一、前言

 

　　PHC预应力高强砼管桩采用先张法预应力离心工艺成型，经高压、蒸汽养护成型，具有工厂化、成桩快、强度高、质量可靠等特点，其施工工艺简单、单桩承载力高、单位造价便宜，是目前预制桩同类型基础中比较先进的一种基础类型。近年来，在我国沿海地区得到快速发展及推广应用。

 

　　PHC预应力高强砼管桩静压施工法，是通过压桩机自重和配重的反力，将管桩压入土中的一种沉桩工艺，与锤击法施工相比，静压法有低噪声、无振动、无污染，可以不间断连续施工，从而缩短施工工期，因此静压施工法越来越普遍。现通过某工程PHC管桩的施工，浅谈该桩基的静压施工方法与质量控制要点，供参考。

 

　　二、沉桩工艺原理

 

　　在桩机自行就位后，利用起吊设施，吊起管桩进行喂桩，通过桩机夹持横梁内的夹具对桩施加侧向压力，进行夹抱。就绪后，通过固定在机身上的压桩液压缸对夹持横梁施加向下的压力，管桩在自重及配重静压力作用下逐渐将桩压入地基土中，压桩液压缸行程满后松开夹持液压缸，回位后重复上述程序。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。

 

　　三、施工工艺

 

　　1、定位放线。根据基准点，采用坐标定位的方式，用全站仪放出桩的中心点，并打入约20~30cm的竹签。加工与桩直径相同的圆盘，圆心放在桩中心，围圆盘撒出桩外皮轮廓线。

 

　　2、桩机就位。桩机就位前，应对施工场地做承载力试验，确保桩机不因场地承载力不足而造成倾斜、沉陷。桩机安装完毕并检测后，行至桩位处，使桩机夹持钳口中心与地面上的样桩基本对准，调平压桩机后，再次校核无误，将长步履（长船）落地受力。

 

　　3、喂桩。静压预制桩桩节长度一般为7~15米，可直接用压桩机上的工作调机自行吊装喂桩，也可以配备专门吊机进行吊装喂桩。第一节桩（底桩）应用带桩尖的桩，当桩被运到压桩机附近后，一般采用单点吊法起吊，采用吊索加小横梁的起吊法可使桩身竖直进入夹桩的钳口中。当接桩采用硫磺胶泥接桩法时，起吊前应检查浆锚孔的深度并将孔内的夹物和积水清理干净。

 

　　4、对位、插桩。当桩被吊入夹桩钳口后，由指挥员指挥司机将桩缓慢降到桩尖离地面10cm左右为止，夹紧抱箍，并将桩身底部微调至桩身轮廓灰线内进行加压，桩压入土中0.5~1.0m，暂停下压，在桩的两个正交侧面校正桩身垂直度，当桩身垂直度偏差小于0.5%时才可正式压桩。

 

　　5、压桩。桩身对中后，再次检查抱箍，然后以2.0m-3.0m/min速度进行加压。不同型号的压桩机，液压缸的行程不同，当压桩至最大行程时，松开抱箍，收回液压缸，再夹紧，加压，如此反复。

 

　　6、接桩。当第一节桩顶压至距地面约1.5m时，开始接桩。接桩前应将端头板清理干净，坡口表面要呈金属光泽。接头处如有孔隙，应用锲形铁片全部填实焊牢。焊接坡口槽应分3~4层焊接，每层焊渣应彻底清除，焊接采用人工对称堆焊，预防气泡和夹渣等焊接缺陷。

 

　　7、送桩。当最后一节桩身焊接加压后，在桩顶距地面1.5m时，吊起送桩器或大于送桩深度4~5m的桩（一般为下一根桩的底节），对中后不要焊接，继续加压至设计桩顶标高。

 

　　四、施工要点

 

　　1、材料进场检查与堆放。

 

　　管桩进场后，应在吊装过程中随时检查，主要观察桩身有无裂缝、桩帽处是否密实。堆放时，应水平放置，切不可倾斜多大。不同型号、规格应单独堆放或根据桩型配桩分根堆放。堆放不规范是造成桩身裂缝的主要原因。

 

　　2、配桩。

 

　　图纸提供的桩长为约长，地下持力层起伏不定，每根桩的桩长也不是固定的。管桩进场前，应根据地质勘查报告提供的柱状图、试桩和以往本区域施工经验，进行配桩，计算每一根桩的桩长，继而推算出每节的节长，并在施工中及时验证与调整，和物资部门配合，及时调整进货桩长。

 

　　3、垂直度的控制。

 

　　控制垂直度时，第一节桩的垂直度最为重要。当桩身压入土内0.5m左右时，在正交的两个方向同时观测桩身垂直度，调整后施压；如桩身发生倾斜，应拔出重压，不可强制矫正，以免断桩。

 

　　4、焊接质量控制

 

　　接桩是管桩施工的一个控制重点，焊接质量的好坏，直接关系到成桩检测质量及耐久度等。

 

　　焊接前，检查桩帽完整情况，清理干净桩头的污泥、铁锈，使用钢丝刷刷出光面；当两节桩端头板不严密时，可加塞钢板。焊接时多为二人同时焊接，应对称、分层、同一方向焊接，减少起弧点，焊缝应饱满均匀。焊接完成后，根据天气情况进行自然冷却，不可浇水冷却。

 

　　5、压力值控制

 

　　静压桩施工停止加压控制有单控法和双控法，即桩长和压力值任一数值达到要求即可停止加压为单控法，两者的数值均应达到要求为双控法。双控法施工时，常遇到以下几种情况：

 

