浅谈PHC管桩静压施工工艺及质量控制

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摘要：结合具体工程实例，详细介绍了PHC预应力管桩静压法施工工艺与方法，提出了管桩施压质量通病的防治措施，通过桩基检测表明该工程PHC预应力管桩符合设计要求，指出高强混凝土预应力管桩具有质量可靠、单桩竖向承载力等优点，值得推广。

  关键词：静力压桩法；PHC管桩；施工工艺；质量控制；通病防治措施   引言   预应力高强度混凝土管桩（以下简称PHC管桩）实用于基岩埋藏深、强风化岩层或风化残积土层厚的地质条件，它具有单桩承载力高、工程造价低、桩身质量稳定、施工质量易控制、施工周期短等优点，在各类工程基础中得到了广泛的应用，而静压PHC管桩施工无振动无噪音的特点特别适用于与其相邻建筑距离较近，或者邻近居民小区和学校等新建建筑施工。   1工程概况   腾飞新村扩建工程为两栋12层小高层住宅楼，框架剪力墙结构，总建筑面积19087m2。基础设计为管桩，桩型PHC-AB400（95）-9，9和PHC-AB400（95）-10，10两种，桩身砼强度C80；桩尖持力层为第10层、11层含砂姜粉质粘土。设计单桩竖向承载力特征值分别为800kN、900KN，单桩竖向承载力极限值分别为1600KN、1800KN。采用静力压桩法施工，共计PHC管桩537根。工程结束后选取4根桩做了静载试验，20m桩长静载试验极限承载力为1980kN，18m桩长静载试验极限承载力为1980kN，随机抽测了114根桩做低应变动测检验，结果I类桩100根，II类桩14根。检测结果表明，桩基工程质量全部达到设计和规范要求。   2工程地质条件   根据工程勘察资料，与静压PHC管桩施工有关的土层特性如下：（1）杂填土：灰褐色-褐色，层厚0.73m；（2）粉土：浅褐黄色，稍湿稍密，层厚约0.97m；（3）粘土：浅灰色-黄褐色，软塑为主，干强度和韧性高，层厚1.14m；（4）粉土：浅灰色-褐黄色，软塑-可塑，稍湿-密，层厚为1.5m；（5）粘土：土黄-褐黄-褐色，软塑-可塑，干强度和韧性中等，层厚一般为1.15m；（6）粉细砂：浅灰-褐黄-黄色，湿，松散，层厚为1.78m；（7）粘土：土黄-深灰-灰绿色，可塑为主，干强度和韧性中等，层厚为3.34m；（8）含姜砂粉质粘土：灰绿-褐黄色，可塑-硬塑状，干强度和韧性中等，层厚3.88m；（9）粉细砂：黄色为主，湿，中密，主要成分石英，长石，层厚为1.24m；（10）含姜砂粉质粘土：土黄色，可塑-硬塑状，干强度和韧性中等，层厚6.77m；（11）含姜砂粉质粘土：褐黄色，可塑-硬塑状，干强度和韧性中等，未揭穿。   3施工工艺   3.1机械选型   由于施工场地邻近居民区及中学，为减少施工时的噪音污染，管桩施工采用静力压桩法，选用武汉桩机厂生产的YZY-500型抱压式静压桩机，该机型采用双夹持器，由于夹具较长可以更有效地保证桩身的垂直度、可在不增加夹桩力的情况下增大摩擦力，减小对桩身的侧压力。   3.2工艺流程   桩位测放→压桩机就位→吊桩、插桩→桩身对中调直→静压第一节桩→桩焊接→压第二节桩→送桩至桩顶到设计标高→成桩移机。   3.3施工准备   3.3.1场地准备。施工现场尽量平整，当有坡度时，坡度不得大于1/100，场地地耐力应不小于140kN/m2。   压桩机工作距离要求：桩位中心距离周边建（构）筑物的间距应大于二分之一压桩机宽度。   3.3.2桩位测量准备。根据基准点进行放样，将轴线控制点引出场地之外6m～8m处，做好测量控制网建立工作，然后根据控制线和设计图纸桩位尺寸放出每一根桩的桩位，施工过程中应经常复核桩位，防止因施工等原因造成桩位位移。   3.4吊桩、插桩   3.4.1压桩机就位。桩机移至桩位位置，将桩机调平，用机上吊车吊起管桩徐徐插入桩机的夹持器内，当管桩下端离地面20cm处时，逐渐抱紧夹持器，夹桩压力不大于5MPa，并应逐次加压。   3.4.2桩插入。使管桩中心对准桩位中心，之后提起管桩少许，进行桩尖焊接，根据工程实际情况也可采用无桩尖的压桩。桩插入时应根据机上水平仪调节器平机台，采用经纬仪在两个垂直方向进行校测，监控桩身垂直度，其偏差不大0.15%。   压好第一节桩是保证整根桩质量的关键。若桩身垂直度偏大，须拔出重新插桩，并根据经纬仪指示调节机身水平度使桩身垂身；现场技术员需对压桩过程全过程控制，以保证桩的垂直度。   压桩时应随时注意桩身和压力表的变化情况，当遇有压力值突然下降、沉降量突然增大、桩身突然倾斜、桩身混凝土破碎、地面明显隆起及邻桩上浮或位移过大等情况时应暂停压桩，及时与设计、监理等有关人员一起分析原因，采取有效措施后再继续施工。