预应力混凝土管桩是采用先张法预应力离心成型工艺，并经过10个大气压、180℃左右的蒸汽养护，采用工厂化生产的一种等截面空心圆筒型的混疑土预制构件。在施工现场，采用锤击或静压的方式沉入地下作为建（构）筑物的基础。这是一种新型的基桩，是近年来快速发展兴起的一种地基基础处理形式。因其施工工艺简单、单桩承载力高、质量可靠、单位造价便宜等诸多优点，是目前预制桩同类型基础中比较先进的一种基础类型。

 

　　工法特点

 

　　2.1质量可靠、单桩承载力高；

 

　　2.2施工速度快，建设投资周期短；

 

　　2.3施工污染少、安全环保，对周边影响小；

 

　　2.4适应性能好，应用较广泛；

 

　　2.5造价低、材料损耗小，经济效益高。

 

　　适用范围

 

　　PHC静压管桩作为一种快速兴起的一种基桩形式，适用于各类建筑物的低承台桩基础、一般粘性土及回填土、淤泥和淤泥质土、粉（砂）性土、非自重湿陷性黄土质以及强风化（全风化）的岩层、坚硬的碎石土层和砂土层中，并且不受地下水位高低的影响。与锤击法沉桩方式相比尤其适应于软硬突变的土层中；由于静压无噪音，在对环保要求较高的地区，特别是在城市和居民区的新建和改造工程施工尤其适用。

 

　　工艺原理

 

　　PHC管桩静压法沉桩工艺原理，在桩机就位后，利用适合吨位的吊车（或压桩机自带的起吊设施）吊起管桩进行喂桩，通过静压桩机中心的夹具对桩进行夹抱，调整垂直后进行施压。施压时，静压桩机机身通过油缸支持安装在大小步履上的小车，小车在大小步履轨道上由油缸控制运动，抱压桩时，借助自重及配重，以器缸液压互联动力系统方式通过夹头相交压力施加压桩力，管桩在自重及配重静压力作用下逐渐将桩压入地基土中，然后通过焊接将上下两节管桩连接实现接长，并通过送桩器将桩顶送到设计标高的一种成桩工艺。

 

　　施工工艺流程及操作要点

 

　　5.1PHC管桩静压法沉桩施工工艺流程

 

　　图-1施工工艺流程图

 

　　5.2施工操作要点

 

　　5.2.1测量定位放线

 

　　5.2.1.1认真复核设计图纸及设计院交桩点位，必要时将坐标控制点、水准控制点按标准设置要求布设在施工现场，标准控制点数量满足施工需要及测量点间互相复核的需要即可，然后依据设计图纸精确算出尺寸关系或各桩位坐标，对桩位进行精确测放。

 

　　5.2.1.2可采用电子全站仪或经纬仪等测量工具建立建筑平面测量控制网，或者直接采用坐标定位方式放出桩位，并进行闭合测量程序进行复核；同时利用水准仪对场地标高进行抄平，然后反映到送桩器上，显示出送桩深度，做好桩顶标高控制工作。

 

　　5.2.1.3桩位放出后，在中心采用30cm长Ф8钢筋或者竹筷插入土中，根据需要做好标识：钢筋(或竹筷)端头系上红布条或点上白灰，然后画出桩外皮轮廓线的圆周，便于对位、插桩。

 

　　5.2.1.4为防止挤土效应及移动桩机时的碾压破坏，针对单桩、独立承台以及大面积筏板基础的群桩制定不同的放线方案。当桩数比较少时，采用坐标随时复测；针对大面积群桩，在场地平整度较高的情况下，采用网格进行控制，并在端头桩位延长线上埋设控制桩，以便复核。

 

　　5.2.2桩机就位

 

　　在对施工场地内的表层土质试压后，确保承载力满足静压机械施工及移动过程中不至于出现沉陷，对局部软土层可采用事先换填处理或采用整块钢板铺垫作业。

 

　　桩机进场后，检查各部件及仪表是否灵敏有效，确保设备运转安全、正常后，按照打桩顺序，移动调整桩机对位、调平、调直。

 

　　5.2.3管桩的验收、堆放、吊运及插桩

 

　　5.2.3.1管桩的进场验收

 

