PHC管樁在濕陷性黃土地區(qū)多層連體建筑群的制作及施工技術(shù)

1、工程概況濟(jì)南市長清區(qū)四館工程位于濟(jì)南市長清區(qū)賓谷街以南，清河街以北，蓮臺山路以東，規(guī)劃路以西，總建筑面積5.78萬㎡，其中地上建筑面積4.4萬㎡，包括圖書館、文化館、檔案館、博物館及劇院與青少年活動中心，地下建筑面積1.38萬㎡,地下主要設(shè)置車庫和設(shè)備用房等，其中基礎(chǔ)采用樁基承臺+防水底板基礎(chǔ)，樁基采用強(qiáng)度等級為C80PHC管樁，管樁型號為PHC500AB（125）-30，單樁承載力特征值1?900?kN，根據(jù)地質(zhì)勘察報告持力層采用第⑧層粉質(zhì)粘土層，共計1?039根，總長度約30?130?m，單根樁長28~30?m。2、PHC管樁的特性PHC管樁是采用先張預(yù)應(yīng)力工藝和離心成型法制成的一種空心筒體細(xì)長高強(qiáng)混凝土預(yù)制構(gòu)件，主要由圓筒形身、端頭板和鋼套箍等構(gòu)成，由于采用工廠化預(yù)應(yīng)力加工制作工藝，因而比普通預(yù)制樁承載力高2~4倍，樁端承載力比原狀土質(zhì)層提高75%~85%，樁側(cè)摩阻力提高25%~45%，PHC管樁承載力設(shè)計值要比同直徑的沉管灌注樁、鉆孔灌注樁和人工挖孔樁高，在現(xiàn)場施工速度快、穿越能力強(qiáng)、抗震性能優(yōu)越。3、

PHC管樁工廠制作技術(shù)研究本工程位于濟(jì)南濕陷性黃土地區(qū)，采用多層連體建筑群的建筑設(shè)計風(fēng)格，為確保工程質(zhì)量，對PHC管樁在工廠生產(chǎn)階段進(jìn)行了如下技術(shù)研究：3.1

先張法預(yù)應(yīng)力管樁高精度模具的改進(jìn)研究（1）模具合模企口改為上下筒體板錯位設(shè)置，企口板完全為平面，不漏漿、易清模。（2）改進(jìn)了模具筒體成型壓力機(jī)，使筒體拼接縫由2m延長到6m，最大程度的減少拼接焊縫，提高了管樁成品表面觀感質(zhì)量。（3）利用超長車床，使15m以下的模具整套車加工，大幅提高跑輪、法蘭的同心度，克服了一般廠家分段車后再對接，易出現(xiàn)的高低錯口的質(zhì)量通病，法蘭對接打磨好后車加工，磨具連接處光滑平整。（4）該管樁模具是吸收國內(nèi)外同類產(chǎn)品的優(yōu)點設(shè)計制造，結(jié)構(gòu)新穎，采用徑向企口定位，軸向椎銷定位，分段制造，螺栓連接，具有運(yùn)輸方便、組裝快速、定位準(zhǔn)確、整體剛性好、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)等特點。3.2

PHC管樁混凝土免蒸壓技術(shù)的應(yīng)用目前國內(nèi)生產(chǎn)主要采用常壓蒸汽養(yǎng)護(hù)與高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)的兩段式養(yǎng)護(hù)工藝，使管樁在一個養(yǎng)護(hù)周期內(nèi)達(dá)到出廠強(qiáng)度。其中常壓蒸汽養(yǎng)護(hù)溫度為80~90℃，而高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)溫度為170~180℃，壓力為0.9~1.0MPa，據(jù)統(tǒng)計分析，PHC管樁在生產(chǎn)過程中，高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)占總能耗的80%以上。PHC管樁混凝土強(qiáng)度等級為C80,大多數(shù)采用的是二次養(yǎng)護(hù)工藝,免壓蒸工藝應(yīng)用較少,且生產(chǎn)也不夠穩(wěn)定。主要原因是免蒸壓混凝土的材料成本、生產(chǎn)工藝的管理水平要求較高，加之經(jīng)過高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)的混凝土耐久性下降明顯，PHC管樁免壓蒸工藝對于節(jié)能減排有著重要意義。本工程采用PHC管樁專用混凝土外加劑，應(yīng)用免蒸壓工藝，減少了高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)，根據(jù)季節(jié)合理調(diào)整養(yǎng)護(hù)時間，使生產(chǎn)成本得以顯著降低，經(jīng)大量試驗，最終生產(chǎn)出合格的高強(qiáng)度管樁，同時，該技術(shù)的應(yīng)用大幅降低了工人的勞動強(qiáng)度，減少了高壓釜在壓蒸管樁生產(chǎn)時潛在的安全生產(chǎn)隱患。

