浅谈工程勘察在ＰＨＣ管桩应用中的重要性

廖子菁

摘要:由于在对PHC管桩在漳州地区施工跟踪服务过程中,发现在利用工程地質勘察报告指导施工时存在对地质资料分析不够详尽等原因造成浪费,本文通过对PHC管桩的类型、特点分析,针对在PHC管桩应用施工中发生的质量通病,从工程勘察的角度提出其在PHC管桩应用施工中的重要性。

关键词:PHC管桩;工程勘察;施工;质量通病

1 PHC管桩的概况

1.1 预应力高强混凝土管桩的概念

预应力高强混凝土管桩(简称PHC管桩),是在近代高性能混凝土(PHC)和预应力技术的基础上发展起来的混凝土预制构件。我国从上世纪60年代中期即开始生产应用PHC管桩,现如今PHC管桩广泛应用在工业与民用建筑、桥梁、港口码头、水利工程等,在国家建设中发挥了愈来愈大的作用。

1.2 PHC管桩的分类

PHC管桩按外径分为300、350、400、500、600、800和1000mm等规格。按抗裂弯矩的大小分为A型、AB型和B型。

1.3 PHC管桩的优越性

PHC管桩的单桩承载力高;抗弯性能好;耐久性好;单桩承载力能通过施工机械的压力表自动记录和显示;质量稳定可靠,应用范围广;施工工期短;工程造价相对较便宜;施工现场文明。近年来,PHC管桩凭借其自身具备的优点,得到了建设业主、设计单位、施工单位的青睐。

1.4 PHC管桩的施工方法

PHC管桩的施工方法即沉桩方式有很多,可用锤击、振动打入、静压和旋入等沉桩方式 。锤击、振动打入沉桩由于噪音大,常常成为城市施工的扰民工程,而静压沉桩工艺由于噪音小、污染少,特别适用于城市施工居民密集区桩基施工。液压PHC管桩的施工程序为:测量定位-桩机就位-复核桩位-吊桩-对中-调直-沉桩-接桩-送桩-终止压桩-桩质量检验-切割桩头-桩管内充填-移机。

1.5 PHC管桩在施工要点

PHC管桩在施工时,随着入桩段数的增多,各层地质构造土体密度随之增高;土体与桩身表面间的摩擦阻力也相应增大,压桩所需的压入力也在增大。为使压桩中各桩的压力阻力基本接近,入桩线路应选择单向行进,不能从两侧往中间进行,这样地基土在入桩挤密过程中,土体可自由向外扩张,即可避免地基土体隆起,又不致因土的挤压而造成部分桩身倾斜,保证群桩的工作基本均匀并符合设计值。其施工要点为:(1)静力压桩单桩竖向承载力,可通过桩的终压值来控制,终压值的确定及终压条件应根据试桩情况及设计和相关规范要求而确定。(2)压桩应连续进行,采用焊接桩时,接桩面应保持干净,上下校中心线应对齐,偏差不大于10mm,节点矢高不得大于1%桩长。当地下水具腐蚀性时,对焊接部位需采取防腐处理。(3)垂直度控制,调整、校正桩的垂直度是保证沉桩质量的关键,必须高度重视。插桩在正常情况下入土30～50cm为宜,然后进行调校。调校垂直在规范允许值以内才能沉桩。

2 工程实例

2.1 漳州武夷名仕园勘察概况

漳州武夷名仕园1号楼为地下1层、地上16层、框剪结构、单柱最大荷重约9000kN的小高层建筑,根据周边已有的建筑施工经验,设计基础拟采用PHC管桩。经勘察,场地岩土层分布为:①杂填土;②粘土;③残积粘性土;④全风化花岗岩;⑤强风化花岗岩;⑥中～微风化花岗岩。场地土层的分布状况符合PHC管桩基础的要求,桩端持力层建议选用⑤强风化花岗岩。由于持力层上部的③残积粘性土和④全风化花岗岩见有孤石和强风化残留体,勘察时及时采用了大量的贯标试验,部分孔段由于孤石和强风化残留体特别多,贯标试验间隔甚至大于规范要求,并在业主和设计的配合下,针对上述问题加密勘察孔,基本查明孤石和强风化残留体的分布情况。