　　管桩进场后，应按照《先张法预应力砼管桩》（GB13476-1999）的国家标准或各地区的地方标准对管桩的外观、桩径、长度、壁厚、桩身弯曲度、桩端头板的平整度、桩身强度以及桩身上的材料标识等按规范进行验收，并审查产品合格证明文件，把好材料进场验收关。根据设计及施工规范要求等级将不符合要求的管桩清退出场。

 

　　5.2.3.2管桩的堆放

 

　　现场管桩堆放场地应平整，采用软垫(木垫)按二点法做相应支垫，且支撑点大致在同一水平面上，见图-2。当管桩在场地内堆放时，不宜超过4层；当在桩位附近准备施工时宜单层放置，且必须设支垫。管桩堆放要按照不同型号、规格分类堆放，以免调运施工过程中发生差错。

 

　　管桩在现场堆放后，需要二次倒运时，易采用吊机及平板车配合操作。如场地条件不具备时，采用拖拽的方式，需要采用滚木或者对桩头端头板采取一定的保护措施，以免在硬化地面上滑动时磨损套箍及端头板。

 

　　5.2.3.3管桩吊运及插桩

 

　　单根管桩吊运时可采用两头勾吊法，竖起时可采用单点法，见图-3。管桩起吊运输过程中应免平稳轻放，以免受振动、冲撞。

 

　　管桩吊起后，缓缓将桩一端送入桩帽中，待管桩放入桩机夹桩箱内扶正就位后，根据需要焊接开（闭）口型桩尖，然后将桩插入土中0.5m-1.0m的深度后，用两台经纬仪（在接近90度的夹角方向）双向控制桩的垂直度，条件不具备也可采用两个线锤进行垂直度控制。通过桩机导架的旋转、滑动进行调整，确保管桩位置和垂直度符合要求后压桩。

 

　　5.2.4压桩

 

　　5.2.4.1压桩前，根据工程情况制定合理的压桩顺序，减少挤土效应，施工时按照压桩顺序组织施工。

 

　　5.2.4.2压桩前在每节单桩桩身上划出以米为单位的长度标记，以便观察桩的入土深度及记录对应压力值，并通过实地高程测量，在送桩器上做好最后1m及最终送桩深度标记，通过水准仪配合控制。

 

　　5.2.4.3在压桩开始阶段，压桩速度不能过快，应根据地质报告显示的土质情况选择压桩速度，一般以2.0m-3.0m/min速度为宜。在初期2-3m的压桩范围内应重点观察控制状身、机架垂直度，垂直度控制应重点放在第一节桩上，垂直度偏差不得超过桩长的0.5％。并在压桩过程中需要经常观测桩身是否发生位移、偏移等情况并做好过程记录，并详细记录每入土1米时压力表的压力值。

 

　　5.2.4.4压桩前最好将地表下的障碍物探明并清除干净，以免桩身移位倾斜。

 

　　5.2.5接桩

 

　　将首节管桩压至桩头距地面0.5-1.0m左右高度时停止压桩，开始进行接桩作业。接桩前将上下桩端头板用钢丝刷清除浮锈及泥污，然后下放桩身进行对桩。上下两节端头板对齐并初步调整垂直后，采用手工电弧焊在坡口周围点焊4-6点，然后再次进行垂直度的调整，若端头板间隙过大，应加塞铁片。为减少焊接变形引起节点弯曲，焊接时由两名工人对称施焊，焊接层数不少于两层且焊缝应均匀饱满（焊缝与坡口平）。

 

　　焊接完成后，自然冷却5min以上，然后刷涂一层沥青防腐漆后，继续压桩。如果有多节管桩，重复以上工序即可。

 

　　5.2.6送桩或截桩

 

　　当桩顶设计标高较自然地面低时必须进行送桩。送桩时选用的送桩器的外形尺寸要与所压桩的外形尺寸相匹配，并且要有足够的强度和刚度，一般为一圆形钢柱体。送桩时，送桩器的轴线要与桩身相吻合。送桩器上根据测定的局部地面标高，事先要标出送桩深度，通过伺候在现场的水准仪跟踪观测，准确地将送桩送至设计标高。同时送桩器上要标出最后1m的位置线，详细记录最终压力值。

 

　　当管桩露出地面或未能送到设计桩顶标高时，需要截桩。截桩要求必须用专门的截桩器，严禁用大锤横向敲击、冲撞。

 

　　送桩完成后，移动调整机械进行下一棵管桩施工。

 

