高强预应力混凝土管桩广泛应用各类基础工程，发展初期，圆管桩便于生产加工和成桩，被大量使用，但桩壁光滑，截面一致，与土层摩擦力较小，承载力不足，往往成桩深桩位密，造成资源浪费，也对城市地下空间造成一定影响。本文以广元市精神卫生中心卫生院工程为例，介绍高强度预应力混凝土波纹状管桩的施工工艺、质量控制及施工中应注意的事项。

 

　　工程概况：

 

　　广元市精神卫生中心灾后业务用房重建工程，等级为二级，耐火等级为二级，屋面防水等级为Ⅲ级，抗震设防裂度为7度，建筑结构安全等级为二级，设计标高±0.000相当于绝对标高499.00。建筑总高6层：H=23.4m，场区占地面积8421.6m2，其余面积为配套绿地、生活设施等。

 

　　工程地质状况：地处嘉陵江沿岸，地面下2.5～4.0m为回填素土，下层为粉质粘土层，最下层为强、中风化泥岩层，处于地震多发带。该工程桩基设计采用高强度预应力混凝土波纹状管桩（桩径600~800mm，壁厚100~300mm，混凝土强度C80）。桩端承载力标准值为qpk=2100KN。因为处于地震区，基础采用群桩上的整体筏板及局部承台。

 

　　桩基的施工方法

 

　　2.1施工流程

 

　　考虑成桩对场地利用，施工顺序为从场地出入口远端开始，逐步向路口施工，每桩施工流程为测量定位—桩机就位—桩位复核—成孔—吊装压入—桩身对中接桩—再压沉桩—送桩—达到深度或压力后终止压桩—注浆回填—质量检验。

 

　　2.2施工要点

 

　　（1）、成孔：波纹桩纵截面成波纹状，截面直径不一致，无法直接压入，需要成孔后压入，为了利用因截面直径的不一致，成孔需要跟桩径相匹配，大了回填成本高，小了不利于压入，匹配不好达不到预设要求，一般采用不大于大径又不小于小径的孔为宜，成孔一般采用回旋钻或者旋挖，目前施工机械发展快，旋挖效率高，泥浆少，便于环境控制。成孔控制重点是垂直度，其不得大于千分三，为了防止坍孔，泥浆护壁是关键，防止坍孔造成不必要的麻烦，在制浆中适当掺加部分优质膨润土或适量纯碱，配备性能良好的泥浆，并及时检测粘度，及时调整各项参数，以充分保证孔壁的稳定性，泥浆黏度控制在20~28秒为宜。

 

　　（2）、压桩：压桩应连续进行，接桩面应保持清洁，为确保焊接质量，采用二氧化碳气体保护焊，焊接效率高质量好，焊接完毕待冷却冷却2～3分钟后，涂刷防腐剂；焊接时上下节中心线应对齐，防止偏心影响桩下沉，更造成缩径现象影响桩质量和承载。

 

　　（3）、垂直度控制：成孔垂直度是施工质量的关键。将尖端桩帽正位安放，桩帽与桩端留有注浆孔，当桩插入土20～30cm进行调校，确保桩垂直度，并进行仪器辅助监控。

 

　　（4）回填注浆：考虑成孔与成桩间间隙土体扰动，进行管桩中心注浆回填桩外壁，桩底帽与桩端间隙孔作为注浆通道，浆液沿中心孔到桩底后沿外壁充盈孔与桩间，增加桩壁与土层的黏着力，也将成孔留下的泥浆部分挤压溢出和硬化处理，便于提高桩与土层的摩擦力。

 

　　（5）波纹管桩施工繁琐，但承载力成倍增加，桩数减少，便于节约资源和减少深桩对地下空间的扰动和破坏，有利于合理降低造价和地下空间利用。

 

　　2.3沉桩线路的选定

 

　　施工时随着成桩增多，为便于施工各桩的作业，入桩线路应选择便于运输，注浆时先从外侧往中间进行，这样地基土在注浆渗透加固工程桩，对群桩加固形成整体承载力，既可避免地基土层注浆液外溢，又不致因注浆对土的挤压而造成部分桩身倾斜，保证群桩的位置基本均匀并符合设计值。

