梁祥有
身份证号码：44010519820503XXXX
摘要：PHC管桩施工需结合工程地质、水文情况、施工经验选择合适的沉桩工艺，如选择不当会导致管桩偏斜、吊桩、断桩等问题，本文分析工法优劣性
关键词：管桩；静压；锤击；植桩
PHC管桩简介：
预应力混凝土管桩直径选型为400、500、600的A型及AB型、长细比不宜过1/50。PHC管桩基础与其它桩基础相比，具有强度高，施工快，质量好等优点，目前被广泛应用的建筑业，特别在广东地区多用于桩基础工程或支护结构工程，作为管桩基础的房屋可高达33层，通过本文，主要介绍几种沉桩工艺技术，并对每种沉桩的方式进行分析比较。
工程概况
佛山市富丰广场位于南海区，项目占地面积约162840 m2，建筑面积825636.80 m2，本场地地基土由人工填土层（Qml）、第四系冲积层（Qal）组成，基底岩石为白垩系上统三水组（K2ss）风化基岩。其工程地质综合剖面共分主层9层［（1）～（9）］，再将夹层分1个亚层[（4-1）粘土夹层]，PHC桩径为φ500 AB型，强度 C80，配桩节长分别为7、8、9、10、11、12、13m，成桩深度20-30 m，桩端持力层均为强风化石灰岩。施工同时使用静压、锤击、植桩法工艺。
1.施工工艺流程
1.1锤击法：
场地平整→桩位放线→桩机就位→吊起、喂桩→调整桩垂直度→施打→接桩→再施打→送桩→收锤→截桩。
1.2 静压法
场地平整→测量定位→压机就位→吊桩、插桩→调直桩身→静压沉桩→接桩→再静压沉桩→送桩→终止压桩→验收。
1.3植桩法
场地加固、平整→测定桩位→螺旋钻机就位→稳定钻杆→校正垂直度→钻孔取土→成孔验收→压机就位→吊桩、插桩→调直桩身→植桩→接桩焊接→送桩→终止压机→封桩底→回填桩孔。
2.施工工艺技术
2.1锤击柱工艺技术
锤击桩原理是桩锤的通过气缸里点火做功，产生重锤高程的冲击力，克服桩的自重及侧壁摩阻力和桩端土层的阻力，将预制管桩沉至设计要求的持力层，常见采用筒式柴油锤设备。
2.1.1测量定位
放线测量，根据规划局提供的施工控制点，在现场建立方格网，根据轴线测设每个桩心点，桩心点可打入30 cm的钢筋或木桩等方法标识好，注明桩的编号并做好现场保护。
2.1.2吊桩、调直
管桩配桩时，先长节后短节，由卷扬机起吊，用缆风绳绑扎在桩身，起重就位后，缓慢拖拉至桩机放下，吊起把桩头套入桩帽，校正垂直度，桩尖插入桩位时垂直度偏差不大于0.5%，不能满足时，应拔出重新定位。桩帽与桩接触面应平整，与桩身同一直线上，桩顶放设弹性垫层，以避免破坏桩头。
2.1.3锤击沉桩
头节桩开始施打时，锤击落距宜短，约1 m-1.5 m，打入正常深度，采用不挂挡位的自重锤施打，正常节段应重锤低击，低提重打，锤击落距宜可调为1.5 m-1.8 m。
接桩，第一节桩顶离地面约0.5 m时停止施打，起吊第二节桩，操作同第一节桩一样，上下节桩始终保持中心轴线，错位不得大于5 mm，清理接桩面，接桩缝不大于2 mm。
2.1.4焊接
采用端板焊接连接，端板坡口上的污物清理干净，必须使用电焊条打低，保证焊透，焊接处坡口槽，分三层对称环缝焊接，控制电流和施焊质量，防止变形。
焊缝时，为防止接桩偏斜，应配置两名焊工对称作业，每层焊接厚度均匀，清除焊渣再接上一层，坡口应满焊，厚度宜高出坡口1 mm，焊缝不应存在气孔，夹渣等质量缺陷。焊接好的桩接头应自然冷却至正常环境温度，方可继续锤击施打，确保完整性，当图纸说明没有明确时，按规范要求自然冷却时间应在8分钟以上，禁止采用水冷却或焊好即打。