　　5.2.7管桩与承台连接

 

　　5.2.7.1承台开挖可采用普通挖土机即可，但在开挖过程中注意不得碰损桩头，在挖至桩头标高附近时，停止开挖。桩间土采用人工配合进行挖除。管桩施工完毕后当天承载力没有完全达到设计强度，根据不同的土质情况，需要7天以上的嵌固期，所以承台开挖要与试验检测结合起来进行安排，保证施工连续。

 

　　5.2.7.2承台是将上部结构的力传递给管桩基础的受力构件，所以管桩要与承台之间实现有效的锚固连接。一般管桩伸入承台内100mm，在施工完基础素混凝土垫层后，如管桩内有积水应排出，并用吊筋下放3mm厚的圆形钢板托板，伸入管桩内1000mm-1500mm左右，待承台浇注混凝土时一同灌入同标号混凝土增强桩头受力截面。同时在桩端头板上焊接伸入承台的锚固钢筋，伸入承台内，然后进行承台钢筋的绑扎作业。

 

　　主要材料及机具设备

 

　　6.1主要材料

 

　　6.1.1PHC管桩

 

　　根据设计图纸，提报管桩加工生产计划，工厂化加工成品出厂。管桩材料规格、型号及外观质量应符合《先张法预应力砼管桩》（GB13476-1999）的标准规定，同时根据设计要求及需要添加阻锈剂等外加剂。材料进场后根据规范要求对管桩外观质量及尺寸进行检查，并向厂家索要相关合格证明文件、外加剂检验报告以及必要时的管桩力学性能检测报告等。

 

　　6.1.2其他材料

 

　　桩尖、焊条、液压油等其他材料。

 

　　桩尖为钢桩尖，可自制，由钢板焊接而成.分开口型桩尖、十字型桩尖。制作可参照标准图集《预应力砼管桩》（03SG409），也可参照各地区的标准图集进行加工。

 

　　6.2机具设备

 

　　6.2.1成桩设备

 

　　采用静压桩机进行沉桩施工，目前市场上静压桩机有抱压式和顶压式两种，目前最大吨位可达800T，均为液压步履式底座，普通可选择诸如YZY-150～500，GZY-100～800等型号。

 

　　根据设计荷载以及各地区的土质情况、施工经验进行选择合适的桩机类型，也可根据打桩前的试桩得到的相关地层、压桩力等参数进行选择。下表-2为静压桩机压桩力选择参照表。

 

　　有些静压桩机没有配备吊桩设备，根据需要配备喂桩的吊装设备，如汽车吊等。并配合长度合适的送桩器。

 

　　6.2.2其他配合机具设备

 

　　装卸倒运管桩可采用普通汽车吊，一般选用20T即可，要考虑行走方便。

 

　　接桩及焊接桩尖采用普通直流电焊机即可，截桩采用专用的锯桩器。

 

　　测量及检测器具主要有测放桩位的电子全站仪，控制桩身垂直度的经纬仪，控制桩顶标高的水准仪，以及测量管桩外观尺寸的卷尺、游标卡尺等。

 

　　质量控制

 

　　7.1过程质量控制

 

　　7.1.1管桩质量，对管桩进行外观检查，尺寸偏差和抗裂性检验。施工现场着重检查砼抗压强度能否达到设计要求。管桩有否明显的纵向、环向裂缝、端部平面是否倾斜、外径壁厚、桩身弯曲是否符合规范要求。混凝土强度是否达到要求，产品质保书、合格证、检测报告是否符合要求和齐全。不合格产品不得用于工程。

 

　　7.1.2压桩机传感设备是否完好，桩机配重与设计承载力是否相适应。

 

　　7.1.3现场预应力管桩堆放整齐，布局合理。打桩顺序应根据邻近建筑物情况、地质条件、桩距大小、桩的密集程度、桩的规格及入土深度综合考虑，兼顾施工方便。

 

　　7.1.4桩部端焊接

 

　　桩部端焊接很重要，要检查焊条质量，设备适用完好率。焊完后必须保证一定暂停时间，间歇时间超过3分钟为好。

 

　　7.1.5垂直度

 

　　通常用两台经纬仪、夹角90度方向进行监测。须注意第一节桩桩尖导向必须垂直；地基表面有坚硬石块必须清除，使桩身达到垂直度要求。

 

