1前言

 

　　近年来PHC管桩以高强、承载力高，抗裂抗弯性能好，质量稳定，检测方便、快捷、生产周期短，施工效率高、经济、环保等优点在我国应用很广，先后在工业与民用建筑、桥梁码头、港口等土木基础工程中应用，取得较为理想的经济和社会效益，尤其是机械快速接头技术可在北方严寒的冬季施工，将更大一步提升了管桩的适用性，已成为第一大桩型。

 

　　2工程概况

 

　　汇盛大厦位于广东省东莞市大朗镇长塘村美景大道上，东面为电信大厦，西面为农信大厦，南面为新世纪添一居商住楼。占地面积3000多平方米，总建筑面积36023平方米，塔楼高度为25层，裙楼2层、含一层地下室。本工程采用框剪结构，基础采用PHCф500-125A管桩，桩长16～30米，单桩竖向承载力特征值2200KN，桩数为534根，部分区域设有20多根PHCф500-125AB抗拔性，单桩抗拔承载力特征值500KN。

 

　　近年随着施工工艺和机械设备的不断进步和更新，以及大型静压桩机的研制和投入使用，静力压桩技术日趋成熟，在施工工艺方面更具有明显有优势，无噪音、振动和冲击力(厚粗砂层除外)施工应力小，桩顶不易破坏，不易偏心沉桩，节约材料，施工快捷方便，沉桩终压力直观等，同时也可减小打桩振动对地基及邻近建筑物、道路、管线等的影响，因此为了不影响旁边的建筑物，本工程采用600吨静力压桩机施工。

 

　　3地质概况

 

　　本工程场地平坦，从上而下依次为人工填土层(Qml)、第四系冲积层(Qal)、第四系残积层(Qel)、花岗岩基岩(r)。

 

　　3.1人工填土层(Qml)。填土[层号1]：灰褐色，填料以粘性土为主，局部夹小石块、碎砖块及混凝土块，稍散。该层厚约1.6～6.2m，平均3.48m；本场地各个勘探孔均有遇见该层。修正标贯击数，平均值4.8击，标准差0.755，变异系数0.157。该层为回填土，结构较松散，密实程度较差，承载力低。管桩桩周岩土侧阻力特征值qsin=12kpa。

 

　　3.2第四系冲积层(Qal)。

 

　　3.2.1淤泥质土。淤泥[层号2]：浅灰黑、灰黑色，主要由淤泥质粉粘粒组成，夹砂，局总含腐殖质，土质有微腥臭味，饱和，软塑。该层厚为1.2～4.6m左右，平均2.61m；修正标贯击数平均值2.3击，标准差0.86，变异系数0.33。该层具高压缩性，低强度，综合分析，推荐其地基承载力特征值：fak=70kpa，管桩桩周岩土侧阻力特征值qsin=8kpa。

 

　　3.2.2含砂粘土。砂质粘性土[层号3]：灰黄、浅黄色，为花岗岩残积土，岩芯手捏易散、具砂感，遇水易崩解、软化，湿，可塑。该层厚为1.2～5.2m左右，平均2.65m；修正标贯击数平均值6.3击，标准差1.909，变异系数0.303。该层具中等压缩性，中等强度，综合分析，推荐其地基承载力特征值：fak=150kpa，管桩桩周岩土侧阻力特征值qsin=30kpa。

 

　　3.3第四系残积层(Qel)。砂质粘性土[层号4]：灰黄、黄褐色，为花岗岩残积土，湿，硬塑，局部底部呈竖硬状。该层厚为4.3～17.3m左右，平均10.84m；本场地各个勘探孔均有遇见该层。修正标贯击数平均值13.4击，标准差3.411，变异系数0.254。该层具中-低压缩性，中-高强度，结合现场标贯测试、土工试验结果及地区经验，综合分析，推荐其地基承载力特征值：fak=220kpa，管桩桩周岩土侧阻力特征值qsin=35kpa。

 

　　3.4花岗岩基岩(r)

 

　　3.4.1全风化。全风化花岗岩[层号5]：褐黄色、褐色，褐红色，原岩风化呈硬土状，半岩状，用手易捏碎，岩质软，可辩原岩结构。该层各个钻孔均有揭露，厚度介于2.30～12.80m，平均5.38m，顶南埋深介于13.50～23.80m，平均18.64m。现场作标准贯入试验29次，表现为稍具反弹现象，实击数介31～47击，较正后击数介于20.7～34.8击，平均25.9击，标准差为3.855，变异系数为0.149，修正击数为22.0击。综合分析，推荐其地基承载力特征值：fak=350kpa，管桩桩周岩土侧阻力特征值qsin=70kpa。

 

