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0前言
預應力管樁作為全新的樁基施工技術,被深入且廣泛地應用于地基處理施工中,同其他施工工藝對比起來,這一技術具有特殊的優勢,能有效地提高工程項目的施工速度與效率,從而打造出高質量、綠色、環保、高承載能力的水工建筑工程施工項目,提高工程施工質量,達到預期的工程施工目標。
1預應力管樁工藝特點與適用范圍
預應力管樁一般包括2大類型:①鋼筋混凝土實心方樁;②先張法預應力鋼筋混凝土空心管樁。通常選擇以下沉樁方式:錘擊沉樁、震動沉樁、靜力壓樁等,其中鋼筋混凝土預制樁往往可以更能承擔荷載,而且牢固、經久耐用,也不會遭受地下水體的腐蝕,最主要的是施工相對高效,此技術和工藝已經在工程建設中深入運用。沉樁難免對地基土產生排擠效應,同時,沉樁過程中將出現劇烈的震動與高強噪音,進而對四周環境帶來一定的干擾,而且沉樁深度和沉樁設備、樁體材料等密切相關[1]。預應力管樁一般是選擇先張法預應力工藝,離心成型法同步加工形成的空心體細長混凝土預制構件,具體包括:圓筒樁樁身、端頭板、鋼套箍等構成,其中端頭板屬于管樁頂部的環狀鐵板,通常厚度為2cm,端板外部邊緣設置坡形,方便對接操作的焊接。預應力管樁的底樁端的樁尖形態一般包括:十字花型、圓錐型、開口型等。一般來說,樁體的承載能力主要包括以下因素:樁側土性、樁徑、開口管樁的壁厚與施工順序等。預應力高強混凝土管樁一般用在工業建筑、住宅建筑等的低承臺樁地基,也可以用在公路、橋梁、港口等基礎設施施工中。預應力混凝土薄壁管樁則適合于低承臺樁地基施工中。
2工程概況
西村電排站的主要任務是排澇,排澇標準按澇區10a一遇24h暴雨所產生的的流量2d排干設計。西村電排站初選水泵型號為4臺1200ZLB-100軸流泵,設計排水流量為4×3.76=15.04m3/s,裝機功率為4×330kW=1320kW,自排閘凈寬10M可排澇區77.59m3/s。泵站等級為三級,為中型泵站,主要建筑物為三級,次要建筑物為四級,臨時建筑物為五級,泵房建筑物設計防洪標準為30a一遇,校核防洪標準為100a一遇。為了確保西村電排站地基施工質量,決定選擇預應力管樁工藝。
3工程地質條件
站址區共布置11個鉆孔,孔號為BSZK13-BSZK23。根據勘探結果,站址區地基巖土層自上而下、由新到老的順序依次為:
3.1填筑土層厚2.7-9.5m。灰紅、灰褐色、稍濕,呈可塑-硬塑狀態,以可塑狀態為主,主要由黏性土和灰巖殘積土回填而成,局部夾含沙礫粒和風化碎石,均勻性較差。在該層進行原位注水試驗11段,計算填筑土是滲透系數k=1.43×10-4~2.36×10-4cm/s,其平均值為k=1.80×10-4cm/s,大值平均值為k=1.57×10-4cm/s,屬中等透水性。
3.2粉質黏土
埋深0.0~11.3m,層厚2.3~7.0m,平均層厚3.86m。灰黃、灰白色、潮濕,可塑-硬塑狀態為主,主要由黏粒、粉粒及砂粒組成,干強度高,韌性中等,屬弱透水性。
3.3淤泥質土
埋深5.0~9.5m,層厚1.7~4.5m,平均層厚2.82m。灰黑、黑色、飽和,流塑,主要由黏粒、粉粒組成,含有機質和腐殖質,局部段相變為淤泥,干強度高,韌性中等,屬弱透水性。
