引言

 

　　高强预应力混凝土管桩(以下称PHC桩)是近年来兴起的一种新桩型，已在高层建筑基础设计中得到普遍应用，尤其在沿海地区得到了较为广泛的应用，比如上海、江浙、福建、广州、吉林等地区技术较为成熟。PHC管桩可以分为后张法预应力管桩和先张法预应力管桩。后张法主要用于海口、港口、码头等；而先张法主要用于陆地上；先张法预应力管桩是采用先张法预应力工艺和离心成型法制成的一种空心圆筒体，细长混凝土预制构件，主要由圆筒形桩身，端头板和钢套箍等组成。PHC管桩的混凝土强度等级不得低于C80，脱模后要进行高压蒸养，约10个大气压，180℃的蒸汽养护，从成型到使用的时间只需3、4天。

 

　　在我国国内沉桩的方法有多种，就其主要的有重锤法、静压法及震动法。由于重锤法施工过程中采用的柴油锤震动时噪音大，为了适应市区施工的需要，近几年来我国开发了大吨位（5000KN、6000KN、8000KN）的静力压桩机施压PHC管桩，随着施工工艺的完善，大大推动了预应力管桩的应用和发展。而今，静压PHC管桩也逐渐被引进山西省太原市。

 

　　一、静压PHC管桩的优点

 

　　实践证明，PHC预应力混凝土管桩的优点如下：

 

　　(1)单桩承载力高。

 

　　PHC管桩的预应力混凝土强度等级大于C80，可打入密实的砂层及强风化岩层，当桩尖被打入砂层或岩层时，原始状态的改变使桩端承载力提80%--100%，所以管桩承载设计值比其他桩要高。

 

　　(2)施工速度快，建设周期短。

 

　　如果场地许可，一台桩机可压入300米左右的管桩，每个台班至少可打入7—8根桩，可完成20000KN以上承载力的桩基工程。在普通地质情况下，2-3min可压入10米长一根管桩。沉桩完毕后，桩体的承载力可达最终承载力的80%以上。

 

　　(3)施工环境污染少。

 

　　静压法沉桩采用电力液压驱动操作，不会产生因震动而引起的噪声污染；另外送桩时是缓慢匀速压入，对周边土体的影响较小；再者，管桩是成品，没有组成混凝土材料对环境的污染。

 

　　(4）适应性强，可冬季施工。

 

　　PHC管桩具有良好的穿透力，遇到特殊土质时如软硬不均时，静压沉桩优于重锤沉桩。静压PHC管桩采用的静压桩机的耐寒性决定了其满足冬季施工的要求，在零下二十多度下可以正常施工，质量不受任何影响，效率略有下降，从而达到缩短施工周期，降低造价的目的。

 

　　(5）成桩质量较可靠。

 

　　由于PHC管桩采用的材料是高强预应力混凝土，管桩质量较可靠。静压PHC管桩采用静压桩机进行沉桩时，压桩力可通过压力表控制，从而对桩体的承载力的控制精确度较高。另外，沉桩时匀速缓慢的进行，对桩身的冲击力小，施工质量容易保证。

 

　　二、典型案例

 

　　（一）工程概况

 

　　太原市体育中心体育馆位于山西省太原市新晋祠路东侧，晋源区金胜乡西寨村和木厂头村之间。工程的地基处理设计采用静压PHC管桩，桩顶铺设碎石垫层和混凝土板。

 

　　地质勘察报告表明，该场地为中度腐蚀，地下水对混凝土具中等腐蚀性，对钢筋具弱腐蚀性，设计要求对地下水进行处理。

 

　　本工程PHC管桩为摩擦端承桩，桩数为356根，桩径为500mm，壁厚为125mm，桩端要求穿透5.2粉土层置于6粉细砂层顶面，桩长约为28m。

 

　　PHC管桩采用静压法，选用ZYJ600B型液压静力压桩机，沉桩控制以贯入度为主，桩长为辅。设计要求的桩基承载力见下表：

 