　　3.4.2强风化。强风化花岗岩[层号6]：浅灰、灰褐色，原岩结构可辩，岩石风化迹象明显，风化裂隙很发育，岩芯以土状、半岩半土状为主，局部夹个别中风化岩块；其岩芯手辩可断，敲击易散，钻进较困难。该层厚为1.8～15.5m左右，平均6.7m。该层测试标贯19个，其击数均大于50击。推荐其地基承载力特征值：fak=900kpa，管桩桩周岩土侧阻力特征值qsin=100kpa。桩端岩土端阻力特征值qsa=5000kpa。

 

　　3.4.3中风化。中风化花岗岩[层号7]：浅灰、浅灰白色，岩芯呈碎块状；其岩石岩质竖硬，敲击声脆，钻进困难。该层埋深约20.6～42.0m；该层厚为1.8～7.4m左右，平均3.67m。推荐其地基承载力特征值：fak=1800kpa。

 

　　4施工工艺

 

　　我公司承接工程任务后，随即研究施工方案和工艺，基于地表面以下2~3米有一软弱层，适宜先进行基桩施工再开挖基坑的施工方案，这样可以节省因陷机进行的建筑垃圾回填费用和因桩机占用场地大而增加的土方开挖回填费用，送桩深度约4米左右，预留10%基桩不送桩(或少送桩)留在地面进行监测，以免及时发现浮桩现象。考虑到旁边的长塘花园以前施工的静压管桩出现过上浮现象，对于30根桩的大承台及群桩基础，为了更好地施工，防止管桩被压裂、断、采用特制的包边开口桩尖，可以增强桩尖的穿岩能力，对减少压桩的破损率非常有效。桩底内腔灌2.0米C30细石砼。

 

　　本新型桩尖是我司近年的科研成果，并已获得国家专利，是针对现有普通桩尖存在的不足，主要目的在于提供一种包边结构，其包边桩尖直径底边比桩大，该新型桩尖能有效地减少管桩与土(或砂和风化岩)间的瞬间摩擦力，或从而增强桩尖之穿透能力，随之可打(压)穿很厚的砂层及压缩性小的土(岩)层，降低打桩能耗，提高施工效率，可使桩尖能够顺利到达理想的持力层，同时减少施工过程中对桩身的损伤，能有效地减少桩机及场地的震动，降低打(压)桩时对其它建筑物及市政设施的影响，其主要原理包边结构扩大PHC管桩的入土孔口，利用管桩与土(岩)中存在收缩恢复的时间差的时效性，在减少瞬间的摩擦力增大打(压)桩的深度。

 

　　我公司为了提高包边开口桩尖的刚度，桩靴高度从300~600mm改为100mm，钢板厚度均改为22mm，这样的桩尖能较好地保护PHC管桩桩头。包边开口桩尖的“土塞”效应是桩身与管孔进土之间的内摩擦力可以提高管桩的承载力。

 

　　本工程采用600吨静力压桩机施工，终压力为4800KN，复压次数为5次。在调整施工工艺和参数时还采用如下技术措施。①最后送桩前1m采用20mm厚废旧夹板放在送桩器和桩顶上作缓冲物，把压桩能量最大地传递给管桩，防止管桩被压裂、压爆。②严格压桩施工顺序，坚持从场地中心向四周施压的原则。③调整配桩长度，桩头尽量不要停留在厚砂层及压缩性小的土(岩)层中焊接桩。④每根桩参照对应工程勘察资料，适当调整送桩长度。⑤控制打桩速率，尽量提供足够的应力消散时间。⑥采用CO2气体保护焊焊接管桩接头，防止压裂管桩焊接口。

 

　　部分大承台的监测桩在施工过程中未发现有上浮现象，隔一段时间复压后未见下沉现象；为保险起见，基桩竖向抗压静载承载力按4840KN(2.1倍)试验，检查9根桩均符合要求，证明此次施工非常成功。从此次工程的施工中，明显反映了管桩质量的重要性，施工单位是迫切希望管桩行业能规范生产。

 

　　5管桩的主要质量隐患

 

　　我国目前的管桩厂都有一系列质保体系和措施，生产出来的管桩基本上达到国标要求，但从2007年初开始，随着市场求大于供的矛盾的出现和原材料价格飞涨，一些企业为了追求利润最大化，不顾产品标准质量要求，采用非正常手段，偷工减料，降低生产成本，采用劣质原材料，生产出来的管桩产品质量低下，在施工中出现很多断桩、裂桩、打烂桩头等现象，造成很大损失，给建设工程埋下很大隐患。本着合理利用资源、节能、环保、提高产品耐久性、与国外先进标准接轨，保证管桩产品质量，促进管桩行业健康发展的精神，并使标准更具合理性和可操作性，对国家标准GB13476《先张法预应力混凝土管桩》进行修订，为管桩行业的发展奠定新的基础。

 

　　5.1管桩用端板厚度尺寸偏小。新国家标准端板材质的性能宜符合JC/T947的规定，其最小厚度应符合表中的有关规定。桩套箍材质的性能应符合GB/T700的规定。并增加表中，“端板最小厚度”。