每根桩应一次连续施工完毕，中途不得无故中断。   3.4.3接桩。（1）接桩时，下桩节的桩头宜高出地面0.8m～1.1m，以便于接桩焊接操作。下节桩的接头处应设置导向箍，以方便上节桩就位，上下节桩对接偏差不应大于2mm。（2）桩对接前，上下端板表面应用钢丝刷清洗干净，坡口处应刷至露出金属光泽。当桩端间隙较大时可用铁片填实，再行施焊。（3）桩焊接时宜先在坡口圆周对称点焊4点～6点，待上、下桩节固定后拆除导向箍，再分层施焊，施焊应有两个焊工对称进行。（4）焊接层数一般为三层，不得少于二层。第一层必须用312mm电焊条打底，以确保根部焊透，第二层可用粗焊条（4mm或5mm），电焊条宜采用E43XX型，内层焊渣清理干净后方能焊外层，焊缝应饱满连续。（5）尽可能缩短接桩时间，焊好的桩接头应自然冷却后才可继续压桩，自然冷却时间不应小于8min，严禁用水冷却或焊好后立即施压。   3.4.4终压。本工程为摩擦桩，压桩控制按照设计桩长进行控制，但在施工前先按设计桩长试压3根桩，待停置24h后，用与桩的设计极限承载力相等的终压力复压，结果复压桩身稳定，即可以此进行控制；对于端承桩或端承摩擦桩，则按终压力进行控制。4静压管桩常遇问题及防治处理办法   4.1桩身断裂   4.1.1现象：在沉桩过程中，桩身突然倾斜错位，当桩端处土质条件没有特殊变化，而贯入度逐渐增大或突然增大，这时可能是桩身发生断裂。   4.1.2原因：（1）桩节的细长比过大，沉桩又遇到了较硬的土层；（2）制作桩时，桩身弯曲超过规定，桩尖偏离桩的纵轴线较大，沉入时桩身发生倾斜或弯曲；（3）桩入土后遇到大块坚硬的障碍物，把桩尖挤向一侧；（4）稳桩时不垂直，压入地下一定深度后，再用移动桩机机架方法校正，使桩身产生弯曲；（5）接桩时，相接的两节桩不在同一轴线上，产生了弯折；（6）制作桩的混凝土强度不够。桩在堆放、吊运过程中产生裂纹或断裂未被发现。   4.1.3预防措施：（1）施工前应将桩位下的障碍物清理干净，必要时对每个桩位进行钎探了解；（2）在稳桩过程中，如发现桩不垂直应及时纠正，桩压入一定深度后发生严重倾斜时，不得采用移机架的方法来校正；（3）桩在堆放、吊运过程中，应严格按照有关规定执行，发现桩开裂超过有关规定时不得使用。   4.2沉桩达不到设计要求   4.2.1现象：桩设计时是以最终贯入度和最终桩长为施工的最终控制。一般情况下，以一种控制标准为主，以另一种控制标准为参考，有时沉桩达不到设计的最终控制要求。   4.2.2原因分析：（1）勘探点不够或勘探资料粗略，对工程地质情况不明，尤其是持力层的起伏标高不明，致使设计考虑持力层或选择桩有误；（2）勘探工作以点代面，对局部硬夹层，软夹层不可能全部了解清楚，尤其在复杂的工程地质条件下，还有地下障碍物。压桩施工遇到这种情况，就会达不到设计要求的施工控制标准；（3）桩身断裂，致使桩不能继续压入。   4.2.3预防措施：（1）详细探明工程地质情况，必要时应补勘，合理选择施工机械、施工方法及压桩顺序；（2）防止桩身断裂。   4.3桩顶位移   4.3.1现象：在沉桩过程中，相邻的桩产生横向位移或桩身上浮。   4.3.2原因：（1）桩入土后遇大块坚硬障碍物，把桩端挤向一侧；（2）两节桩或多节桩施工时，相接的两节桩不在同一轴线上，产生了曲折；（3）土壤饱和密实，在沉桩时土被挤到极限密度而向上隆起，导致相邻桩被浮起；（4）在软土地基施工较密集的群桩时，由于沉桩引起的孔隙水压力把相邻的桩推向一侧或浮起。   4.3.3预防措施：（1）采取降水或排水措施；（2）采取先开挖基坑后压桩的措施。   4.4接桩处松脱开裂   4.4.1现象：沉桩时接桩处出现松脱开裂现象。   4.4.2原因：（1）连接处表面没有处理干净，留有杂质、雨水、油污等；（2）连接件不平，有较大空隙，造成焊接不牢；（3）焊接质量不好，焊缝不连续、不饱满或有夹渣；（4）两节桩不在同一直线上，接桩处产生曲折，沉桩时接桩处产生集中应力而破坏连接。   4.4.3预防措施：（1）接桩前对连接部位上的杂质、油污等必须清理干净，保证连接部位清洁；（2）检查连接部件是否牢固平整和符合设计要求，如有问题，必须进行修正；（3）接桩时，两节桩应在同一轴线上，焊接预埋件应平整服贴，焊接后，认真检查一遍，符合要求后再继续压。   结束语   本桩基工程施工完成后，通过桩基检测表明该工程PHC预应力管桩符合设计要求，因此高强混凝土预应力管桩具有质量可靠、单桩竖向承载力等优点，值得推广。