　　（二）施工工序

 

　　拟建工程在施工前广泛搜集其他地区管桩的施工经验，结合本工程地质资料及复勘核查报告等有关资料，制定了全施工工艺和质量保障措施，以完善压桩的施工工艺。

 

　　静压PHC管桩的施工，一般都采取分段压入，逐段接长的方法。本工程的施工工艺流程如下图：

 

　　（三）施工过程中的质量控制要点：

 

　　1.桩的起吊和运输。管桩的强度需达到设计强度的100%方可起吊。桩在吊运过程中应减少碰撞，无大震动，避免桩身不受损伤。

 

　　2.在压桩前，必须先进行试桩。试桩的数量不得少于3根，以确定打桩的各种参数，并校验打桩设备和施工工艺及所采用的技术措施，使其符合设计要求，确定压桩标准。

 

　　3.桩的定位。标高控制点宜布置不受沉桩影响的地方，在远离场地20米以外。并在每次测量桩位前依据控制点复核桩位控制点和桩位的变化情况，并作修正。然后按设计要求测设桩位，每个桩位用竹片、短钢筋或铁钉打入土内，并涂上醒目的标志，并在四周撒上白石粉。

 

　　4.现场检查桩机是否安装调试好，是否会产生沉机、走位现象。

 

　　5.喂桩时，管桩桩身模板合缝位置应避开夹桩钳口的正面位置；

 

　　6.插桩时，当插入地面0.5～1.0m时，应调整桩的垂直度，垂直偏差应小于0.5%；确认桩的垂直度符合要求后，继续压桩；配桩时，应根据地质报告数据调整桩长：当桩长设计值为-26m至-28m，而实际桩长约为36m，使用时可选用11+15、13+13、14+12等参数，尽量使统一承台桩接头错开位置。

 

　　7.压桩过程中，施工人员应利用桩机驾驶室现地面垂成90°的侧面观察，调整好桩身的垂直度。桩身垂直度偏差大于1%时，应立即找出原因并设法纠正。绝不允许用桩机拖桩达到调整桩位和垂直度的目的，以免影响桩的质量。当桩尖进入较硬土层后，严禁用移动机架等方法强行纠编；另外，还应经常注意观察桩身混凝土的完整性，一旦发现桩身裂缝，应立即停机，采取措施进行解决。

 

　　8.压桩过程。压桩时，主机操作员要及时、准确地记录已完成的桩点标高，并及时测量。待压桩全面完成后，再进行复测，两次测量的差值应控制在20mm以内，反之，必须复压。

 

　　9.沉桩过程。沉桩的过程应根据地质材料和施工图纸进行控制，沉桩的速速不易过快。桩底焊接的10mm厚、直径为500mm（与管桩直径相同）的Q235钢板，在压桩过程中受力均匀，不会使桩身产生局部应力，能保证顺利沉桩。

 

　　10.管桩对接。管桩对接前，应用钢刷将桩的上下端钢板位置清刷干净，等上下节垂直后放了焊接。按照焊接规范要求施焊，待焊缝冷却后，在焊缝接口处刷一道沥青漆，然后再涂一道硫磺胶泥，确保此防腐工作完成后才能继续施压。

 

　　11.送桩。当桩顶被压至接近地面需要送桩时，应测出桩的送桩深度并检查桩头质量，确认后立即送桩，压、送作业应连续进行。

 

　　12.压桩终压力值的按设计桩基承载力特征值的2倍取（3400KN）；如果土层较硬，可适当增加压桩力，最大可取特征值的3倍（5100KN），但不得大于桩身极限承载力值。

 

　　13.截桩。一根桩静压完成后，若有露出地面或未能送到设计桩顶标高的桩段时，必须用截桩机在桩机移位前截割，严禁利用压桩机行走推力强行将桩扳断；严禁用大锤横向敲击、冲撞。

 

　　（四）尺寸的验收标准：

 

