PHC桩施工技术

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预应力高强混凝土管桩(简称PHC桩)，是在近代高性能混凝土(HPC)和预应力技术的基础上发展起来的混凝土预制构件，它是建设部科技成果重点推广项目。PHC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，运往施工现场后，通过锤击或静压的方法沉入地下作为建(构)筑物的基础。这是一种新型的基桩，由于它的卓越性能，得到了建筑界人士的青睐，在国外发展迅速，日本、港澳地区及东南亚各国使用都很广泛。广泛应用在工业与民用建筑、桥梁、港口码头、水利工程等，在国家建设中发挥了愈来愈大的作用。杭州市京杭运河水上巴士是杭州市开发运河文化一个重要举措，与之所设的码头工程由于施工场地狭窄、工期紧等要求，基础工程全部采用12—15m长的PHC桩，使施工难度和造价均大大降低，工期、质量也满足了要求。
    2、PHC桩特点
    (1)单桩承载力高，单位承载力价格便宜。桩身混凝土强度等级为C80，具有高强性能，φ600的PHC桩的单桩允许承载力达到2500～3200KN。可作为高层、超高层建筑的基础。其单位承载力的造价比预制混凝土方桩和钻孔灌注桩低，且仅为钢桩的1/3～2/3，并节省钢材。
    (2) 抗弯性能好。PHC桩选用高强度、低松驰的阴螺纹钢筋作为预应力主筋，使桩身具有较高的预压应力，其抗弯、抗裂性能良好，PHC桩有卓绝的贯入性能，能穿透密实的砂层，能适应复杂的环境与地理条件。
    (3) 质量稳定可靠。由于采用工厂预制的生产方式，能利用先进的工艺和设备，质量容易控制，产品质量容易保证，且成桩质量监测方便。
    (4) 应用范围广。桩身耐防腐性能好，规格长度容易调整，使设计选用范围广，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) 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，一般能缩短工期一～二月。
    (6) 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。　
    3、施工准备
    3.1 PHC桩专项施工组织设计
    PHC桩专项施工组织设计主要考虑施工方法、桩机与桩锤的选择等而。
    桩机可按PHC桩的设计长度与施工成本，并结合实际现场情况选择。
    选择桩锤时，必须充分考虑桩的形状、尺寸、重量、入土长度、结构形式以及土质、气象等条件，并掌握各种锤的特性。桩锤的夯击能量必须克服桩的贯入阻力，包括克服桩尖阻力、桩侧摩阻力和桩的回弹产生的能量损失等。如果桩锤的能量不能满足上述要求，则会引起桩头部的局部压曲，难以将桩送到设计标高。
    施工方法：根据打桩施工区域内的地质情况和基础几何形状，要合理选择打桩顺序，对周围建筑物采取预防措施。
    3.2  验桩
    PHC桩的质量验收项目主要有外观质量、尺寸偏差、砼抗压强度和抗弯性能等四项。只根验收合格的成品桩才可沉桩。
    3.3  吊装与运输
    PHC桩混凝土强度宜超过80%时才能吊装，吊装有两种方法：当桩长大于13m 的PHC 桩宜采用支点法，两支点设在离桩两端0.21L 处；当桩长不大于13m时，可采用直接进行水平起吊，采用专用吊钩钩住管桩两端内壁直接进行水平起吊。
    PHC桩强度达到100%时方可运输，桩在运输过程中支承应满足堆放的要求，并且要绑扎牢固。 
    PHC桩堆放场地要坚实平整，且最下层要在两支点下放垫木，且垫木支撑点应在同一平面上。本工程PHC 桩的堆放层数不得超过四层。
    PHC 桩的吊装、运输及堆放过程中应轻起轻放，应避免振动、碰撞、滚落。
    4、PHC 桩沉桩施工 
