近几十年来，我国公路桥梁建设取得了巨大成就，桥梁设计和施工水平已达到或接近国际先进水平，特别是桥梁基础的设计和施工在近几年得到了很大的发展，PHC桩由于其技术性能好、综合经济指标佳、施工文明等优点在桥梁、港口码头、工业与民用建筑等工程基础建设中得到了迅猛的发展与应用。

 

　　1、简介

 

　　高强预应力混凝土管桩(简称PHC桩)是上世纪八十年代我国引进日本、美国等发达国家的先进生产技术而研究开发的一种新型预制桩，是专业工厂里采用先张法预应力和离心成型工艺，经过蒸压养护而制成的一种空心圆筒体的等截面构件，通过锤击或静压的方法沉入地下作为建(构)筑物的基础。PHC管桩混凝土强度等级不应低于C80。经过近十几年的实践发展，PHC管桩作为高强混凝土水泥制品在我国生产制造已经非常成熟，其产品工艺技术与机械设备装备水平先进设计、施工与检测方法也日臻完善。

 

　　2、PHG管桩优点

 

　　(1)单桩承载力高：由于采用精心设计的混凝土配合比并使用超塑化剂，加之应用了高速离心成型工艺和二次湿热养护工艺，PHC桩混凝土抗压强度大于C80，因此单桩容许承载力高，单位承载力造价低。

 

　　(2)对不同地质条件和不同沉桩施工工艺的适用性好：PHC桩可采用钻孔插桩、中掘法、半中掘法等不同沉桩工艺或通过锤击、静压的方法施工，可根据设计要求和试桩情况选用不同长度和规格的单节灵活配桩，现场焊接，最大限度地减少截桩量。若使用开口桩尖，沉桩过程中内腔可进土约2／5桩长，大大减小了挤土效应，减轻了对周围建筑物的挤压作用。

 

　　(2)抗弯、抗拉性能好：由于管桩桩身混凝土强度高，加上使用了高强度、低松驰率的预应力专用钢筋。使桩身具有较高的有效预压力(3-8MPa)，因此PHC管桩具有相当大的抗弯和抗拉能力。

 

　　(4)应用范围广：工厂生产、商品供应，可以有不同的规格，长度供选择，设计选用范围广，容易布桩，对桩端持力层起伏变化大的地质条件适应性强。

 

　　(5)耐久性好：由于采用了高速离心成型工艺(离心加速度高达30-35g，g为重力加速度)和高温高压(压力1MPa；温度180℃)蒸汽养护，因此桩身混凝土密实性好(混凝土容重为26kN／m3左右)。其抗渗性、抗硫酸盐腐蚀性、耐碳化性均优于普通混凝土。

 

　　(6)质量稳定可靠：由于采用工厂预制的生产方式，可利用先进的工艺和设备，产品质量容易控制。

 

　　(7)施工速度快，工期短：PHC桩在工厂商品化生产。能按施工要求及时供桩，施工前期准备时间短，一般能缩短工期1-2月。

 

　　(8)施工现场文明：施工现场无砂石、水泥，无泥浆污染，对施工现场狭窄的工程特别有利。

 

　　(9)经过调查发现，PHC管桩在抗震方面具有明显优势，因此，目前日本桩基础普遍使用PHC管桩。

 

　　(10)PHC桩为中空圆筒体细长混凝土预制件，桩身耗材较低、单桩造价低。

 

　　3、PHC桩施工的问题与应对方法

 

　　3.1桩机施工终止条件：对纯摩擦桩，终止条件应以设计桩长为主要控制条件。实际施工中，当桩长已达设计要求，而贯入度仍较大时，应继续锤击，使贯入度接近控制贯入度。当贯入度已达控制贯入度，而桩长未达到设计要求时，应继续锤击100ram左右(或锤击30-50击)，如无异常变化时，即可停锤，或桩进入持力层且最后三次贯入阻力达1.8-2.O倍单桩设计承载力而累积下沉≤10mm时为停压控制标准。

 

　　3.2沉桩困难，达不到设计标高

 

　　3.2.1主要原因分析：

 

　　1.压桩设备桩选型不合理，设备吨位小，能量不足。

 

　　2.忽略了桩距过密或压顺序不当，人为形成“封闭”桩，使地基土挤密，强度增加。

 

　　3.没有详细分析地质资料，忽略了浅层杂填土层中的障碍物及中间硬夹层、透镜体等的存在等情况。

 

　　4.桩的接头较多且焊接质量不好或桩端停在硬夹层中进行接桩。

 

　　5.压桩过程中设备突然出现故障，排除时间过长；或中途突然停电。

 

　　6.压桩时中途停歇时间过长。

 

　　7.桩身强度不足，沉桩过程中桩顶、桩身或桩尖破损，被迫停压。

 

　　8.桩就位插入倾斜过大，引起沉桩困难，甚至与邻桩相撞。

 

　　3.2.2相应预防措施：

 