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2.1.5收锤，验收
以桩端标高作控制标准的摩擦桩，以控制设计标高为主，贯入度为辅进行终锤验收，相反，桩端设计标高在强风化岩层时的端承桩，以控制设计标高为辅，贯入度为主进行收锤验收。
收锤的标准符合设计要求，减少桩破损、疲劳，保证沉桩质量，一般情况下，端承桩的桩端标高已达到设计标高要求，但贯入度未达到设计值要求时，应继续施打，最后贯入度应少于20 mm/10击，连续30击施打应小于60 mm，桩端持力层为强风化岩层，最后贯入度可适当调为少于15 mm/10击，连续30击施打宜小于45 mm。
2.1.6送桩
送桩过程时，送桩的中心线与桩身保持一致，桩顶若不平，可加厚垫层，采用专用的送桩器，禁止采用管桩代替送桩器，对于端承桩，送桩的土层深度不宜过大，否则桩头容易打碎，送桩施打至送桩结束应连续进行，不得中途停止，防止土的凝固力增加，造成沉桩因难。
2.2静压桩工艺技术
静压桩由桩机上的配重作反力，克服桩周边的土侧摩阻力和桩端阻力，将桩体静压下沉于土中，施工时低噪声、无污染，满足文明施工要求，对周边构建物、设施影向不大，施工场地对支承设备的地面要求较高，在软土地层施工时，需铺路加固地面，静压桩不宜在地下有障碍物或孤石较多的地段施工。
2.2.1吊桩
管桩缓慢降至桩尖距地面高度约10 mm，使用轴臂夹稳桩身，调整桩尖对准地面桩位，当桩尖入土1 m时应调好垂直度，垂直度不大于0.5%。
2.2.2压桩
压桩的油缸最大行程一般15-2.0m，每施压一次，桩入土深度约1.5-2.0m，松开夹具，上升再夹紧、施压，当压力表读数突然上升或下降时，分析是否遇到孤石，否则，应停止施压，排除地下障碍物，施压过程中，应随时检查桩中心线及垂直度，若有偏离，及时调整，每次接桩保证上、下桩的轴线一致，并减少接桩节数和接桩时间。桩面离地80-100cm，开焊接接桩，焊缝工艺与锤击桩相同。
2.2.3终压，验收
终止压桩的控制要求，对于摩擦桩以达到桩端设计标高且满足摩擦接触面为终止条件，对于端承桩应以不少于理论桩长的前提下，终压力值达到桩的极限值、此最终的压力值可取桩的竖向承载力特征值2.0倍，要求复压2次达到稳压条件。压力表转换设计荷载值为单位时需提供检测报告证明达到设计数值要求。
2.3植桩法工艺技术
当采用锤击法或静压法施工不能满足沉桩质量时，宜采取植桩工艺沉桩技术。由于土质是可压缩性，随着大量的预制桩管沉入土中，桩与桩之间周边的土层产生挤压，土层的压缩应力无有效释放，增加桩端阻力和桩身摩阻力，施打时造成沉桩因难，更严重时会引起施工完成的管桩起浮，满足不了静载检测、大应变检测。此时，可采取植桩技术工法，原理抽取桩心的土层，有效释放土层的压缩应力，减少了桩身摩阻力，，基本能达到设计理论桩长，管桩在施工过程中引起的压应力较小，桩身一般完整无损，不出现反弹、起浮的现象。
2.3.1引孔
