由于PHC管桩具有单桩承载力高、应用范围广、沉桩质量可靠、工程造价便宜等优点，相比同样直径下的沉管灌注桩、钻孔灌注桩和人工挖孔桩等的价比性高，因此在一般的项目工程中，只要地层允许下开发商几乎首选PHC管桩基础。然而在某些工程中，工程地表的卵石岩层越起伏较大、厚度不齐、强度不均，对锤击桩顺利穿越卵石层带来极大的不确定性。因此，对PHC管桩穿越复杂卵石层施工项目进行研究，提出PHC管桩在穿越复杂卵石岩层时的具体处理措施显得尤为重要。

 

　　1工程概况

 

　　某住宅小区，其中5栋18层住宅楼采用PHC管桩基础，上部为剪力墙结构。本次研究对象为5#楼、7#楼，共18层，层高2.8m，PHC管桩基础，采用锤击施工法沉桩。

 

　　2桩基设计

 

　　桩基设计为：5#楼共127根，7#楼共112根，桩型为PHC600AB110，桩径600mm，桩长30～37m，桩尖持力层为强风化花岗岩。单桩竖向抗压承载力2200kN。沉桩方式为锤击桩，接桩方式为焊接，沉桩控制以贯入度为主，最后贯入度为20～40mm/10击，辅以标高控制。

 

　　3地层状况

 

　　有关报告显示整个拟建场地均分布有中砂卵石，其厚度、强度变化较大，且中砂卵石层主要由粒径20～120mm的卵石组成，局部岩性为漂石，粒径高达500mm。该层厚度变化较大，揭露层厚为1.90～16.90m，平均厚度为9.42m，重型动力触探试验实测锤击数N63.5为2.0～79.0击/10cm，修正锤击数N′63.5为1.4～46.2击/10cm，该层强度变化很大。同时该层呈稍密-密实状态，沉桩时可能产生严重的挤密效应。上述因素对锤击桩顺利穿越卵石层带来极大的不确定性。

 

　　4研究方法

 

　　该项目5#楼与7#楼桩基设计参数基本一致，仅在管桩的数量上有所区别，且在地理位置上相邻较近。通过比对2栋楼所处位置的地质勘查报告，笔者发现二者的地质特征较为接近。基于上述因素，5#楼沉桩施工中出现的异常现象及其处理经验可用于指导7#楼的沉桩施工，以提高7#楼的沉桩成功率，尽量避免发生补桩、桩身破坏等

 

　　55#楼管桩施工中的沉桩异常表现

 

　　5.1桩顶无法穿透④层土层中砂卵石层

 

　　5#楼共有20根桩无法穿透中砂卵石层，这10根桩的平均锤击数在近2000锤，最后3阵桩锤采用3挡能量，停锤贯入度为每击3mm左右，且桩基反弹显著，难以继续打入，桩尖绝对标高分布在-30.38～-18.65m的范围内，根据地勘报告测算，均停留在中砂卵石层中。无法成功穿透的管桩比率为15.7%。

 

　　5.2桩头破碎

 

　　沉桩中，共有8根桩发生桩头破碎现象，一般破碎之初仅1个棱角先破坏，随后发展为2面、3面，遂停止施工。桩头破碎的管桩比率为6.3%。

 

　　5.3引孔后沉桩施工贯入度突然加大

 

　　现场对无法穿透卵石层的桩进行了引孔补桩。引孔后，在锤击施打时，出现有6根管桩贯入度突然加大现象，现场打桩工人认为是桩身发生断裂的现象，因此收锤不再施打，后经小应变检测，有4根管桩桩身并未断裂，继续复打后达到停锤标准。其间，有2根发生断桩，引孔后锤击施工发生断桩比率为10%。

 

　　6沉桩异常分析与处理措施

 

　　6.1增强穿层能力

 

　　原设计提出“桩进入持力层有困难时，可考虑桩尖处采用锥形”，针对工程项目所处区域中砂卵石层较厚的地质特征，施工单位经过对当地市场管桩的多方比选，发现一种名为“带锥形桩尖的打头管桩”的产品，是先将锥形桩尖预制成型，再将其与桩身浇筑为一体，极大强化了锥形桩尖与管桩的整体连接，比之传统锥形钢桩尖，其穿透力强、整体性好。