2.2 桩基施工应用

经结构设计,本工程基础采用静压PHC管桩;A型;桩径Φ500;混凝土强度等级为C80;单桩坚向承载力设计值为1250kN、2500kN;工程桩设计为218根;桩端持力层选用⑤强风化花岗岩;施工机械采用YZY700型的静力压桩机。基础施工至场地东北角局部地段在沉桩深度13米左右(③残积粘性土层中)出现压力值陡增、续压断桩等异常现象,无法继续沉桩。经勘察、设计、施工、业主四方研究、协商,判断桩底部遇到孤石或强风化残留体。由于勘察时已估测到该问题,决定采用避开孤石有针对性的补桩方案处理,且补桩施工比较顺利,补桩处理后,本工程进行单桩竖向抗压静载试验和基桩低应变动力检测。其中静载试验检测3根工程桩,单桩竖向极限承载特征值分别大于2500kN、1250kN、2500kN,静压桩极限荷载均符合设计要求,最大沉降量为37.09mm,符合规定;动力检测工程桩59根,桩身质量一类桩56根,占94.9%,二类桩3根,占5.1%,符合规范规定。

2.3 桩基施工的效益

该工程就是因为针对PHC管桩特点进行勘察,当施工出现异常情况时,业主、设计、勘察、施工等单位能及时联系,分析施工中出现的问题,及时采取合理的措施,才能做到不延误工期,不过多的提高工程造价,取得较好经济效益。

3 工程勘察对PHC管桩应用的重要性

3.1 工程勘察内容和常用手段

工程勘察的内容应执行《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)中规定桩基岩土工程勘察的规定,工程勘察手段除了应按相关规范执行外,还应根据PHC管桩的特殊性,加强现场动探静探试验,着重查明持力层和破碎岩体或软弱岩层的分布情况,特别是持力层上部软硬土层的分布情况,以便在桩基施工出现异常时,为设计和施工提供符合场地条件的应变措施。

3.2 PHC管桩应用中常遇的困难

沉桩困难,达不到设计标高; 桩偏移或倾斜过大;桩达到设计标高或深度,但桩的承载能力不足;压桩阻力与地质资料或试验桩所反映阻力相比有异常现象;桩体破损,影响桩的继续下沉等。工程勘察人员在可能采用PHC管桩场地的勘察过程中,要针对PHC管桩应用中常遇的问题重点查明,及时与业主进行沟通,提醒设计、施工人员能更重视对工程勘察报告的分析、理解。

3.3 工程勘察对PHC管桩应用的影响

在野外施工时,根据地层特点可选取不同的钻探方法,减少对地层的扰动,使试样进行室内土工试验所得的参数能客观反映土层的特性;标准贯入试验所获取的标贯击数N值和圆锥动力触探试验所得的N值,是反映沉桩能力最直观的土层参数,应严格按规范要求的间隔进行; PHC管桩施工单位会要求地质勘察报告中提供有用的N 值,所谓有用的N 值,主要是遇到砂层、软弱下卧层及残积层和风化岩划分时要多做一些贯标试验;在持力层中所进行的标贯、重型动力触探等应具有均匀性及代表性,目前我国的采用现场贯标试验几乎全是在水冲成孔中进行的,有些特种土层遇水后立即软化,现场测得的贯入击数比实际偏低很多,因此适当地结合圆锥动力触探试验能有效的弥补这一问题;必要时应加密勘察孔,查明软硬岩层的分布情况;对周围已有建筑的PHC管桩施工经验的分析,有助于桩型的选择;现行管桩的竖向承载力按现行规范公式计算普遍偏低。尤其对一些10～20m的中短桩,按现行规范提供的设计参数计算,承载力远远偏小, 因此,重视施工成果资料的收集,从大量的结果中找寻规律,推导出更加符合实际的经验公式;勘察点布置应符合规范要求,在地质复杂的地区要适当加密,最大限度的减少桩基施工时造成的更大的浪费。

结论

通过上述工程实例及对PHC桩施工跟踪服务过程中所收集到的资料分析,将此类桩型在工程勘察过程中应注意的问题粗略归纳如下:目前工程勘察存在的问题是勘察点太少,在地质复杂的地区勘察点要适当加密,有些建设单位为省勘察费用而减少勘察点,结果导致打桩施工时更大的浪费; 在孤石及障碍物较多、存在有坚硬夹层的场地在勘察报告里面应尽可能详细分析说明,提请设计、施工予以注意;在持力层中所进行的原位测试(标贯、圆锥动力触探等)应注意其均匀性及代表性。目前我国的现场贯标试验几乎全是在水冲成孔中进行的,有的特种土层遇水后立即软化,现场测得的贯入击数比实际偏低很多,按照它去设计、施工,有时也会出现差错,要注意结合圆锥动力触探情况提供参数;在勘察中应对周围已有的建筑经验进行了解,对存在区域特殊性的场地应提请设计、施工予以注意;工程勘察人员应重视施工成果资料的收集,从大量的结果中找寻规律,推导出更加符合实际的经验公式在施工中使用。最终的单桩承载力特征值该通过静载试验来确定;桩基施工时若发现有异常情况,必要时可进行施工勘察,为设计调整或处理方案提供依据。