3.3

專用聚羧酸減水劑的研發(fā)本工程PHC管樁使用自主研制的高性能聚羧酸減水劑，減水率高、水灰比低，大幅提高了混凝土的密實度和強(qiáng)度，且產(chǎn)生的氣泡，孔徑小、間隔均勻，確保了管樁的生產(chǎn)質(zhì)量。聚羧酸高性能減水劑是近年來混凝土外加劑的研制熱點：與以往萘系減水劑相比，聚羧酸高性能減水劑具有低摻量、高減水率、混凝土塌落度經(jīng)時損失小、混凝土后期強(qiáng)度增長明顯、功能可調(diào)等優(yōu)點，在高強(qiáng)混凝土中得到了迅速應(yīng)用。試驗研究表明：采用蒸壓工藝養(yǎng)護(hù)的混凝土后期強(qiáng)度幾乎不再增長，而采用免蒸壓工藝養(yǎng)護(hù)的混凝土，隨著齡期的發(fā)展其力學(xué)性能能夠持續(xù)增長。本工程使用的PHC管樁，通過使用專用聚羧酸減水劑與礦物摻合料，在90℃下養(yǎng)護(hù)5?h，混凝土強(qiáng)度可達(dá)到80?MPa以上，且隨著齡期的發(fā)展，混凝土的抗壓強(qiáng)度持續(xù)增長，且抗氯離子滲透、抗凍融性能也能得到了有效改善。同時，減少了管樁使用的混凝土在離心成型過程中余漿的排放量，實現(xiàn)了PHC管樁生產(chǎn)工藝的節(jié)能減排，為環(huán)境保護(hù)做出了積極的貢獻(xiàn)。在原材料的選擇中，其中砂全部使用機(jī)制砂成功代替河砂大幅降低了生產(chǎn)成本，同時也解決了黃砂隨著環(huán)保力度加大難以采購的問題。3.4

對端板套箍成型機(jī)模具進(jìn)行了技術(shù)研發(fā)改造，確保了管樁接頭質(zhì)量編制了“一種管樁套箍制作裝置”（CN201520754488）及“一種管樁生產(chǎn)用修整裝置”（CN20152086438）實用新型專利。解決了管樁套箍制作過程中，由于套箍尺寸不夠精確，套箍與模具連接處容易漏漿、結(jié)皮等質(zhì)量問題。3.5

管樁余漿的綜合回收再利用研究余漿是管樁在生產(chǎn)過程中離心工藝后排出的廢液，隨著預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁行業(yè)的迅速發(fā)展，余漿的處理問題給管樁生產(chǎn)企業(yè)帶來了難題，所以管樁生產(chǎn)企業(yè)必須處理余漿。該產(chǎn)品回收余漿一部分利用到管樁混凝土再生產(chǎn)中，剩余部分利用生產(chǎn)副產(chǎn)品，主要有：混凝土花磚、空心磚、彩面磚等。4、PHC管樁施工技術(shù)研究4.1

施工工藝的選擇根據(jù)地質(zhì)勘察報告，本工程所處位置主要穿越層為：第②層黃土狀粉質(zhì)粘土，平均厚度6.6m；第⑤層粉質(zhì)粘土，平均厚度5.1m。由于施工現(xiàn)場周邊為休閑、娛樂、商業(yè)區(qū)，故噪聲對周邊人員產(chǎn)生的干擾問題基本可忽略，因而在PHC管樁施工中，經(jīng)綜合考慮，選用3臺柴油打樁機(jī)施工，以減少管樁穿越土層的摩阻力。4.2

