摘要：本文以成都某项目预应力管桩施工为例，介绍预应力管桩在复杂地形中施工需注意的问题及施工时的一些探索。
关键词：锤击、贯入度、长螺旋引孔、桩基检测、桩尖
前言：当前，预应力管桩具有桩身耐打、单桩承载力较高，对持力层起伏变化大的地质条件适应性强的特点，且成桩长度不受施工机械的限制，其工厂化流水线生产，桩身质量好，品质统一，施工速度及成桩后待检测时间短，没有泥浆影响，不存在环境污染问题；但实际施工中却还是存在很多问题，特别对于复杂地形，沉桩难度大等情况，本文通过实例对施工中出现的问题进行分析对比，探索出适合该工程或同类工程预应力管桩施工的施工措施。
1 工程概况
成都市双流区某工业厂房项目，总建筑面积63747 平方米，无地下室，地上3-4层，共计预应力管桩1200根左右，工程采用国家建筑标准设计图集《预应力混凝土管桩》(10G409)中的预应力混凝土管桩，具体采用的桩型为 PHC 500 AB 125,桩长约为11m~19m；工程采用ZJ1、ZJ2两种编号，ZJ1单桩承载力特征值为1050，持力层为（4-2）中风化泥岩层，桩端进入持力层最小深度为500mm；ZJ2单桩承载力特征值为1600，持力层为（3-2）黏土质卵石层，桩端进入持力层最小深度为5000mm；
2 工程地质情况
2.1 地基土的组成、分布及性质
岩土层的特征描述如下：
①素填土：场地内揭露厚度0.4～14.1m，变化较大，该层土为新近堆积土，堆填时间小于1年，欠固结。
②1可塑黏土：底部含少量卵石，原沟谷区一般含较多砂粒，局部底部含少量卵石。该层主要分布于原地势低洼地带，土层厚度0.5～3.8m；
②2硬塑黏土：该层主要分布于原地势较高地段，厚度0.6～3.4m。
③1黏土质卵石：卵石粒径一般20～60mm，最大粒径大于110mm，卵砾石含量约50%～55%，室内颗分试验结果多为含黏性土砾砂、圆砾，该层厚度0.6～4.5m；
③2黏土质卵石：卵石粒径一般30～120mm，局部含漂石，最大粒径大于200mm，卵砾石含量约55%～75%，室内颗分试验结果多为圆砾及卵石，该层厚度1.1～23.0m。
强风化泥岩④1：岩芯长度一般5～15cm，用手可折断。该层厚0.5～4.8m。
中风化泥岩④2：钻探取芯多为10～30cm长柱状，层顶面埋深15.0～30.2m。
3 桩锤的选定对沉桩的影响
如何正确选择合适的的桩锤至关重要，桩锤应根据工程地质条件、桩身轴心受压承载力设计值、桩的规格及入土深度等因素选用，选用时应遵循重锤低击的原则，因设计未给出桩锤型号，桩锤的选定依据10G409《预应力混凝土管桩图集》，根据规范要求工程40#～62#柴油锤均可满足沉桩要求；因成都市场大部分为柴油锤为50#、62#，工程两种型号柴油锤相同条件及总锤击数控制在2500击情况下进行试桩，两种型号柴油锤在地形沉桩难易程度及沉桩深度无明显差别，可见两种型号柴油锤均可使用，平均冲程控制在1.8m。
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4 桩尖的选择对沉桩的影响
按照规范要求选择适合工程地质条件的桩尖是一个不容忽视的环节，目前预应力管桩施工桩尖选型有四种情况，分别为无桩尖、十字钢桩尖、开口钢桩尖、锥型钢桩尖；根据成都地区锤击预应力管桩施工经验结合工程土质分析，工程无桩尖沉桩很难穿过黏土质卵石层及中分化泥岩，不适合现场使用，造成桩头破损风险极大，基本不考虑；而黏土质卵石层存在直径较大的漂石，锥型钢桩尖易造成桩身偏位，风险极大，不建议使用；现场试桩采用十字钢桩尖及开口钢桩尖同时使用，两种桩尖沉桩施工无明显差别，开口型桩尖沉桩后桩身下部2/3-1/2桩长内腔被土体塞住，从土体闭塞情况来看，承载力不会下降，十字型钢桩尖内腔一目了然，桩身质量及桩长可通过目测检查，这是其他桩尖没有的，且十字型桩尖加工容易，价格便宜，破岩层能力强，整个成都市90%以上采用十字型桩尖；故工程选用十字型桩尖。
5 贯入度的确定
单桩承载力确定以后，如何确定收锤标准是管桩承载力达到设计要求的关键。
