1.概述

1.1預(yù)應(yīng)力管樁的生產(chǎn)

　　預(yù)應(yīng)力管樁是采用預(yù)應(yīng)力工藝、經(jīng)離心成型、常壓—高壓蒸汽養(yǎng)護工藝在工廠標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；a(chǎn)制造的預(yù)應(yīng)力中空圓筒體細(xì)長混凝土預(yù)制件，主要由圓筒形樁身、端頭板合鋼套箍等組成。按預(yù)應(yīng)力施加方法可分為先張法預(yù)應(yīng)力管樁和后張法預(yù)應(yīng)力管樁。按混凝土強度等級分為預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PC）和預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁（PHC）。PC管樁混凝土強度等級不低于C50,PHC管樁混凝土強度等級不低于C80?，F(xiàn)在國內(nèi)研制生產(chǎn)的預(yù)應(yīng)力管樁70％以上都是PHC管樁，廣東地區(qū)幾乎100％都是PHC管樁，根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計資料顯示，使用預(yù)制樁的比例大致是：RC與PC管樁分別占1％，PHC管樁占93％，其它占5％。

　　PHC管樁離心成型混凝土密實，高壓蒸養(yǎng)、效率高周期短，24小時可出廠使用。混凝土強度在C80～C100；抗彎性能好、抗震性能好；施工現(xiàn)場整潔、安全，單位承載力造價低；綜合效益好，投資回收快；施工速度快，工效高（200米／臺班）；對地質(zhì)條件適應(yīng)性強；檢測、質(zhì)量處理簡便、快捷。

1.2預(yù)應(yīng)力管樁發(fā)展前景

　　我國應(yīng)用預(yù)應(yīng)力管樁最早的地區(qū)是臺灣，上世紀(jì)60年代中期即開始生產(chǎn)PC管樁；其次是鐵道部北京豐臺橋梁廠，是我國研制應(yīng)用預(yù)應(yīng)力管樁最早的廠家之一，1966年開始研制生產(chǎn)直徑550mmPC管樁，并形成批量生產(chǎn)至今；60年代末為建設(shè)南京長江大橋需要，大橋工程局三處也開始生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力管樁至今。1981年日本人在香港建廠生產(chǎn)PHC管樁，從此港澳地區(qū)大量應(yīng)用預(yù)應(yīng)力管樁。浙江、上海、江蘇、福建等地推廣應(yīng)用預(yù)應(yīng)力管樁也發(fā)展很快，2001年浙江省生產(chǎn)應(yīng)用管樁約1000萬m，東北地區(qū)也在探索或試用階段。廣東開始研制生產(chǎn)PHC管樁是在上世紀(jì)九十年代初期，經(jīng)過十幾年的迅猛發(fā)展，現(xiàn)有PHC管樁企業(yè)63家，年生產(chǎn)應(yīng)用超過7000萬米。PHC管樁正逐漸取代各種現(xiàn)場灌注樁、預(yù)制方樁等，成為廣東省尤其是珠江三角洲地區(qū)建筑基礎(chǔ)材料的主導(dǎo)。天津建華2002年4月成立于天津市東麗區(qū)，占地95畝，注冊資本1000萬元，固定資產(chǎn)8000萬元，現(xiàn)有員工480人，中高級工程技術(shù)人員26人，已建兩條生產(chǎn)線，年生產(chǎn)管樁達(dá)300萬米。產(chǎn)品覆蓋整個華北、東北地區(qū)。

　　有關(guān)專家早在1993年就對我國管樁提出總體構(gòu)想，即從廣東出發(fā)，沿海北上，直指東北；沿長江、黃河西進，進入成都平原和黃土高坡。廣東1992年P(guān)HC管樁的應(yīng)用量是200萬米，此后不斷增加。從1999年開始，每年增幅拉大，從過去的200～300萬米，上升到1000萬米以上，2004年全年應(yīng)用量達(dá)7000萬米，十幾年來累計應(yīng)用近3億米。

1.3預(yù)應(yīng)力管樁的設(shè)計參數(shù)