　　①压桩至设计标高，压力值未达到桩承载力设计值，应立即将情况报设计，由设计决定是否继续压桩；

 

　　②压力值达到桩承载力设计值2倍，桩未压至设计标高，应根据该桩位地勘资料与设计单位协商决定是否继续施压。

 

　　由于配桩桩长的估算性，桩顶标高很难刚好达到设计值，一般在压力值达到终压值并稳定后，即可停止压桩。

 

　　五、问题分析与处理

 

　　1、桩尖达不到设计深度

 

　　静压管桩施工时，若发生个别桩长达不到设计深度，其原因可能是：

 

　　①桩尖碰到了局部的较厚夹层或其他硬层。

 

　　②中断沉桩时间过长。由于接桩、设备故障或其他特殊原因，致使沉桩过程中断，若延续时间过长，沉桩阻力增加，使桩无法沉到设计深度。

 

　　发生管桩沉不下去时，应冷静分析原因，找出对策才能继续施工，切不要盲目加大压桩力强行沉桩。

 

　　2、少数桩施压时，机身抖动，压力值来回波动，变化较大

 

　　此现象主要原因为土层中夹杂较硬的“结晶层”，且厚度不大，但不止一层。机身抖动，说明此时已接近机身能力的极限，此时应增加配重，并放慢加压速度，如采用单缸则应换成双缸加压，缓慢穿过此土层。

 

　　2、挤土效应

 

　　由于桩身压入土体中，占用土体原来的空间，便给周围土体带来侧向压力，即挤土效应。尤其是在桩密集部位或与建（构）筑物相邻部位，容易造成土体地面隆起，原有桩桩身位移、断裂，甚至建（构）筑物遭到破坏。

 

　　桩的挤土效应不可避免，只能采取合理的措施降低挤土效应的影响。桩基设计时应采取合理的桩间距或开口型桩尖降低挤土效应，也可采用预钻孔降压，预钻孔一般为管桩长度及深度的2/3。组织施工前，按照“先长桩后短桩、先中间后四周，先靠近再远离”的原则，合理安排压装机的行走路线；施工中，随时监测土体的变化，出现问题后，应停止施工，并钻孔泄压。也可事先在建筑物周边设置袋装砂井或塑料排水板，消除部分超孔隙水压力，设置隔离板桩或地下连续墙、开挖地面排土沟等消除挤土效应给周围建筑物造成影响。

 

　　3、基坑开挖对桩的影响。

 

　　基坑开挖对成桩质量有非常大的影响，施工中，多数的桩身倾斜或断桩是开挖过程中造成的。

 

　　一是挖土方法不当，将基坑挖得太深或将挖出的土堆放在基坑边坡附近，因而产生侧向压力，加上土体本身的流动性以及土体中未消散的超孔隙水压力乘机向开挖方向释放，加剧了土体向开挖方向流动，而管桩对水平力的抵抗能力小，于是随着土体的位移而向开挖方向倾斜，造成桩顶大量位移，甚至断裂，挖土宜逐层均匀进行，桩周土体高差不宜超过1m。

 

　　二是由施工机械造成的。桩顶标高距地面较近时，挖掘机行走时履带的来回扭动、振动，机械与桩身的碰撞都极易造成断桩。开挖前要制定具体的开挖机械型号及行程路线，并在每天上班前进行技术交底。在需要行走的桩顶覆土并加铺钢板保护，尽量避免履带“揉搓”。在群桩中开挖土方，宜在白天须采用小型机械。开挖过程中，随时对桩位进行标记，待开挖至距桩身0.2m时，采用人工清除。

 

　　三是由基坑支护不牢固造成滑坡。出现这类事件一般为大面积断桩，危害最大，且补桩困难，应尽量避免此类情况的发生。开挖时注意保持基坑围护结构或边坡土体的稳定；基坑顶部周边不得堆土或堆放其他重物等，出现不良征兆时，及时采取补救措施，避免大面积滑坡时，土体对桩身的冲撞，造成断桩。

 

　　五、工程应用

 

　　南京总部基地宿舍楼A、B、C，地处南京市浦口区。设计地上18层，地下1层，建筑面积32000m2，剪力墙结构，下部桩基采用PHC管桩，桩型为Φ500（AB），共551根，总长度约20000m。

 

　　本地区属长江漫滩地貌单元，岩土分布较为复杂。表层为人工填土层，以下主要为长江漫滩相软粘性土层、粉砂层、中粗砂混砾石；下伏基岩为泥岩，属极软岩。

 

　　现场试桩采用抱压式压桩机，总重6000KN。通过现场试桩，设计要求采用③-2层中粗砂混砾石作为持力层，桩端全断面要求进入砂砾石层≥1.0m，桩长控制在36m左右，压桩力控制为2200KN，采取双控方法。成桩后，对工程桩进行了静载加压试验，单桩承载力均能够满足设计要求。基坑开挖后，对桩身进行了低应变动力检测，桩身完整性判定全部为Ⅱ类桩以上，其中Ⅰ类桩占97%。

 

　　实例证明，采用PHC管桩静压法沉桩施工工艺，可预见性高，施工过程中对成桩质量能可靠控制，成桩后质量稳定。与传统的锤击桩、灌注桩等相比，施工进度快、操作安全、噪音小、无污染、单桩承载力可控制，适用于一般粘性土及回填土、粉砂性土及各种漫滩、冲击平原，特别是当前城市内施工环境要求高的工程尤其适用。

 

　　参考文献：

 

　　[1]柳孝荣徐瑞坤曾钢.静压管桩施工技术[J].探矿工程，2004(9)