　　7.1.6压桩过程

 

　　压桩过程碰到硬土层，不能用力过猛，管桩抗弯能力不强往往容易折断，抬架时也要轻抬轻放。否则一是造成桩身开裂；二是易发生桩架倾斜倒塌事故。

 

　　7.2检验（验收）控制

 

　　7.2.1管桩低应变动力检测（反射波法）测量桩身完整性（桩身评定等级分四类）。

 

　　7.2.2管桩高应变动力检测：主要评价桩身完整性和计算单桩极限承载力。

 

　　7.2.3管桩静力载荷试验：主要检测极限承载力，沉降量回弹后残余变形情况。

 

　　7.2.4管桩拉拔试验：主要检测极限承载力。

 

　　安全措施

 

　　8.1静压机械进场前，需要对场地土进行预压，确保桩机平稳施工，避免发生桩机倾斜。

 

　　8.2桩机手等相关操作人员必须持证上岗，进行安全教育培训与班前安全教育。

 

　　8.3静压桩机入场后，需提供桩机配套相关合格证明文件及年检报告，每天上班前需要对钢丝绳及液压轮轴等易磨损部分加强检查，确保制动灵活，试机正常后方能施工。施工过程中加强对桩机各部件的日常检查与维修保养。

 

　　8.4吊装运输及起吊喂桩时，需要专人指挥及监护，隔离操作，严禁人员通行。

 

　　8.5送桩完毕后，遗留下的孔洞上面要加盖或回填，以防人员掉陷。

 

　　8.6为避免挤土效应对周围建筑物的影响，需在建筑物边开挖排沟。

 

　　8.7机电设备维修时必须要切断电源后无电方能操作。

 

　　8.8因露天作业，需注意安全用电防护，实行三相五线制，做好机械漏电保护，防潮防雨设施，一机一闸，闸箱上锁。确保用电作业安全；

 

　　环保措施

 

　　9.1合理安排沉桩施工工序。

 

　　9.2压桩背着保护对象进行，采取迂回施工或控制压桩进度等。

 

　　9.3如设排水砂井，构成一条条完整的垂直水流通道，如速超孔隙水压力的消散，使土体变形减少，排水砂井施工采用出土灌砂、挤压成孔。

 

　　9.4挖防挤沟，减少表层土的挤压。

 

　　9.5控制沉桩速度，以控制超孔隙水压力的积累。

 

　　效益分析

 

　　10.1与锤击沉桩法施工比较

 

　　成桩速度及费用相近，但柴油锤击桩额外需要柴油费用；成桩质量比锤击更可靠，并降低因截桩或对处理质量问题而发生的费用；由于电力液压驱动无噪音，而锤击噪音及烟尘污染严重，比锤击环保。整体效益优于锤击法沉桩工艺。

 

　　10.2与预制方桩、混凝土灌注桩等比较

 

　　具有单桩承载力高、单位用钢及混凝土量少（约50%左右）、质量易检测控制、环保无污染、施工速度快等优点。综合经济效益节约成本40%—50%左右。

 

　　应用实例

 

　　长春·中铁国际花园一期工程，建筑总面积为193021.2平方米，下部为管桩基础，上部为短肢剪力墙结构，础设计的预应力高强混凝土管桩，长度由5m、7m、8m、9m，共3681棵，共25773米。

 

　　工程地点位于长春汽车产业开发区长沈公路2488号，长沈公路以东，长沈公路以南，规划丙二十街以西，永春河以北的区域内，该区位于西辽河平原东部边缘与东岭长白山隆起带，受大地构造控制，地处两个一级构造单元的过渡地带广泛分布有第四系上更新统东风组冲湖积粘性土和全新统早期冲积层，由于沉积时代新，固结程度较低，局部地段有软土层。该区内土质结构依据设计资料显示，表面普遍分布杂填土，厚度1m-3m，其下均为粉土与粉质粘土交替土层。设计地基处理结合工程采用PHC管桩。施工采用PHC管桩静压法施工工艺，施工进度加快，操作安全，组织有序，通过对成桩后的基桩进行了低应变与高应变动力检测，单桩承载力均能够满足设计要求；桩身完整性判定均为2类桩以上，1类桩占95%，确保了工程质量，与混凝土灌注桩相比节约成本约50万元，获得了良好的经济和社会效益。