　　壓樁機的壓樁能力一般選為1.2～1.5倍管樁極限承載力值，采用抱壓式,有680,700型，壓樁分低壓力:800～1600kN，小直徑300mm，400mm,大壓力6000kN～8000kN,大直徑400～600mm,目前管樁直徑有300,400,500,600mm,壁厚有70,95,100,105,125mm,類型有A型為抗壓樁,B型為抗撥樁,樁身混凝土強度多采用C80,樁長為8～12m,樁尖型式為封口型和開口型,封口型分十字型和圓錐型,不同的樁尖適用于不同的土質(zhì)情況。

　　預(yù)應(yīng)力管樁的設(shè)計參數(shù)

1.4預(yù)應(yīng)力管樁的優(yōu)缺點

　　(1)身性能高,抗擊性能好,適用于不同的荷載和不同埋深持力層。當(dāng)預(yù)應(yīng)力管樁采用開口樁尖時，可以減少排土量，減少場地的隆起及對周圍建筑的影響；

　　(2)與預(yù)制混凝土方樁比，混凝土用量小,節(jié)約材料。Φ600mm鉆孔灌注樁每m混凝土樁長為3.54m，樁的表面積為6.67m，Φ500mm空心管樁，每m混凝土樁長為5.10m，樁的表面積為8.01m，與鉆孔灌注樁相比，表面積提高20%，即樁的側(cè)阻力提高20%。樁混凝土造價低，直徑為400mm的PHC管樁90元／m，直徑500mm的PHC管樁約100元／m，管樁基礎(chǔ)工程費用僅占建筑物總造價的百分之幾。

　　(3)鉆孔樁成孔質(zhì)量較難保證，孔底沉渣難以清干凈，影響承載力。預(yù)應(yīng)力空心管樁由工廠制作，樁身質(zhì)量可靠性好，成樁時間短，樁的入土深度較鉆孔灌注樁直觀。

　　(4)鉆孔灌注樁施工現(xiàn)場環(huán)境污染嚴(yán)重，且工期較長。用柴油錘擊入預(yù)制樁時噪聲大且拌有濃煙油污，尤其在市區(qū)中心和居民區(qū)內(nèi)的施工中，對環(huán)境和文明施工要求很高，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(yīng)用前景。預(yù)應(yīng)力空心管樁施工速度快，無噪音，其缺點是擠土效應(yīng)大，但使用開口樁尖，采取挖防震溝等，可使其得到改善。

2.施工工藝

　　液壓管樁的施工程序為：測量定位一樁機就位-)復(fù)核樁位一吊樁插樁—樁身對中調(diào)直—焊接樁尖—靜壓沉樁—接樁—再靜壓沉樁—送樁—終止壓樁—樁質(zhì)量檢驗—截樁—填充管樁內(nèi)的細(xì)石混凝土。

3.施工質(zhì)量保證措施

　　(1)單樁豎向承載力判斷，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(biāo)準(zhǔn)值，如判斷的終止壓力值不能滿足設(shè)計要求，應(yīng)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(yīng)控制終止條件。壓樁到設(shè)計樁長時，壓力表的壓力達(dá)到單樁承載力2倍以上時，即可停止壓樁，否則應(yīng)增加樁長。

　　(2)壓樁應(yīng)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(yīng)保持干凈，澆注時間不應(yīng)超過2min；上下校中心線應(yīng)對齊，偏差不大于10mm；節(jié)點矢高不得大于1％樁長。

　　(3)控制垂直度是沉樁質(zhì)量的關(guān)鍵。插樁在一般情況下入土30～50㎝為宜，然后進行校正。兩個方向上角度都應(yīng)歸零，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(yīng)分一二個行程逐漸調(diào)直。

　　(4)沉樁線路的選定

　　隨著樁段數(shù)的增多，各層土體密度隨之增高，土體與樁身表面間的摩擦阻力也相應(yīng)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，壓樁線路應(yīng)選擇單向行進，不能從兩側(cè)往中間進行，這樣地基土在管樁擠密過程中，土體可自由向外擴張，即可避免地表升高，又不致因土的擠壓而造成部分樁身傾斜。

