2級(jí)到4800kN，此級(jí)穩(wěn)定后終止加載，極限荷載取4800kN。據(jù)此算出試樁結(jié)果統(tǒng)計(jì)特征值：Qum＝4547kN，Sn＝0．052，因此單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk＝Qum＝4547kN，滿足設(shè)計(jì)要求。7施工體會(huì)(1)“重錘低打”能有效降低錘擊應(yīng)力。樁錘對(duì)樁頭的錘擊速度越快，在樁身上產(chǎn)生的應(yīng)力波強(qiáng)度也越高，即打樁應(yīng)力與錘擊速度成正比，所以為降低錘擊應(yīng)力并保持較好的貫入度，采用了較重的樁錘(樁錘重8t)和較低的速度施打，效果良好。(2)樁頭襯墊效應(yīng)對(duì)錘擊應(yīng)力也有直接影響。為延長(zhǎng)錘擊作用時(shí)間、降低錘擊速度，并借以降低錘擊應(yīng)力，選用軟厚適宜的木樁墊，收到良好效果。(3)選擇合理的打樁施工順序，能減小樁的側(cè)向位移，對(duì)周圍建筑物不會(huì)有大的影響。樁基側(cè)向位移是軟弱地基施工中經(jīng)常見(jiàn)到的一種現(xiàn)象，根據(jù)不同情況進(jìn)行綜合分析，制訂出合理的打樁施工方案，并采取相應(yīng)措施，可以把打樁危害降低到最低限度?；A(chǔ)形狀規(guī)則的打樁施工順序應(yīng)先里后外，由中心逐漸往外側(cè)對(duì)稱施工。本工程基礎(chǔ)形狀規(guī)則，施工時(shí)遵循“對(duì)稱施工”的原則，確保了基礎(chǔ)內(nèi)擠壓應(yīng)力的平衡。打樁施工時(shí)，先打主樓樁——深樁(24m長(zhǎng))，后打裙樓樁——淺樁(9m長(zhǎng))；先打跨中樁，后打邊區(qū)樁；先打近樁，后打遠(yuǎn)樁；先打毗鄰建筑物的樁，后打遠(yuǎn)離建筑物的樁。通過(guò)采取以上措施，有效地降低了樁基的側(cè)向位移。(4)防震溝的設(shè)置有效地降低了對(duì)臨近建筑物的影響，裙樓東側(cè)建工園招待所基礎(chǔ)為條形鋼筋混凝土基礎(chǔ)，深1m，基礎(chǔ)底板邊離大廈地下室外墻僅2.5m，樁基施工前開(kāi)挖了一條寬0．8m、深2m的防震溝，溝中滿填黃砂，經(jīng)觀察和檢測(cè)，在整個(gè)施工過(guò)程中，對(duì)招待所結(jié)構(gòu)無(wú)不良影響。(5)PHC樁采用C80混凝土，強(qiáng)度高；鋼筋采用預(yù)應(yīng)力螺旋筋，抗裂性好，因此成樁質(zhì)量可靠，不易損壞，實(shí)際施工中，僅2根樁破裂，補(bǔ)救措施也方便快捷。(6)采用PHC樁，可做到現(xiàn)場(chǎng)清潔，文明施工。