1工程概况

 

　　某4栋高层住宅楼位于蚌埠市蚌山区宏业路，地上34层，地下2层，框架剪力墙结构，总建筑面积73770m。基础设计为管桩，桩型为PHC-600（130）-18AB，桩身砼强度C80，桩顶嵌入基梁为100mm；单桩竖向承载力特征值为3200km，单桩竖向承载力极限值分别为6400kN，桩间持力层为第8层中风化花岗岩混合岩；采用静力压桩法施工，共计PHC管桩372根。因该工程离周围建筑物及地下管线较近，故特委托专业监测公司进行压桩期间的地下水位及土体侧移的监测。

 

　　2工程地质条件

 

　　根据外业钻探揭露，场地地面下30.0m深度范围内，可分为8个工程地质层，主要土（岩）性为粘性土、粉土及花岗混合岩。地基土各层的特征按自上而下分别描述如下：①层人工填土：杂色，松散，稍湿，层厚1.2～2.3m。②层粉质粘土：灰黄、褐黄色，韧性高，干强度高，层厚2.5～3.9m。③层粉土：深黄色，韧性低，干强度低，厚度3.4～5.1m。④层粉质粘土：灰黄、深黄、褐黄色，韧性中等，干强度中等，最大揭露层厚7.7m。⑤层粉质黏土：棕黄、灰黄、深黄、褐黄色，韧性高，干强度高，光滑，最大揭露层厚7.2m。⑥层全风化花岗混合岩：褐黄、灰白色，组织结构基本破坏，层厚0.6～2.1m。⑦层强风化花岗混合岩：褐白、灰白色，结构大部分破坏，层厚0.7～2.4m。⑧层中风化花岗混合岩：灰白色、粗粒等粒结构、块状构造，本层未钻穿，控制厚度5.0m。

 

　　3施工工艺

 

　　3.1桩机选择

 

　　因设计600mm桩的单桩承载力为3200kN，故选择ZYC800B型抱压式静压桩机，最大压桩力可达8000kN。

 

　　3.2工艺流程

 

　　桩位测量→桩机就位→吊桩、插桩→桩身对中调直→静压第一节桩→桩焊接→压第二节桩→送桩至桩顶到设计标高→成桩移机。

 

　　①施工测量：根据设计图纸采用全站仪测放平面位置，水准仪控制送桩深度，自查合格后报业主和监理工程师复查，复查合格后开始压桩。

 

　　②桩机就位：指挥员根据现场已测好的位置让其就位。就位后应先进行桩位复核，准确无误后方可进入下道工序。

 

　　③吊桩落位：桩机大致就位后，将下桩吊起，使桩尖对准桩位，然后调平压桩机，双向调整桩身的垂直度，第一节桩插入地面时的垂直度偏差应≤0.5%，桩头对位偏差<20mm。

 

　　④压桩施工：开始压桩后，要仔细的把每节桩入土深度和相应的压力表读数记载下来，压桩速度控制在1～2m/min。压桩期间应设专人采用经纬仪观测桩身垂直度。

 

　　⑤接桩：本工程采用端板焊接方式接桩。当下节桩沉至地面0.5m～0.8m左右时，起吊上节桩，对接前，上下端板表面应用铁刷子清刷干净，调整上下节桩中心线重合（错位偏差≤2mm），连接处吻合对齐后，先在坡口圆周上对称点焊4～6点，待上下节桩固定后拆除导向箍再分层对称施焊，焊接层数为三层，内层焊渣必须清理干净后方能施焊外一层，焊缝应饱满连续，焊好的接头自然冷却后才可施压沉桩。

 

　　⑥送桩：送桩器应有足够的强度和刚度，并与所选管桩规格匹配，其长度应满足送桩深度要求。当桩顶接近地面时需采用送桩器送桩，送桩前必须检查桩的垂直度和桩顶质量，合格后调整送桩器与桩顶平面吻合后将桩送入至设计标高。

 