 

　　6.2增加冲击能量

 

　　5#楼施工采用的是DF62型打桩锤，但发现沉桩施工中穿过卵石层的成功率较少。《预应力管桩图集》中提到：管桩直径为600mm的可选用柴油锤型号包括60～62、72。根据现场实际情况，与各方沟通后，在7#楼施工中决定采用DF72型筒式柴油打桩锤并采用重锤轻打的方式，以适当增加锤击能量。现场在采用DF72型打桩锤后，因锤型较重，一般在施打的时候仅采用2挡能量，确保实现重锤轻打。

 

　　6.3采取引孔措施

 

　　本项目中砂卵石层厚度超过10m的区域共有10根桩，另外也有直接锤击施打已达到贯入度20～40mm/阵的停锤标准，锤击数均接近2000锤，仍无法穿透中砂卵石层的10根桩，经施工方与设计单位等四方沟通，决定对这20根桩进行引孔补桩。

 

　　（1）基本工艺。结合现场的实际情况，本项目采用1台GPS-15型工程钻机进行引孔施工，钻头采用合金钻头，钻头Φ450mm，成孔后钻孔Φ470mm，为防止引孔直径偏大影响管桩侧摩阻力的发挥，采用了泥浆护壁回转钻进方法，引孔深度以穿透④层土层中砂卵石层为限，再进行锤击桩施工。

 

　　（2）由于中砂卵石层中局部含有漂石，粒径500mm，故在引孔设备的选用上，再备选GPS-18型钻机、GPS-20型钻机各1台。

 

　　（3）防止引孔后因孔斜出现断桩现象。引孔后沉桩施工发生断桩的常见原因是引孔时垂直度控制不良。故在引孔施工过程中即要紧密关注钻杆是否垂直，及时进行校核，同时应用线锤配合钢尺检验成孔的垂直度，将引孔垂直度偏差控制在1%。

 

　　7处理结果

 

　　（1）沉桩的施工表现。7#楼对中砂卵石层厚度在10m以内所在区域的桩直接进行锤击施工，共90根，其中共3根无法穿透卵石层，后进行引孔补桩；对中砂卵石层厚度在10m以上所在区域的桩先引孔后锤击沉桩，共22根，其中有2根贯入度发生突变，经小应变检测后，桩身并未断裂，继续复打后最终达到停锤标准。综上，无法穿透卵石层的桩在总桩数中所占比率从15.7%降至2.68%，桩头发生破碎的桩在总桩数所占比率从6.3%降至0.09%，引孔后锤击沉桩发生桩身断裂的桩在引孔桩数中所占比率从10%降至0。

 

　　（2）试验结果。桩基完成之后，共4根桩进行静载试验，其中1根为引孔后进行锤击施工的桩（A型），1根为引孔后贯入度突变后经复打后达到停锤标准的桩（B型），另外2根为直接进行锤击沉桩施工的桩（C型），经静载试验该4根桩均能够符合设计要求，达到设计最终加载极限值3800kN，在最大荷载作用下桩顶沉降小于40mm，且没有明显沉降增大的现象。

 

　　8结语

 

　　总之，为了PHC管桩能够顺利穿越中砂卵石层，施工单位应结根据地质情况因地制宜，提出相应的解决措施。在本工程中，由于地表的卵石岩层越起伏较大、厚度不齐、强度不均，楼管桩施工中的沉桩出现了异常表现，因此，施工单位通过在现场加密勘察点，增强管桩的穿层能力和冲击能量，以及采取适当的引孔措施和防止桩头破碎措施等一系列具体施工工艺，使工程可以顺利进行，按时完成工程进度。

 

　　参考文献

 

　　[1]林章凯.静压PHC管桩穿越卵石层引孔施工技术探讨[J].福建建筑.2013（03）

 

　　[2]陈平辉.不同地质条件下PHC管桩沉桩问题研究[J].福建建筑.2013（08）