　　1.配备合适压桩设备，保证设备有足够压人能力。

 

　　2.制定合理的压桩顺序及流程，严禁形成“封闭”桩。

 

　　3.分析地质资料，清除浅层障碍物。配足压重，确保桩能压穿土层中的硬夹层、透镜体等。

 

　　4.合理选择桩的搭配，避免在砂质粉土、砂土等硬土层中焊接桩，采用3－4台焊机同时对称焊接，尽量缩短焊接时间，使桩被快速连续压。

 

　　5.进场前对设备进行大修保养，施工时进行例行检修，确保压桩施工时设备正常运行。避开停电时间施工。

 

　　6.一根桩应连续压入，严禁中途停歇。

 

　　7.严把制桩各个环节质量关，加强进场桩的质量验收，保证桩的质量满足设计要求。

 

　　8.桩就位插入时如倾斜过大应将桩拔出，待清除障碍物后再重新插入，确保压入桩的垂直度。

 

　　3.3桩体破损，影响桩的继续下沉

 

　　3.3.1主要原因分析

 

　　1.由于制桩质量不良或运输堆放过程中支点位置不准确。

 

　　2.吊桩时，吊点位置不准确、吊索过短，以及吊桩操作不当。

 

　　3.压桩时，桩头强度不足或桩头不平整、送桩杆与桩不同心等所引起的施工偏压，成局部应力集中。

 

　　4.送桩阶段压入力过大超过桩头强度，送桩尺寸过大或倾斜所引起的施工偏压。

 

　　5.桩尖强度不足，地下障碍物或孤块石冲撞等。

 

　　6.压桩时桩体强度不足，桩单节长度较长且桩尖进入硬夹层。桩顶冲击力过大，桩突然下沉，施工偏压，强力进行偏位矫正，桩的细长比过大，接桩质量不良，桩距较小且桩布较密。

 

　　3.3.2相应预防措施

 

　　1.桩身砼强度达到设计值70％方可起吊脱模，达到100％方可施工。运桩时，桩体强度应满足设计施工要求，支点位置正确，上下支点应对齐。

 

　　2.吊桩时，桩体强度应满足设计施工要求，支点位置正确，起吊均匀平稳，水平吊运采取两点吊，吊点距桩端0.207L。单点起吊时吊点距桩端0.293L(L为桩长)。起吊过程中应防止桩体晃动或其它物体碰撞。

 

　　3.使用同桩径的送桩杆，保持压头、送桩杆、桩体在同一轴线上，避免施工偏压。

 

　　4.确保桩的养护期，提高砼强度等级以增强桩体强度。桩头设置钢帽、桩尖设置钢桩靴等。

 

　　5.根据地基土性和布桩情况，确定合理的压桩顺序。

 

　　6.保证接头质量，用楔型垫铁填实接头间隙。提高桩的就位和压人精度，避免强力矫正。压入时应保证一根桩连续压人严禁中途停歇。

 

　　3.4桩偏移或倾斜过大

 

　　3.4.1主要原因分析

 

　　1.压桩机大身(平台)没有调平。

 

　　2.压桩机立柱和大身(平台)不垂直。

 

　　3.就位插入时精度不足

 

　　4.相邻送桩孔的影响。

 

　　3.4.2相应预防措施

 

　　1.压桩施工时一定要用顶升油缸将桩机大身(平台)调平。

 

　　2.压桩施工前应将立柱和大身(平台)调至垂直满足要求。

 

　　3.桩插入时对中误差控制在10mm，并用两台经纬仪在互相垂直的两个方向校正其垂直度。

 

　　4.送桩孔应及时回填。

 

　　4、实验检测

 

　　4.1低应变检测

 

　　采用基桩反射波法检验桩身结构完整性，其基本原理是：通过在桩顶施加激振信号产生应力波，该应力波沿桩身传播过程中，遇到不连续界面(如蜂窝、夹泥、断裂、孔洞等缺陷)和桩底面时，将产生反射波的传播时间、幅值和波形特征，就能判断桩的完整性。

 

　　4.2高应变检测

 

　　高应变动测法是用重锤冲击桩顶，使桩周土产生一定的相对位移，实测桩顶的力和速度的时程曲线，通过应力波理论分析得到桩土体系有关性状，用以判断单桩承载力和桩身质量。

 

　　4.3静荷载试验

 

　　通过竖向抗压静荷载试验和竖向抗拔静荷载试验，确定PHC桩竖向抗压和抗拔承载力。

 

　　5、结语

 

　　经过近十几年的实践发展，PHC管桩的设计、施工与检测方法日臻完善，PHC桩技术性能好，综合经济指标佳，施工文明、便捷、速度快，在基础建设中得到了迅猛发展与应用，受到越来越多的设计人员和建设单位的欢迎。相信在未来几年内，在桥梁基础工程建设中将会更为广泛得到应用和推广，特别是在中、小桥、人行天桥及城市立交桥、高架桥基础中的应用前景广阔，值得推荐。