3.4粉細砂
埋深8.0~14.0m,層厚1.5~3.5m,平均層厚2.48m。灰白、淺黃色、呈稍密狀態,飽和,主要由黏粉粒及砂粒組成,為石英質粉砂、細砂,粉黏粒含量約15%,級配不良。屬中等透水性。
3.5黏土
埋深5.5~13.5m,層厚2.0~6.5m。灰黃、黃色,潮濕,可塑狀態,主要由粉粒及砂粒組成,干強度高,韌性中等,屬弱透水性。
4施工方案
4.1試樁安排
預制管樁參照設計的樁徑等,在柴油打樁機的輔助下施工,開始施工前應讓工程項目部門集中對樁機、相關設備等的全面檢測、檢修,并要求樁機安全、穩定運行,而且要保持完美性能。參照打樁施工的進程、配樁等來高效地組織預制管樁的進場,管樁供應不僅要控制樁機停工現象,也要抑制管樁于現場的堆積的問題,盡量控制管樁倒運。管樁正式大范圍施工前,要開展兩根樁以上的試驗,要采用試樁的方式開展各項檢查,例如:地質資料、關聯設備、工藝以及施工流程等能否達標,而且要將一些關鍵的參數弄清楚,例如:錘重、落距值等。
4.2預制樁的調運、堆放及驗收
預制樁一般自生產廠家裝卸,此時要借助吊車,而且要和現場指揮密切配合,精準地計算得出調運狀態的支點,確保精準起吊,維護樁體結構無形變,而且要參照打樁的實際條件來正確選擇樁體堆放點,也要方便施工。堆放的區域必須干凈、整潔,參照地面的牢固度、堅實度等可選擇枕木當支點,形成兩點到三點的支墊。管樁的最高堆放層為三層,而且要參照用樁計劃,將先用的樁體在上方,要控制翻運樁堆,卸載的樁體必須接受外觀檢驗,控制斷樁與裂縫現象,任何存在瑕疵的樁體都不能被使用,各類型管樁都要有合格證。
4.3施工流程
要想控制打樁施工中附近樁體所遭受的干擾,參照相關的技術規程以及作業規范,要掌握好施工順序,最先從施工核心部位的樁體入手,再過渡到四周的樁體,先施工中間樁,再對稱地施工邊樁,而且要參照樁體的入土深度來決定施工順序,從長樁到短樁。
5錘擊沉樁施工工藝及要點
5.1測放樁位嚴格施工測控點的檢查、審核、驗證,要自各個控制點來逐漸引出軸線部位,根據設計圖紙、軸線等來明確不同樁體的樁位,而且要把添加的某一規格的鋼筋當作樁位標記,并要在鋼筋上設置標識與紅色膠帶,以此來保證正確打樁。
5.2樁機就位
打樁機負責人必須根據現場所標識的樁位來確保樁機能精準地到位,而且要以此為基礎加以復核,同時,也要在樁體的四邊裝入距離分別為1m的引樁。再借助鋼送樁器來瞄準樁位下方壓入2m,保證根部沒有老基礎,并借助引樁來再次定位樁位,在此基礎上來吊樁施工。
5.3吊樁落位
1)把管樁自堆放點借助吊車以水平的方式傳輸至樁架附近,并借助樁機上方特定設置的起樁重鉤來吊裝就位,管樁起吊中要掌控好速度,要預防快速吊裝所導致的管樁和樁機之間的撞擊。管樁平移、吊運過程中應選擇兩點綁扎法,綁扎起吊點要和樁端保持0.2倍的管樁長度。2)樁機達到樁位以后,要借助鋼絲繩來吊起下樁段,而且要讓樁尖和樁位精準對應,再調平樁機,而要從兩個方向來調節樁身的垂直度偏差,一般要<0.5%H,樁尖的對位偏差也要<20mm。