　　2.预应力筋和螺旋筋的混凝土保护层应分别不小于25mm和20mm。

 

　　（五）施工中可能遇到的问题

 

　　1.沉桩过程中，桩无法穿透软弱土层下的硬夹层；桩身突然倾斜、跑位；土中桩身出现硼裂声等异常现象；

 

　　2.压力表读数骤变或其值与地质报告中的值不相符；

 

　　3.实际桩长与设计桩长相差较大；

 

　　4.桩身混凝土出现裂缝或破碎；

 

　　5.桩头混凝土剥落、破裂；

 

　　6.夹具机构打滑；

 

　　7.地面明显隆起、附近房屋及市政设施开裂受损；

 

　　8.邻桩上浮或桩头位移；

 

　　（六）防止措施：

 

　　1.当桩尖遇到硬土层或砂层而发生沉桩阻力突然增大时，可采取忽停忽压的冲击施压法，使桩缓慢下沉直至穿透硬土或砂层。当遇到持力层岩面起伏较大时，可采用调整静压力或反复施压法使桩尖逐渐进入岩层内，然后再加大静压力，这样就可以避免桩头侧向受力较大而发生断桩现象。沉桩过程中除接桩停留外宜连续施压，接桩停留时间也不宜大于30min。

 

　　2.沉桩过程中，如果压力值突然下降或其与地质报告中不符，可能是断桩。可通过吊线垂丈量桩长或吊低压照明灯直接观察来判断是否断桩。沉桩过程中如有断桩、桩身混凝土出现裂缝、地面隆起、邻桩上浮或压桩至设计桩长但仍未达到收桩的终压值要求，或终压值满足收桩要求但桩长不能达到设计要求时，应与设计、地质等有关单位人员联系，分析原因采取相应措施处理后方可继续静压。

 

　　3.沉桩过程中如有断桩、桩身混凝土出现裂缝、地面隆起、邻桩上浮或压桩至设计桩长但仍未达到收桩的终压值要求，或终压值满足收桩要求但桩长不能达到设计要求时，应与设计、地质等有关单位人员联系，分析原因采取相应措施处理后方可继续压桩。压桩时如遇地下障碍物，可根据其深度分别采用除障、引孔、避让等措施。

 

　　4.在沉桩过程中，邻桩上浮或桩头位移。预防措施：①施工前应对桩位下的障碍物进行清理，对桩构件要进行检查，发现桩身弯曲超过规定或桩尖不在桩纵轴线上的不宜使用：②在稳桩过程中，如发现桩不垂直应及时纠正，接桩时要保证上下两节桩在同一轴线上，接头处应严格按照规程操作；③采用井点降水、砂井和盲沟等处应严格按照规程操作；④采用井点降水、砂井和盲沟等降水或排水措施；⑤沉桩期间不得开挖基坑，需要沉桩完毕后相隔适当时间方可开挖，相隔时间应视具体地质情况、基坑开挖深度、面积、桩的密集程度及孔隙水压力消散情况来确实。

 

　　本工程在对地基施工前，对静压PHC管桩的施工制定了详细的施工组织计划，使得施工进展比较顺利。实践证明，采用PHC管桩，应从工程及地质的实际情况出发，综合分析全面比较，制订科学的施工技术方案，并切实认真地实施，方可取得预期的效果。

 

　　三、结语

 

　　尽管静压PHC管桩在我省太原地区使用时间不长，施工中还存在需要解决的施工问题，但其环保、施工周期短、经济实用、施工方便、桩承载力高等特点，已成为深基础工程发张的一种趋势。另外，静压PHC管桩适宜以粘土层、砂层、强风化岩层或风化残积土层厚的地层作为持力层。随着预应力管桩技术的不断推广应用和发展，目前，静压PHC管桩不论是从设计经验还是施工经验，以及人们对静压PHC管桩理论的不断积累，静压PHC管桩的技术平水都在逐渐趋于成熟化，有广阔的发展前景。

 

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