　　⑦压桩终止条件：本工程为端承桩，施工时以终压力控制为主，桩长控制为辅。当桩长达到设计桩长，且终压力〉6400kN时并持荷3～5min可终止压桩；桩长未达到设计桩长，但终压力〉6400KN时并持荷3～5min也可终止压桩。

 

　　⑧施工资料整理：真实、认真地做好施工日记、原始记录及隐蔽工程验收单，随时注意施工过程中的变化，每施工完一根桩后在图纸上做好标记，以免错漏。

 

　　4PHC管桩质量控制

 

　　4.1桩长选配

 

　　基础PHC管桩属端承桩，由于持力层起伏变化较大，桩长的选配合理与否对于节约桩材、方便施工十分重要。虽然PHC桩具有可灵活选用桩长的优点，但节长仍为定尺生产，选用过长将造成浪费，选用过短会造成接桩困难甚至整根桩报废。桩长的选配依据如下：

 

　　（1）详细分析地质资料，草划出持力层标高变化的曲线图，对于地质较复杂、地质钻孔不足以全面反映持力层情况时，应补加钻孔。详细了解持力层分布情况是合理选配桩的前提条件。

 

　　（2）依据持力层标高变化曲线图，确定理论配桩长度，作为桩材定货和试沉桩的依据，然后再依照沉桩情况进行区域桩长调整。遇有地质情况复杂时，应逐根进行相邻桩的桩长调整。

 

　　（3）经过区域性沉桩后，再结合持力层标高变化曲线来综合确定合理的配桩长度。

 

　　本工程统计出沉桩入土深度为20～23m，扣除设计桩顶到自然地坪的高度，配桩长21～24m。现场实施效果比较理想。

 

　　4.2桩材运输、堆放和检查

 

　　因PHC管桩横向刚度较脆弱而不能受强烈的撞击或震动，故当运输或堆放不适时，易出现结构裂缝；同时在反复施压产生的拉、压力作用下，裂缝会有所发展并造成桩身破损。因此在每节桩出厂时及静压入土前都要进行桩身外观质量、尺寸的检查，不让一根有缺陷的桩在工程中使用。

 

　　4.3PHC桩的垂直度控制

 

　　（1）施工前和过程中要加强施工机械的检查维修，保持机械在施工过程处于良好状态。

 

　　（2）场地要平整坚硬，不能使桩机在压桩过程中产生不均匀沉降。

 

　　（3）沉桩施工时，当桩身刚插入土时，利用经纬仪监测，控制倾斜度在0.5%之内，否则通过调整桩机或在桩侧加垫进行调整或拔起重压（当桩尖进入硬土层时后，严禁用移动桩机等强行回扳的方法纠偏）。

 

　　4.4管桩接桩处焊接质量控制

 

　　管桩接桩处焊接质量的好坏决定了接头是否会松脱、开裂，能否保证沉桩施工质量。本项目PHC管桩采用法兰焊接，焊缝高12mm，在桩沉至地面上0.5～0.8m进行接桩。焊接前，清除焊缝上下30cm范围内及法兰端面的泥土、油污杂物。在两法兰间存在缝隙时，则插入备用锲形铁（见图1a），上节桩就位后沿接口四周先对称点焊数点临时固定，然后以相同方向焊接（见图1b）。施焊第一层时，采用较大电流，以促进熔深；第二层后改用稍大直径焊条。桩接头焊接完成后待焊缝自然冷却8min后再行静压，以防止焊接破坏，严禁采用水冷却或焊接好后立即沉桩。

 

　　4.5挤土效应控制

 

　　静压管桩的施工，其原理是依靠设备的重量和配重，将预制好的管桩压入到设计标高处，让其达到设计承载力的要求。PHC桩作为端承桩并承受较大荷载时，由于挤土效应，沉桩过程中会产生桩顶上浮和桩身位移，并对周围建筑及地下管线有一定影响，所以在施工前要做好防治措施。

 