—441—5.4沉樁在正式進行沉樁操作前,應優選厚度大概為15cm的直紋木墊,讓它發揮錘墊的功能,其次,也可把麻袋、木夾板等作為樁墊,并對應壓縮處理,壓縮完的厚度要在12cm,錘擊操作中也要常規性地質檢,而且要動態更換,沉樁操作中,也要交叉檢查樁身的垂直度,要嚴格控制樁身傾斜造成的管樁受損問題,要嚴禁選擇頂拉樁頭的方式來糾正偏倚。打樁操作中,要確保樁錘、樁頭、樁身處于相同軸線,樁身傾斜率大于0.8%時,則要積極地識別成因,而且要給予糾正。初次打樁時則要關上油門,如果貫入度在100mm/擊以下,則要開大油門來打樁,可以選擇重錘輕擊的方式,沉樁過程中錘落距則要在1m半以下。
5.5截樁和接樁
5.5.1截樁參照設計的管樁長度、標準長度等,如果發現管樁長度超出設計標準,則要嘗試截樁,要選擇專門的鋸樁器來截樁,而且要借助鋼筋箍來緊密包住樁身端,沿著鋼箍上緣鑿槽打穿以后,再借助錘子打下,采用氣割法來切斷鋼筋。
5.5.2接樁
1)接樁之前要徹底清理樁端,保持其干凈、整潔,也可以借助鋼絲刷來輔助清理。2)上下節樁要準確對齊,上下兩個樁的偏差要控制在2mm,而且要確保上節樁體處于垂直狀態。3)焊接必須讓兩個人同步對稱地施焊,而且要保證焊接縫連續、充實,控制施工缺陷,特別是要控制焊瘤、焊渣等的出現,燒焊也要達到兩層甚至更多,焊接過后則要冷卻7min左右,不得采用冷水來冷卻。
6預應力管樁應用于地基處理的質量控制
6.1垂直度控制
1)起吊首樁精準對位,讓樁身自行調節垂直度,樁機塔架則要利用樁身支撐的油缸對應調節垂直度,當各項參數都達標后,再對應調節樁體垂直度[5]。2)樁體垂直度的調節則要從正面、側面分別讓兩個吊錘成900方向來觀測,確保樁體入土以后的垂直度偏差在0.5%,實際打樁操作中,需要在正面、側面分別派兩人來觀測,當看到傾斜問題時,則要及時調節,保證成樁以后的垂直度偏差小于0.5%H。3)第一節樁植入地下50cm時,就需要開啟第二節樁的安裝,這一過程關鍵是要確保樁體對平,同時,也要科學地調整垂直度,樁端頭需要利用鐵片來填平,并施焊。
6.2收錘標準
應根據施工場地的環境、地質條件、單樁承載力類似的數據,以及樁體的規格、長度、錘子的大小、落距等來全面衡量提供科學的數據,當入土的深度符合規定標準時,則可以收錘,后續則要開啟后方樁體的施工。錘體植入深度一般需要參照試打樁來決定,貫入度標準必須把握好,不可太小,也不能太大,因為過小可能導致樁體強度的下降,直到樁體自身受損,而且也可能對機械自身帶來極大地損害。
6.3質量檢驗
1)施工原始記錄:詳盡、完善、如實記錄并及時匯總分析,發現不符要求的立即糾正。2)完成打樁后,檢驗樁的承載力及樁長,抽檢率為樁數的5%。3)預應力管樁施工允許偏差、檢驗數量及檢驗方法見表1。
7結語
預應力管樁應用于電排站地基施工中能提高工程施工質量,其中單樁承載力顯著增強,而且設計的選擇范圍也更大,管樁可以用于多層建筑、高層建筑,即便是相同建筑基礎內,也可以選擇直徑不同的管樁,能妥善解決布樁的問題,從而確保根樁承載力的發揮。整體來看,預應力管樁施工高效、高質量,基于以上優勢,預應力管樁能妥善地使用多種土體,多種施工環境,從而在建筑、道路、港口等工程中得到了充分地運用。
參考文獻:
[1]邢宇健,鵬宇,李成.錘擊預應力管樁施工質量控制探究[J].建筑·建材·裝飾,2020(01):111.
作者:梅藝賓 單位:臺山市塘田水庫管理所