植桩前进行引孔，选择螺旋钻杆的长度与理论桩长一致，直径宜小于预制管桩直径20-50 mm，如500桩径，成孔的宽度约450-4780，直径过大会减少桩侧的摩擦力，严重时桩在施压容易出现下滑状况，直径过少会增加桩机施压值，土层之间的挤压应力无有效释放，失去植桩法的意义，施工前由设计、监理、施工单位到现场试桩，确定相关施工参数值。引孔的垂直度控制为0.5%，引孔深度宜小于沉桩总深度1m，以确保不破坏桩脚的持力层，保留有足够的结实度。引孔进尺宜进慢提快，通过螺旋叶片将土带出孔口，随时清量孔口虚土防止塌孔。成孔后，验收孔径、孔深，以确保后续的植桩质量。引孔完成后及时植桩，中途停顿间歇时间不宜超过2h，以免孔内涌水、坍孔。植桩入孔，按静压桩工艺进行，必须满足垂直度及终压值。分节植桩的长度不宜太大，每节宜采用7-9 m桩，确保桩机有效固定桩身，方便焊接。植桩过程，适当调控压力值，跟据桩的下沉速度为调整施压能量，有效防止出现无法接桩或断桩现象。
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2.3.2封底
桩端位置一般属于潜水层地下水，地下水水头差压力的作用下，桩管内腔容易积水，软化持力层，降低承载力，水位较大时会引起浮桩。做到每完成一根桩立即封桩底，封底材料采用“填芯细石混凝土”法，即向管腔内灌入高度大于1.5m的C20细石混凝土。
3静压桩、锤击桩、植桩工法优劣分析
3.1锤击桩施工历史优久、工法成熟、施工质量容易控制、施工工期较短、砂层地质条件下单桩承载力比静压桩要高，适用于穿越密集砂土层，劣处是沉桩施打时噪声大、污染环境，对周边建筑物及道路结构震动，施工前一般对相邻建筑物进行房屋鉴定，工地周边线红范围需设置防震沟，做到影响范围最少。
3.2静压桩可解决震动大、噪声大、污染环境等问题，满足文明施工要求，但仍然存在挤土效应，存在桩身移位，桩脚起浮等问题，对周边土质环境及地下管线有一定影响，当遇到硬夹层或孤石没法打穿时会导致桩尖偏位、断桩。因此地质存硬夹层、孤石的深计不能满足理论桩长，图纸要求打穿此硬层直至到强风化岩石时，不宜采用静压桩，且采用锤击桩。静压桩的作业地面要求有足够的承载力，能承受静压时的反作用力，在淤泥土或有积水浸泡过的软土场地必须进行换填加固。
3.3植桩法从传统的静压桩工艺改良已成，施工现场需配置长螺旋钻机引孔，增加了一道工序，延长施工工期，但沉桩质量有较高的保证。植桩法具备静压桩的优点，同时，解决静压桩无法穿透的硬夹层导致桩尖破碎等问题，由于施压前引孔，降低土体间的密实度，土的压缩应力随四周释放，减少挤土效应，防止土体和桩身的隆起，避免桩间相对位移，桩基础静载检测通过率较高。
结语
PHC管桩施工方法非常复杂，如工艺选择不当会造成没法满足设计要求，甚至部分管桩出现破碎或断裂，不能成功通过桩基础检测，被迫全部桩作废及停工。无论采取那一种艺工，都与土质水文、桩距、技术指标及施工顺序等因素有关，所以施工前，必须通过试桩收集有关施工参数，经详细的综合调研、讨论，选择合适的沉桩工艺技术。
参考文献：
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[3]陶燕春.PHC管桩施工常见问题的分板[J].上海铁路城市轨道交通设计研究院勘测队.2005
[4]张生雨.王文斌.PHC管桩综合引孔技术[J] .山西建筑.2005.5
论文作者:梁祥有
论文发表刊物:《防护工程》2018年第14期
论文发表时间:2018/9/30
标签：静压论文; 管桩论文; 土层论文; 标高论文; 阻力论文; 夹层论文; 应力论文; 《防护工程》2018年第14期论文;