 

　　5.2混凝土钢筋保护层厚度偏小，将影响桩基的使用寿命年限。保护层厚度新国家标准预应力混凝土保护层应符合GB50010的有关规定，其厚度不得小于40mm(外径300mm管桩的混凝土保护层厚度不得小于25mm)。

 

　　5.3原材料产品质量。预应力钢筋应采用预应力混凝土用钢棒，其质量应符合GB/T5223.3中低松驰螺旋槽钢棒的规定，且抗拉强度不小于1420MPa、规定非比例延伸强度不小于1280MPa，断后伸长率应符合GB/T5223.3-2005表3中延性35级的规定要求。选用符合国标的PC钢棒。

 

　　水泥应选用强度等级PⅡ42.5或以上质量稳定的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥其质量应符合GB175的规定，切戒用杂牌厂水泥，以免由此造成不必要的损失。

 

　　洁净砂、石集料的质量对配制高强混凝土起极其重要的作用，砂的含泥量不大于3%，且采用硬质的天然中粗砂。石子的含泥量不大于1%，且最大粒径不应大于30mm、质地坚硬、级配良好、表面粗糙的石子。

 

　　5.4模具质量。对部分有缺陷的模具应及时修补、打磨或更换处理，防止合缝漏浆和影响管桩质量。

 

　　5.5混凝土配合比。混凝土配合比设计应充分考虑到抗拉强度、砼的工作性能、塌落度损失、离心效果及脆性。

 

　　5.6外加剂掺合料。正确合理使用外加剂对提高管桩的质量、减少生产成本、提高生产效率起到事半功倍的作用。外加剂的质量应符合G138076的规定，使用高效、高性能、符合蒸养的产品，严禁使用氯盐类外加剂。

 

　　掺合料宜采用砂粉、矿渣微粉、粉煤灰等，砂粉的质量应符合JC/T905中的有关规定，矿渣微粉的质量宜符合GB/T18046中的S95的有关规定，粉煤灰的质量宜符合GB/T1596中Ⅱ级F类的有关规定。

 

　　5.7应力张拉。预应力张拉是保证管桩质量的重要环节，考虑到预应力损失在20%左右，B级以上PHC管桩预应力损失更大一些，PC钢棒的有效预应力张拉值应为1420×0.7MPa×0.96这一控制区内。这样能使管桩的抗弯性能好，也不容易在施工中出现断桩现象。

 

　　5.8养护时间。PHC混凝土管桩的强度是蒸养出来的，为节约成本，保证管桩强度，应尽量缩短管桩在高压釜出釜入釜时间，有效利用蒸压釜本身的余热。较为合理的蒸压养护时间为，升温2小时，恒温恒压为6小时(178℃和0.95MPa)，降温为2小时，总时间为10小时。

 

　　6新广东省桩基础技术规程的改进

 

　　新广东省《锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程》及正在修编的《静压预制桩基础技术规程》比以前提出了更高的要求，主要表现在：

 

　　6.1混凝土保护层加大，不得小于40mm(300管桩不得小于25mm)，与国际接轨。

 

　　6.2管桩的钢筋桩端加密区长度加大，一律为2000mm，螺旋筋间距减少，非加密区间规定为80mm.

 

　　6.3对桩尖作了明确的制作、选用规定：一般选用封口型桩尖。

 

　　6.4管桩的选用作了规定：抗震烈度设防8度地区、工程地质复杂地区、设计为甲级的管桩基础、地下水有腐蚀的地区、抗拔桩均选用AB型或B型、C型的管桩。

 

　　6.5基桩在遇水易软化的风化岩层中应对措施：设计单桩承载力特征值比正常值减少30%左右。桩底内壁封2.0m的C30细石砼。送桩深度不宜太深，以便必要时复(压)打。

 

　　6.6地质条件的桩基础应预留10%基桩进行监测，防止管桩上浮及采取补救措施。

 

　　以上的改进大大有利于保证工程的质量，管桩的使用更规范，使管桩行业更良性发展。

 

　　参考文献

 

　　103SG409.预应力混凝土管桩

 

　　2GB13476-2008.先张法预应力混凝土管桩.送审稿

 

　　3日本工业标准JISA5337-95.先张法离心成型高强混凝土管桩

 

　　4徐醒华.我国管桩的生产.应用和发展.建筑技术，2006(3)

 

　　5徐醒华.高强预应力混凝土管桩设计和施工中的若干技术问题.广东土木与建筑，2004(1)

 

　　6徐醒华等.PHC管桩在韶关岩溶地区的应用.建筑施工，2006.28(12)

 

　　7徐醒华等.新型包边棱锥形桩尖在广东地区工程中的应用.岩土工程界，2007.10(1)

 

　　[东莞市桦业土木基础工程有限公司专利桩尖.专利号：ZL200820043052.7和ZL200830046132.3]