施工工藝流程4.3

操作要點（1）施工準(zhǔn)備：主要包括前期手續(xù)準(zhǔn)備、技術(shù)方案、材料、人員、打樁設(shè)備準(zhǔn)備等，主要內(nèi)容如下：1）施工許可證的辦理及基礎(chǔ)施工方案的審批，制定技術(shù)措施、質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，形成完備的質(zhì)量保證體系。2）研讀地質(zhì)勘察報告，詳細(xì)調(diào)查并了解場地內(nèi)及周邊區(qū)域內(nèi)的地下各類管線以及是否有隱蔽埋設(shè)物，確保在施工作業(yè)前聯(lián)系相關(guān)單位清除完畢，并制定可靠的安全防護(hù)措施。3）根據(jù)建設(shè)單位提供的現(xiàn)場配電設(shè)備及水源點，進(jìn)行對接施工，保證施工現(xiàn)場有滿足施工要求的水、電供應(yīng)。4）聯(lián)系建設(shè)單位組織，設(shè)計交底與圖紙會審，確保后續(xù)施工的順利進(jìn)行。5）編制詳細(xì)的基礎(chǔ)施工方案，確定施工進(jìn)度計劃表。6）預(yù)應(yīng)力混凝土管樁進(jìn)場檢驗，要求廠家提供出廠合格證、材料試驗報告等質(zhì)量證明文件，運(yùn)至施工現(xiàn)場的管樁按規(guī)格、類型分別堆放，擺放整齊，管樁的堆放場地要保證堅實、平整。7）根據(jù)施工現(xiàn)場情況和施工要求，合理組織樁機(jī)設(shè)備、人力進(jìn)場。（2）樁位定線放樣根據(jù)建設(shè)方提供的高程點和控制點進(jìn)行定位放線，并設(shè)置基準(zhǔn)控制點，并對控制點進(jìn)行有效保護(hù)，根據(jù)樁基平面布置圖，準(zhǔn)確定出樁位，清理樁位周邊的障礙物并進(jìn)行自檢，經(jīng)監(jiān)理（建設(shè)）單位進(jìn)行驗收，驗收合格后對放出的樁位做好標(biāo)志并進(jìn)行保護(hù)。（3）樁機(jī)就位樁位確定后，根據(jù)樁基施工方案，應(yīng)用縱移、橫移相結(jié)合的方法將樁機(jī)在樁位上基本就位，對高低不平地段可用機(jī)械設(shè)備鏟平，場地內(nèi)妨礙樁位部分的地下障礙物要清除干凈，防止造成偏樁和沉樁困難。（4）打樁首節(jié)樁插入時，精度控制至關(guān)重要，務(wù)必確保平面位置的準(zhǔn)確性及垂直精度，吊樁時吊點應(yīng)符合設(shè)計要求，當(dāng)設(shè)計無明確說明時，當(dāng)待接樁樁長在16m內(nèi)，可選用一個吊點起吊，吊點位置應(yīng)設(shè)在距樁端0.293L處（L為樁長），起吊的PHC管樁設(shè)計強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到100%。在起吊首節(jié)樁時，要固定好吊裝用的索具與鋼絲繩，然后啟動油泵，再次校驗樁機(jī)位置，確保樁尖垂直對準(zhǔn)樁位中心，沉樁時采用經(jīng)緯儀在兩個垂直方向校測，以確保首節(jié)樁的垂直度偏差不大于外徑D的0.5%。同時應(yīng)認(rèn)真觀察樁身變化情況，發(fā)現(xiàn)有偏移或傾斜時，應(yīng)立即查找原因，采取校正措施。單節(jié)樁宜一次性將樁連續(xù)打壓到底，盡量避免中間停頓，如需中途停壓，應(yīng)盡量縮短時間。沉樁過程中，如出現(xiàn)壓力反常、樁身傾斜、位移或樁身、樁頂破碎，應(yīng)查明原因，在進(jìn)行必要的處理后，方可繼續(xù)施工。沉樁過程中，如因地質(zhì)原因或遇障礙物致使樁位偏移或傾斜時，不得強(qiáng)行糾偏，應(yīng)同設(shè)計、監(jiān)理、建設(shè)單位研究解決。沉樁過程中要密切關(guān)注壓樁力的變化，成樁后根據(jù)樁頂標(biāo)高的變化及時調(diào)整樁長，避免后期因截樁長度過長而導(dǎo)致的浪費。在沉樁過程中要保證柴油錘平穩(wěn)擊打，不要隨意調(diào)整柴油錘油門開關(guān)，密切觀察樁的入土情況并做好沉樁記錄。（5）接樁接樁采用樁端板焊接連接，考慮在濕陷性黃土地區(qū)，地下水具有腐蝕性等不利因素，因而必須提高管樁接頭的抗腐蝕能力，為此將管樁的端板厚度由20?mm增加至25?mm，并采用多道次橫焊的方式加以解決，焊接中采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，焊絲直徑1.2?mm，規(guī)格為ER-506，管樁接樁時，宜在樁頭高出地面0.5～1.0?m處進(jìn)行，接樁前應(yīng)先將上、下節(jié)樁的接頭清潔干凈做到無泥土，坡口處應(yīng)漏出金屬光澤，確保接樁質(zhì)量，施焊完成后的樁接頭，應(yīng)自然冷卻后才能繼續(xù)沉樁，沉樁完成后，需采用相關(guān)保護(hù)措施加以防護(hù)，以防止樁孔掉入雜物，給后期清理帶來不便。（6）截樁及樁頭處理1）樁位確定：將槽底整平，清運(yùn)多余土方，根據(jù)樁的位置圖在基槽內(nèi)用白灰標(biāo)記出每根樁的位置并按圖紙確定不同的開挖高度。2）機(jī)械開挖：考慮實際情況，樁間凈距為1?m，樁間土的開挖采用一臺小型挖掘機(jī)（鏟寬500?mm）自西向東進(jìn)行挖掘作業(yè)，自卸汽車配合土方外運(yùn)。3）根據(jù)設(shè)計要求土方開挖前，樁荷載試驗合格，樁位確定無誤后，即可開始對樁頭進(jìn)行截樁處理。4）對于高出設(shè)計標(biāo)高的樁，先用水平儀抄出設(shè)計標(biāo)高位置。在設(shè)計標(biāo)高位置線沿樁周圈彈出墨線，用云石鋸沿彈出的線鋸樁，樁分兩次截斷。第一次鋸3cm左右，第二次換大鋸片沿第一次鋸出的刀口把樁截斷。截斷后用25t汽車吊把截掉樁頭從基坑中吊出外運(yùn)。5）樁頭清理：清理鋸樁的浮漿浮塵，檢驗截樁的鋸口，對于樁口不平的或是有缺陷的，用水泥砂漿找補(bǔ)平整，水泥砂漿達(dá)到強(qiáng)度后，在樁上口涂抹水泥基滲透結(jié)晶性防水涂料兩遍，然后再在水泥基防水涂料上抹3mm厚抗裂砂漿保護(hù)層。5、質(zhì)量檢測5.1