　　(5)管樁與承臺的連接方式

　　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4200mm高的C30細(xì)石混凝土，并在混凝土中均分插入6ф14鋼筋與承臺連接。

4.設(shè)計及施工中應(yīng)注意的事項

　　(1)管樁的造價較高，樁基礎(chǔ)設(shè)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(yīng)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?xí)r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(dāng)限制壓樁速度，沉樁速度一般控制在lm～l.8m／min左右為宜，使各層土體能正確反映其抗剪能力。當(dāng)?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(yīng)根據(jù)土質(zhì)情況配足額重量或選用相應(yīng)的液壓樁機。

　　(5)管樁接樁頭數(shù)不能超過4個，同一承臺內(nèi)樁接頭位置應(yīng)相互錯開，若采用焊接法接樁時，接樁坡坡口應(yīng)為U形坡口，須保證上下節(jié)樁軸線一致，并盡可能縮短接樁時間，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(shè)2名焊工同時先在坡口的圓周上對稱地焊接4～6個點，再分層施焊，以防節(jié)點變形不均引起樁身歪斜，焊接層數(shù)不少于3層,焊畢停約8min即可進行沉樁。

　　(6)當(dāng)樁貫穿的土層有砂土層時,應(yīng)計算好單節(jié)長度,避免樁尖停在砂土層中接樁.如沉樁過和程中需要停歇,應(yīng)將樁基停歇在軟弱土層中,使繼續(xù)沉樁時的啟動阻力不至于過大。沉樁過程中,當(dāng)遇到硬層或砂土層而發(fā)生沉樁阻力突然增大時,可采用最大靜力作用在樁上,采用忽停忽壓的沖擊施工法,使樁緩慢下沉直到穿透硬夾砂層.

　　(7)管樁樁身不受損壞；樁帽、樁身和送樁的中心線應(yīng)重合；壓同一根樁應(yīng)縮短停息時間。

　　(8)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1.5m，即每入樁1.5m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。

　　(9)記錄入樁行程深度及相應(yīng)壓力值，以判別入樁情況正常與否及樁的承載能力。

　　(10)為減少靜力壓樁的擠土效應(yīng)，應(yīng)采取如下措施：

　?、僭O(shè)置袋裝砂井或塑料排水板，以消除部分超孔隙水壓力，減少擠土現(xiàn)象。袋裝砂井直徑一般為70～80mm，間距l(xiāng)～1．5m，深度10～12m。塑料排水板的深度、間距與袋裝砂井相同。

　　②設(shè)置隔離板樁

　?、蹓簶哆^程中應(yīng)加強鄰近建筑物、地下管線的觀測、監(jiān)護。

5.管樁施工措施

　　(1)施工前應(yīng)設(shè)置測量基線與水準(zhǔn)點，基線應(yīng)設(shè)置在不受施工影響處。

　　(2)樁混凝土需達(dá)到100%的設(shè)計強度后方可運輸進場，起吊時捆綁牢固，起吊點符合力學(xué)原理要求，在距樁頂端0.2米處設(shè)置吊點，吊索與樁之間要加襯墊，起吊時平衡起升，避免碰撞和震動。樁堆放時要按長度分類堆放，堆放場地堅實平整，且承重點設(shè)置在吊點附近距端點0.2米處，堆高不超過2層，兩端樁錯落長度不在于10厘米。

　　(3)樁的吊點定位，利用樁架附設(shè)的起重鉤吊樁就位。

　　(4)采用靜壓法施工，樁架挺桿和樁帽將預(yù)應(yīng)力管樁嵌固，在樁架的兩滑道中間，樁位置及垂直度經(jīng)校正后開始沉樁，樁就位要仔細(xì)檢查樁身質(zhì)量。送樁時，應(yīng)采用鋼制送樁器放于樁頭上將樁送入。施工時注意送樁器和工程樁對齊，以軸線重合為準(zhǔn)則。當(dāng)工程樁送到設(shè)計深度時，可將送樁器拔起，起拔送樁器采用樁架上導(dǎo)滑輪鋼繩上鉤子掛好，啟動卷揚機，慢慢拔起。