设计要求工程桩施工时，应以贯入度控制为主，桩端标高为辅。若出现桩端标高已达到设计要求，但控制贯入度还没达到控制贯入度，的情况，应继续锤击，直到控制贯入度达到为止；若出现贯入度达到控制贯入度，桩端标高未达到设计要求的情况，应继续锤击3阵，并按每阵10击的贯入度不应大于控制贯入度确认。工程施工前，应组织五方责任主体进行工程桩试桩，确定最后三阵贯入度即收锤标准，并签字确认打桩执行书，确定最后3阵每阵10击贯入度不大于30mm，满足规范要求。
6 挤土效应的消除
挤土效应是预应力管桩施工中会遇到现象，可能造成近邻已压入的桩产生上浮，桩端被“悬空”，使桩的承载力达不到设计要求；也会造成桩位偏移和桩身翘曲折断等质量事故。解决管桩施工中的挤土效应是工程能否正常施工的关键。工程在试桩过程中，在第一根轴线沉桩时，发现周围表层土体已隆起大约200mm左右，连续施工一个多桩承台，发现一个承台后续施工的管桩沉桩越来越困难，有效桩长后一根较前一根缩短1m左右，且表层土体隆起越发严重;改变沉桩顺序，静置7天等待土体应力消散重新复打，仍无法沉桩；采用跳打方式进行施工，效果也不明显；通过对现场土质结合地勘报告进行分析发现，确定为因黏土卵石层中部存在一层3m厚卵石粒径较大且密实的硬夹层，管桩若穿越此层后续锤击较为容易，但施工效率极低，且易造成桩身破坏。为消除挤土效应及管桩顺利穿越硬夹层，采用长螺旋预引孔技术，引孔深度为桩长的1/3～1/2,引孔直径比管桩桩径小于50mm。采用预引孔技术后，挤土效应明显减弱，且沉桩顺利进行。
7 锤击沉桩要点
7.1加强管桩的进场检查验收工作。管桩使用前应进行全数的外观检查（桩身裂缝、端板的外观）。管桩的吊运应轻吊轻放，避免激烈碰撞，进场的管桩应分类（长、短）堆放整齐，垫木宜用耐压的枕木，不得用有棱角的金属构件替代。
7.2第一节桩入土垂直度偏差应控制在0.5％内，桩身垂直度偏差小于1％。
7.3桩帽和送桩器与管桩周围间隙应为5mm-10mm，桩锤与桩帽，桩帽或送桩器与桩顶之间应加设弹性衬垫，衬垫厚度应均匀且经锤击压实后厚度不宜小于120mm；在打桩期间应经常检查，及时更换与补充。
7.4打桩顺序要求应符合下列规定：
1）对于密集桩群，自中间向两个方向或四周对称施打；
2） 当一侧毗邻建筑物时，由毗邻建筑物处向另一方向施打；
3） 根据基础的设计标高，宜先深后浅；
4） 根据桩的规格，宜先大后小，先长后短
7.5接桩时，其入土部分的管桩的桩头宜高出地面0.5m-1.0m，接桩时上下节桩段应保持顺直，错位偏差不大于2mm；采用焊接连接时，焊接前应先确认管桩接头质量合格，先坡口圆圈上对称电焊4-6个点，待上下桩节固定后，拆除导向箍再分层对称施焊；内层焊渣必须清理干净后方可施焊外一层，焊缝应饱满，连续，且根部必须焊透。
8 桩基检测
工程桩基设计为丙级，根据《四川省建筑地基基础检测技术规程》(DBJ51-T014-2013)要求，桩身完整性检测应采用低应变法，抽检数量应不少于总桩数的20%，且不少于 10 根，每个承台不得少于 1 根；单桩竖向承载力检测应抽取总桩数的 5%且不少于 5 根进行高应变动力检测。结合现场地形的特殊性，桩身完整性采用低应变全数进行检测，单桩承载力检测在抽取5%且不少于5根基础上扩大检测，主要扩大检测的桩基为前期未引孔，因挤土效应造成沉桩困难的桩基。
9 结语
施工过程中对桩尖、桩锤、贯入度、预引孔及锤击合理选择及过程质量控制，且进行了大量试验，工程预应力管桩施工得以在既定目标工期内完成了所有沉桩工作，通过第三方检测单位出具的报告显示，单桩承载力全部满足要求，桩身完整性检测全部满足规范要求。
参考文献
【1】10G409，预应力混凝土管桩图集【S】.北京：中国计划出版社，2010
【2】黎建波. 预应力混凝土管桩锤击法施工技术浅析【J】. 四川建材：2013，39卷（第一期）
【3】曾波 苏宝国 强卫. 预应力管桩在不适宜的工程地质条件下的施工技术措施【J】. 建筑技术开发：2002年09期
论文作者:杨曦,鄢家富,李林
论文发表刊物:《防护工程》2018年第28期
论文发表时间:2018/12/21
标签：预应力论文; 管桩论文; 承载力论文; 卵石论文; 工程论文; 黏土论文; 粒径论文; 《防护工程》2018年第28期论文;