　　（1）选择合理的打桩顺序。遵循先深后浅、先长桩后短桩、先大直径桩后小直径桩、先施工大承台桩后施工小承台桩、自中间向两头对称推进或自中间向四周的施工原则。根据工程实际情况，采取压桩流水如图2所示，以尽量减少对周边管线和建筑物的影响。

 

　　（2）每根桩一次性连续打（压）到底，接桩、送桩连续进行，尽量减少中间停歇时间。在此还要控制沉桩速度。

 

　　（3）沉桩过程中，出现贯入度反常、桩身倾斜、位移、桩身或桩顶破损等异常情况时，先停止沉桩，待查明原因并进行必要的处理后，方可继续进行施工。

 

　　（4）先引孔后压桩。本工程是两层地下室，基坑支护形式为钻孔灌注桩加预应力锚杆（钻孔灌注桩的直径为Ф600）支护结构，支护桩间加一根Ф700高压旋喷桩作止水帷幕。由于先施工了基坑围护，防止管桩的挤土效应对钻孔灌注桩及高压旋喷桩产生一定的挤压，从而造成整个止水帷幕的破坏。因此，对临近基坑围护桩的两排管桩，采取先引孔后压桩措施，引孔深度为高压旋喷桩桩底标高下2m，引孔直径为Ф600。

 

　　（5）控制沉桩速度。压桩速度一般控制在1～2m/min。压桩过程中，当桩尖碰到需要穿过硬夹层时，桩端阻力可能突然增大，甚至超过压桩机能力而使桩机上抬：这时用最大的压桩力作用于桩顶，采取停车再开、忽停忽开的办法，使桩有可能缓慢下沉穿过；当压桩至接近设计标高时，不可过早停压，当施工达到规定的油压值后缓慢卸压。

 

　　（6）压桩期间的地下水位及土体侧移的监测。压桩前，请监测公司在场地四周埋设土体位移测斜管及水位管各14只，深层土体每日位移以7mm为预警值，施工时根据情况每日观测1～3次，当发现深层土体日位移≥7mm时，即采取在挤土效应集中区进行钻孔取土与限制打桩数量的措施，释放、缓解土应力，以减小挤土效应。根据打桩流水及施工经验，判断每根桩的桩身位移方向，预留0～150mm的位移尺寸。通过以上一系列防治措施和动态管理及信息化施工后，桩顶上浮及桩身位移均控制在规范允许范围之内，周边管道和建筑物受到的影响也被控制在最低限度之内。

 

　　4.6截桩质量控制

 

　　由于PHC桩桩身较脆，所以在沉桩完成后截除多余桩身时，需采取措施以确保截桩的管桩质量，避免影响桩的使用。

 

　　（1）采用专用的PHC桩环形切割机切割。

 

　　（2）采取工具钢套箍，紧箍在切口下部桩身上，再沿套箍凿出一道沟槽，然后再行扩大、切断，截桩时严禁用大锤敲砸。

 

　　4.7断桩处理

 

　　在沉桩过程中，桩身突然倾斜错位，当桩端处土质条件没有特殊变化，而桩机压力表读数逐渐减小或突然减小时（或贯入度逐渐增大或突然增大），这时可能是桩身发生断裂。发生断桩后，应及时报告设计、监理单位，并采取补桩处理。

 

　　5结语

 

　　工程结束后，进行静载试验和低应变动测检验，检测结果表明，桩基工程质量全部达到设计和规范要求。由于经验不足，本项目在管桩施工前，先施工了止水帷幕，虽采取了先引孔后压桩的控制措施，基坑土方开挖后，基坑围护桩局部地方仍存在漏水现象，最终采取堵漏措施得到控制，但增加了施工成本和周期。

 

　　参考文献

 

　　[1] 陈钰，刘彬，卢岩.静压预应力管桩的施工工艺及质量控制[J].山西建筑，2011，37（1）：67-68.

 

　　[2] 预应力混凝土管桩（10G409）.中国建筑标准设计研究院.

 

　　[3] 建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）[S].中国建筑出版社.