質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)工程質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB?50202–2018）。5.2

質(zhì)量保證措施（1）經(jīng)進(jìn)場驗收合格的預(yù)應(yīng)力管樁，根據(jù)長度及編號，分類存放，堆放高度不超過3層。（2）為確保樁位放線準(zhǔn)確，定期用縱向及橫向的軸線控制樁進(jìn)行校核。（3）樁機(jī)進(jìn)場前，場地應(yīng)提前平整，確保樁機(jī)進(jìn)場后就位穩(wěn)定，樁架處于垂直狀態(tài)。（4）沉樁時樁機(jī)要對準(zhǔn)樁位，然后起吊管樁，使管樁對準(zhǔn)樁位中心，用兩臺經(jīng)緯儀正交校核樁身垂直度。（5）錘擊打樁時應(yīng)使樁錘、樁帽、管樁樁身始終處在同一條中心線，打樁過程中如遇到堅硬土層，應(yīng)采用重錘輕擊的方法使樁緩慢穿越硬土層，防止樁頭損壞。（6）接樁時須注意保持上、下節(jié)樁的垂直度在同一中心線上。（7）注意打樁記錄的留存，對最后10錘貫入度做好詳細(xì)記錄，以不大于設(shè)計規(guī)定的數(shù)值為合格，確保符合設(shè)計要求。6、施工效果6.1

工程質(zhì)量預(yù)應(yīng)力管樁全部施工結(jié)束后，經(jīng)濟(jì)南恒瑞工程檢測有限公司依據(jù)設(shè)計要求和規(guī)范進(jìn)行了接頭焊縫、抗壓、低應(yīng)變等質(zhì)量檢測，檢驗結(jié)果全部合格，使后續(xù)基礎(chǔ)工程施工得以順利進(jìn)行。6.2

施工進(jìn)度依據(jù)科學(xué)有效的施工組織管理，樁基施工期間，投入柴油打樁機(jī)4臺，僅用了1個月就完成了1?039棵管樁的施工任務(wù)，總長度30?650?m，確保按合同工期完成了管樁的施工。7、結(jié)束語PHC管樁在濟(jì)南濕陷性黃土地區(qū)多層連體建筑群的成功實踐體現(xiàn)在以下方面：（1）PHC管樁在工廠生產(chǎn)預(yù)制