 

　　2.4管桩与基础筏板的连接方式

 

　　管桩与基础筏板采用刚性连接。管桩桩头为钢板套箍，因此不能利用桩身内的钢筋作为连接钢筋。本工程中，在桩头的桩管内填充3000mm的C40细石混凝土，并在混凝土中均分插入5Φ16钢筋与筏板连接。

 

　　管桩的施工设计中应注意的事项

 

　　（1）、桩顶施工控制标高应低于施工现场地面标高不小于250mm。管桩施工时采用的液压桩机自重及配重都相当大。桩机直接在场地上移动，若桩顶设计标高与场地地面持平或略低于场地地面，施工中因场地土下陷，将造成桩头外露，桩机移动将受影响，甚至破坏桩头，造成施工麻烦。

 

　　（2）、根据实践表明波纹状管桩加工造价较圆柱管桩高些，但波状外形与土层摩擦力大，承载力大于Φ800圆柱管桩，抗剪力也优于800桩，总造价明显降低。施工设计时须根据上部荷载大小、荷载形式、工程地质条件、工期要求等综合考虑，同一工程中桩宜采用同型号、同规格桩。

 

　　（3）、波纹管桩为开口桩，但在施工时前端增加桩帽，并进行回填注浆补强。因此在确定单桩承载力时按闭口桩考虑。

 

　　管桩施工中应注意事项

 

　　（1）、成孔和压桩机应根据土质情况和桩长选用适当型号及配重。

 

　　（2）、适当控制成孔和沉桩速度、注浆压力，特别是控制注浆速度和质量，使各层土体能被浆液充盈，便于形成整体承载力。

 

　　（3）、采用焊接接桩时，采用二保焊，焊毕冷却2～3min在套箍上涂刷防腐剂，方可继续沉桩。

 

　　（4）、管桩起吊前应确定管桩桩身无损坏；施工中桩头、桩身和送桩中心线应重合。

 

　　（5）、压桩机时，垂直度控制是关键。

 

　　（6）、施工中现场不宜过多存桩，减少倒运次数和避免多层叠放。

 

　　波纹状管桩的检测

 

　　为检查工程桩的桩身完整性和承载力，采用低应变动力检测法进行质量普查，采用静载试验法进行单桩的承载力试验。试验前根据地质报告对现场进行分区，每个区内选样进行试验，每个区进行单独评估，最后进行整体评价。

 

　　（1）低应变动力检测：应用低应变动力检测技术检测桩身的完整性。因为桩节全部采用焊接，而不是采用硫磺胶泥连接，所以本工程中对桩身完整性的检测只采用低应变动力检测，并没有进行高应变动力检测。抽测结果显示，整个工程桩的完整性很好，工程中没有出现接桩处出现断桩现象。

 

　　（2）静载实验：利用静力压桩机作为反力装置进行桩的静载试验，加载方式为慢速维持荷载法，第一级荷载为每级加载增量的两倍，每级加载增量为100KN。通过由静载试验得出的Q-s曲线可判断出桩的极限承载力，从而判断出能否满足设计要求。本工程中通过静载试验，单桩承载力均能满足设计要求。

 

　　结语

 

　　高强预应力混凝土波纹状管桩单桩承载力高，施工较繁琐，但总桩数下降，总体工期短，有比灌注桩易保证施工质量，防腐耐久性好；施工现场文明整洁，噪音小不扰民、无污染；施工过程中对桩体无震动破坏；适用于多层、高层以及工业厂房等建造在软基及地下空间受限的地方，随着我国经济的高速发展，特别是大城市地下空间综合利用更有十分广阔前景。

 

　　参考文献：

 

　　[1]江正荣《建筑施工计算手册》中国建筑工业出版社

 

　　[2]吴湘兴《建筑地基基础》华南理工大学出版社

 

　　[3]《建筑施工手册》（第四版）中国建筑工业出版社

 

　　[4]谢建民肖备《施工现场设施安全设计》中国建筑工业出版