航道工程論文：航道工程管樁的施工與檢測(cè)探析

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本文作者：高小紅 單位：江蘇省泰州市航道管理處

管樁施工情況

1．場(chǎng)地處理。該工程在距居民區(qū)較近地段，采用靜力壓樁機(jī)施工，在距民房較遠(yuǎn)地段，采用錘擊樁施工。由于建筑物建基面較深，而航道護(hù)岸位置基礎(chǔ)軟弱，為保證設(shè)備安全工作，需要對(duì)護(hù)岸地基進(jìn)行了處理。經(jīng)計(jì)算，錘擊樁和靜壓樁機(jī)對(duì)地基承載力要求達(dá)到150KPa即可，但由于本工程樁基較密，數(shù)量較多，為防止設(shè)備來(lái)回行走加上深送樁（7m）對(duì)地基的擾動(dòng)，對(duì)錘擊樁段和靜力壓樁段根據(jù)對(duì)場(chǎng)地的要求不同分別進(jìn)行了場(chǎng)地處理，以滿足施工條件的要求。錘擊樁段場(chǎng)地處理：沿護(hù)岸基礎(chǔ)施工范圍內(nèi)按每邊超寬半臺(tái)設(shè)備的寬度進(jìn)行場(chǎng)地處理，對(duì)上層的60cm土體按摻加8%石灰改良。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用情況，場(chǎng)地基礎(chǔ)改良處理后，能滿足設(shè)備要求，但同時(shí)要注意做好明水排除工作。靜壓樁段場(chǎng)地處理：沿護(hù)岸基礎(chǔ)施工范圍內(nèi)按每邊超寬半臺(tái)設(shè)備的寬度進(jìn)行場(chǎng)地處理，將上層的軟弱土體挖除后，回填70cm的建筑垃圾，同時(shí)沿基礎(chǔ)縱向打設(shè)輕型井點(diǎn)降水，橫向挖排水溝，設(shè)碎石盲溝排水。

2．施工工藝方法。由于樁基較密，為減少成樁后地基承載力降低設(shè)備無(wú)法施工的情況，均采用垂直軸線方向退后施工的方法。錘擊樁施工：施工流程為：樁位放樣一樁機(jī)就位一管樁起吊、對(duì)樁位一調(diào)整垂直度一打冷錘2~3擊（柴油錘）一復(fù)查樁身垂直度一正式打樁一接樁一收錘、測(cè)貫入度一驗(yàn)收。靜壓樁施工：施工流程為：樁位放樣一樁機(jī)就位一管樁起吊、對(duì)樁位一調(diào)整垂直度一靜壓1~2m一復(fù)查樁垂直度一正式壓樁一接樁一繼續(xù)壓樁至設(shè)計(jì)指標(biāo)、記錄壓力值一驗(yàn)收。

3．沉樁質(zhì)量控制。（1）沉樁順序：由于本工程樁基較多，為減少設(shè)備行走對(duì)基礎(chǔ)的擾動(dòng)，也為了減少群樁的擠密效應(yīng)，沉樁時(shí)按每塊基礎(chǔ)分塊施工，施工時(shí)沿底板橫向方向順序施工，沿軸線方向后退分排沉樁。（2）樁位放樣：采用全站儀精確放出樁位，用30cm竹筷在樁位位置打入土中，上部用綁扎紅繩，施工時(shí)根據(jù)紅繩即可找到精確的樁位，對(duì)將要施工的樁位用石灰粉按樁徑大小劃一個(gè)圓圈，樁位放線后的打樁過(guò)程中，考慮到土體的擠壓移位，在打樁前需對(duì)樁位進(jìn)行復(fù)核。（3）樁身垂直度控制：用兩臺(tái)經(jīng)緯儀在離打樁機(jī)15m以外成正交方向進(jìn)行觀察，在正交方向上輔助設(shè)置兩根吊砣垂線進(jìn)行觀察校正。（4）接樁：接樁采用將端板焊接起來(lái)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。管樁焊接施工應(yīng)由有經(jīng)驗(yàn)且有專業(yè)焊工證的焊工按照技術(shù)規(guī)程的要求認(rèn)真進(jìn)行，焊縫要均勻飽滿，焊接后要等待規(guī)范規(guī)定的冷卻8~10min后才能繼續(xù)施工，以免焊縫處入土急冷后使接頭處冷脆影響使用壽命，如果設(shè)計(jì)有防銹要求，焊縫還須做防銹處理。（5）終樁控制：本工程管樁設(shè)計(jì)承載力為3,700kN，設(shè)計(jì)院提供的終止沉樁的標(biāo)準(zhǔn)為：靜壓法樁沉樁終壓值為：3,700kN，錘擊樁沉樁停錘標(biāo)準(zhǔn)；最后3陣的每擊貫入度小于3mm（每陣10擊）。施工終壓力與樁的極限承載力是兩個(gè)不同的概念，但相互有一定關(guān)系。福建省《靜壓樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程》編制組通過(guò)大量樁基資料的統(tǒng)計(jì)分析，提出了樁的豎向極限承載力與終壓力值有如下經(jīng)驗(yàn)關(guān)系：當(dāng)6m≤L≤8ITI時(shí)，Quk=（0.60~0.80）Rsm；當(dāng)8m<L≤15rn時(shí)，Quk=（0.70~1.0）Rsm；當(dāng)15m<L≤23m時(shí)，Quk=（0.85~1.0）Rsm；當(dāng)L>23m時(shí)，Quk=（1.00~1.25）Rsm。式中Quk為靜壓樁單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值；Rsm為靜壓樁施工時(shí)施加的最大壓力值；L為靜壓樁的有效入土深度。由以上關(guān)系可見，當(dāng)樁較短時(shí)，單樁豎向極限承載力小于施加的終壓力值；反之，當(dāng)樁較長(zhǎng)時(shí)又會(huì)大于終壓力值。本工程設(shè)計(jì)單位提出的終壓值標(biāo)準(zhǔn)為3,700kN，我們施工時(shí)的控制終樁壓力值為4,300kN，折算的系數(shù)為：3,700/4,300=0.86，經(jīng)檢測(cè)，單樁的承載力是滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求的，施工的結(jié)果符合上述經(jīng)驗(yàn)公式。