　　(5)當(dāng)?shù)谝还?jié)樁施工壓到離地面1米時，起吊第二節(jié)樁，與底節(jié)樁對好并復(fù)核垂直度無誤后，開始施焊。焊接符合要求后，再施壓沉樁，樁頂離地面1米再起吊第二節(jié)樁，續(xù)施工就位。復(fù)核焊接垂直施焊沉樁，直到施工完畢。施焊前先檢查上下樁接觸面。再復(fù)核垂直和上下節(jié)樁的同心度，確認(rèn)無誤差或誤差很小時再全面焊接。焊縫分兩次滿焊，焊縫應(yīng)連續(xù)、飽滿。焊后應(yīng)清除焊渣。接樁動作應(yīng)迅速盡量保證連續(xù)施工。

　　6.管樁過程質(zhì)量控制

　　(1)管樁質(zhì)量。對樁進行外觀檢查，尺寸偏差和抗裂性檢驗。施工現(xiàn)場著重檢查砼抗壓強度能否達(dá)到設(shè)計要求。管樁有否明顯的縱向、環(huán)向裂縫、端部平面是否傾斜、外徑壁厚、樁身彎曲是否符合規(guī)范要求?；炷翉姸仁欠襁_(dá)到要求，產(chǎn)品質(zhì)保書、合格證、檢測報告是否符合要求和齊全。不合格產(chǎn)品不得用于工程。

　　(2)壓樁機傳感設(shè)備是否完好，樁機配重與設(shè)計承載力是否相適應(yīng)。

　　(3)現(xiàn)場預(yù)應(yīng)力管樁堆放整齊，布局合理。打樁順序應(yīng)根據(jù)鄰近建筑物情況、地質(zhì)條件、樁距大小、樁的密集程度、樁的規(guī)格及入土深度綜合考慮，兼顧施工方便。

　　(4)樁部端焊接樁部端焊接很重要，要檢查焊條質(zhì)量，設(shè)備適用完好率。焊完后必然保證一定暫停時間，間歇時間超過3分鐘為好。

　　(5)垂直度通常用兩臺經(jīng)緯儀、夾角90度方向進行監(jiān)測。須注意第一節(jié)樁樁尖導(dǎo)向必須垂直；地基表面有堅硬石塊必須清除，使樁身達(dá)到垂直度要求。

　　(6)壓樁過程壓樁過程碰到硬土層，不能用力過猛，管樁抗彎性能力不強往往容易折斷，抬架時也要輕抬輕放。否則一是造成樁身開裂；二是易發(fā)生樁架傾斜倒塌事故。

　　7.管樁施工出現(xiàn)問題與事故處理

　　(1)樁頂位移：沉樁過程中，相鄰的樁產(chǎn)生橫向位移或樁上升現(xiàn)象。

　　主要原因：樁數(shù)較多，土層飽和密實、樁間距較小。在沉樁時土被擠到極限密度而向上隆起，相鄰的樁一起被涌起。在軟土地施工時，由于沉樁引起的空隙壓力把相鄰的樁推向一側(cè)或涌起；樁位放線不準(zhǔn)；偏差過大；施工中樁位標(biāo)志丟失或擠壓偏離，施工人員隨意定位；樁位標(biāo)志與墻、柱軸線標(biāo)志混淆搞錯等，造成樁位錯位較大；選擇的行車路線不合理；土方開挖方法及順序不正確。

　　預(yù)防措施：沉樁期間不得同時開挖基坑，需待沉樁完畢后相隔適當(dāng)時間方可開挖，一般宜兩周左右；基坑開挖注意有一定排水措施，留置邊坡?；舆叢坏枚逊磐练?，基坑較深應(yīng)分層開挖；認(rèn)真按設(shè)計圖紙放好樁位，設(shè)置明顯標(biāo)志，并做好復(fù)查工作，選擇合理樁機行車路線。