4．特殊情況的預(yù)防與處理。（1）樁頂碎裂正常錘擊沉樁過(guò)程中，如突然出現(xiàn)送樁器快速下沉的情況，一般是樁頂碎裂，端板不能正常發(fā)揮作用所造成的，這個(gè)時(shí)候要檢查錘擊樁的總擊數(shù)，已進(jìn)土長(zhǎng)度，并報(bào)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)單位確定是否可以停止沉樁，并作終樁處理。樁頂碎裂的預(yù)防措施有：①應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件、樁斷面尺寸及形狀，合理地選擇樁錘，要重錘輕擊，樁重與錘重之比約為1：3~1：5。②沉樁前應(yīng)對(duì)樁構(gòu)件進(jìn)行檢查，檢查樁頂面有無(wú)凹凸情況，樁頂平面是否垂直于樁軸線，樁尖是否偏斜，對(duì)不符合規(guī)范要求的樁不宜采用或經(jīng)過(guò)修補(bǔ)等處理后才能使用。③檢查樁帽與樁的接觸面處是否平整，如不平整應(yīng)進(jìn)行處理方能施工。④穩(wěn)樁要垂直，樁頂要加襯墊，如襯墊失效或不符合要求要更換。（2）樁身傾斜為了保證樁身的垂直度，防止樁身傾斜，主要預(yù)防措施有：①要求施工場(chǎng)地平整，對(duì)軟弱地基表面鋪碎石再平整。為使樁機(jī)底盤保持水平，可在樁機(jī)行走裝置下加墊板。②初沉?xí)r，對(duì)不垂直的樁及時(shí)糾正，控制垂直度在5‰。③保持樁頂與樁帽接觸面平整，使樁不受偏心荷載。接樁時(shí)，上下樁必須保持在同一軸線上。④在飽和軟粘土地區(qū)，控制沉樁速度。

管樁檢測(cè)情況

樁身質(zhì)量檢測(cè)根據(jù)《港口工程樁基動(dòng)力檢測(cè)規(guī)程》（JTJ249-2001），檢測(cè)內(nèi)容包括高應(yīng)變和低應(yīng)變檢測(cè)。高應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)，通過(guò)分析樁在沖擊力作用下產(chǎn)生的力和加速度，確定樁的軸向承載力，評(píng)價(jià)樁身完整性，并分析土的阻力分布、樁錘的性能指標(biāo)、打樁時(shí)樁身應(yīng)力及瞬時(shí)沉降特性。檢測(cè)樁的數(shù)量應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件和樁的類型確定，宜取總樁數(shù)的2%~5%，并不得少于5根。本工程按總樁數(shù)的2%控制檢測(cè)頻率。高應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)合格樁的軸向極限承載力應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求且樁身完整或基本完整。低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)用地評(píng)價(jià)樁身完整性，宜采用反射波法。對(duì)混凝土預(yù)制樁，檢測(cè)樁數(shù)不宜少于總樁數(shù)的10%，并不得少于10根。本工程按總樁數(shù)的10%控制檢測(cè)頻率。低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)合格樁的樁身應(yīng)完整或基本完整。本工程管樁按規(guī)范要求作了高應(yīng)變和低應(yīng)變檢測(cè)，經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，本工程所施工的PHC管樁，樁身完整，焊縫質(zhì)量滿足要求，軸向承載力達(dá)到設(shè)計(jì)的3,700kN要求，補(bǔ)檢樁未發(fā)現(xiàn)明顯質(zhì)量缺陷，檢測(cè)樁均合格。

結(jié)束語(yǔ)

本工程位于長(zhǎng)江口，淤泥質(zhì)地層從北向南逐漸變厚，在航道工程基礎(chǔ)處理經(jīng)常采用的粉噴樁，但是試驗(yàn)無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，經(jīng)灌注樁排樁結(jié)構(gòu)、水泥攪拌樁基礎(chǔ)處理等多種結(jié)構(gòu)探討，地基處理優(yōu)化變更為預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁。采用該種管樁作為建筑物基礎(chǔ)，加快了施工進(jìn)度，保證了建筑物的安全，較灌注樁排樁結(jié)構(gòu)降低了工程造價(jià)。由于在航道工程中很少采用管樁基礎(chǔ)，在施工過(guò)程中也遇到了場(chǎng)地要求高、管樁沉樁后樁內(nèi)水位高等問題，最終通過(guò)多方的努力，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在本工程中成功應(yīng)用，為今后在航道工程基礎(chǔ)處理提供了很好的借鑒。