　　(2)沉樁達(dá)不到設(shè)計要求：樁設(shè)計時是以最終貫入度和最終標(biāo)高作為施工的最終控制。一般情況下，以一種控制標(biāo)準(zhǔn)為主，與另一種控制標(biāo)準(zhǔn)為參考，有時沉樁達(dá)不到設(shè)計的最終控制要求。

　　主要原因：勘探點不夠或勘探資料粗略，勘探工作以點帶面。致使設(shè)計考慮持力層或選擇樁尖標(biāo)高有誤，有時因為設(shè)計要求過嚴(yán)，超過施工機械能力或樁身砼強度；樁機及配重太小或太大，使樁沉不到或沉過設(shè)計要求的控制標(biāo)高；樁身打斷致使樁不能繼續(xù)打入。

　　預(yù)防措施：探明工程地質(zhì)情況，必要時應(yīng)作補勘，正確選擇持力層或標(biāo)高；防止樁身斷裂，打樁時注意樁身變化情況。

　　(3)樁身斷裂：樁在沉入過程中，樁身突然傾斜錯位，當(dāng)樁尖處土質(zhì)條件沒有特殊變化，而貫入度逐漸增加或突然增大，樁身出現(xiàn)回彈現(xiàn)象，即可能樁身斷裂。

　　主要原因：樁身在施工中出現(xiàn)較大彎曲，在集中荷載作用下，樁身不能承受抗彎度；樁身在壓應(yīng)力大于混凝土抗壓強度時，混凝土發(fā)生破碎；制作樁的水泥標(biāo)號不符合要求時，砂、石中含泥量大，石子中有大量碎屑，使樁身局部強度不夠，施工時在該處斷裂；樁在堆放、起吊、運輸過程中，也會產(chǎn)生裂紋或斷裂。

　　預(yù)防措施：施工前，應(yīng)清除地下障礙物。每節(jié)樁的細(xì)長比不宜過大，一般不超過30；在初沉樁過程中，如發(fā)現(xiàn)樁不垂直應(yīng)及時糾正。樁打入一定深度發(fā)生嚴(yán)重傾斜時不宜采用移動樁架來糾正。接樁時，要保證上下兩節(jié)樁在同一軸線上；樁在堆放、起吊、運輸過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)定或操作規(guī)程執(zhí)行；普通預(yù)制樁經(jīng)蒸壓達(dá)到要求強度后，宜在自然條件下再養(yǎng)一個半月，以提高樁的后期強度。

　　治理方法：當(dāng)施工中出現(xiàn)斷裂樁，應(yīng)會同設(shè)計人員共同研究處理辦法。根據(jù)工程地質(zhì)條件、上部荷載及所處的結(jié)構(gòu)部位，可以采取補樁的方法。

　　(4)樁身傾斜：樁身垂直偏差過大。

　　原因分析：場地不平、有較大坡度。樁機本身傾斜，則樁在沉入過程中會產(chǎn)生傾斜；穩(wěn)樁時樁不垂直，送樁器、樁帽及樁不在同一條直線上。

　　預(yù)防措施：場地平整；如場地不平，施工時應(yīng)在打樁機行走路線加墊木等物，使打樁機底盤保持水平。

　　(5)接樁處開裂：接樁處開裂現(xiàn)象。

　　原因分析：采用焊接連接時，連接處表面未清理干凈，樁端不平整；焊接質(zhì)量不好，焊縫不連續(xù)、不飽滿、焊肉中夾有焊渣等雜物；焊接好停頓時較短，焊縫遇地下水出現(xiàn)脆裂；兩節(jié)樁不在同一條直線上，接樁處產(chǎn)生曲折，壓樁過程中接樁處局部產(chǎn)行生集中應(yīng)力而破壞連接。

　　預(yù)防措施：接樁前，保證連接部件清潔；接樁時，兩節(jié)樁應(yīng)在同一軸線上，焊接預(yù)埋件應(yīng)平整。