    4.1 施工顺序 
    沉桩施工顺序一般宜采用先长桩后短桩，先大径后小径的原则，自中间分两边对称前进， 或自中间向四周进行。 
    4.2 测放桩位 
    测放的桩位经测量监理复测无误后方可进行沉桩，并且每天施工前要检查即将施打的桩位与邻桩之间的尺寸是否正确。为便于送桩高度控制设一定数量的水准点。 
    4.3 桩机就位 
    检查桩机，确保设备正常运转后移动设备就位、对中、调直。 
    4.4 插桩 
    首先用吊车取桩，起吊前在桩身上划出以米为单位的长度标记并将开口桩尖焊接到底桩上（短桩无桩尖），起吊支点宜在桩端（无桩尖）0.3L 处；将桩吊起后，缓缓得将桩一端送入桩帽中，对位准确后，再用两台经纬仪（轴线互相垂直）双向调整桩的垂直度，通过桩机导架的旋转、滑动及停留进行调整；插入时的垂直度偏差不得超过0.5％，确保位置及垂直度符合要求后先利用桩锤的自重将桩压入土中。
    4.5 锤击沉桩 
    因地层较软，初打时可能下沉量较大，宜低锤轻打，随着沉桩加深，沉速减慢，起锤高度可渐增。在整个打桩过程中，要使桩锤、桩帽、桩身尽量保持在同一轴线上。必要时应将桩锤及桩架导杆方向按桩身方向调整。要注意尽量不使管桩受到偏心锤打，以免管桩弯扭破坏。打桩较难下沉时，要检查落锤有无倾斜偏心，特别是要检查桩垫桩帽是否合适。如果不合适，需更换或补充软垫。每根桩宜连续一次打完，不要中断，以免难以继续打下。
    4.6 接桩施工 
    接桩采用端板式焊接接头。当下节桩的桩头距地面0.6～0.8m 左右时，开始进行接桩。先将焊接面清刷干净，再在下节桩头上安装导向箍引导就位，当PHC桩对好后，对称点焊4～6点加以固定，然后拆除导向箍。由2名电焊工手工对称施焊，焊接层数应大于等于二层，内层焊渣必须清理干净后再焊下一层，要保证焊缝饱满连续。焊条采用J422 焊条，焊条直径为φ4.0mm、φ3.2mm。焊接具体操作与要求按FGJ94-94中的有关条款之规定执行。焊好的桩接头应自然冷却3～8 分钟后方可锤击沉桩。 
    4.7  在沉桩过程中碰到下列情况应暂停打桩，查明原因后再按处理方案施工：
    (1) 沉桩过程中桩的贯入度发生突变； 
    (2) 桩头混凝土剥落、破碎； 
    (3) 桩身突然倾斜、跑位； 
    (4) 地面明显隆起、临桩上浮或桩位水平移动过大； 
    (5) 贯入度或锤击数与试验成果明显不符； 
    (6) 桩身回弹曲线不规则。
    5、成果记录整理
    打桩过程中应详细记录各种作业时间，每打入0.5～1m的锤击数、桩位置的偏斜、最后10击的平均贯入度和最后1m的锤击数等。按规范要求整理成表并进行质量评价，必要时进行静载与动载试验。
    6、PHC管桩与基础底板连接技术
    为有效防止基础上浮并保证基础和桩基的整体协同工作，PHC桩必须伸入基础不少于10cm，同时在基础钢筋绑扎前，将PHC桩顶部的60cm高度内中间空部份灌入砼，砼不低于C40的砼，并微掺UEA膨胀剂(掺量10%)，同时沿孔周边设置锚筋。锚筋伸入基础底板内，与底板砼刚接。
    7、施工体会
    (1) PHC桩强度高，抗弯性能好，具有卓绝的贯入性能，施工速度快，工期短。
    (2) PHC桩由于采用预应力螺旋筋，抗裂性好，因此成桩质量可靠，不易损坏，实际施工中，无一根桩破裂报废，这是其它预制桩所不具有的特点。
    (3) 施工现场文明，特别适合工期短、城市环境条件下的桩基施工。　
    (4)“重锤低打”能有效降低锤击应力。桩锤对桩头的锤击速度越快，在桩身上产生的应力波强度也越高，即打桩应力与锤击速度成正比，所以为降低锤击应力并保持较好的贯入度，采用了较重的桩锤和较低的速度施打，效果良好。
    (5) 桩头衬垫效应对锤击应力也有直接影响。为延长锤击作用时间、降低锤击速度，并借以降低锤击应力，选用软厚适宜的木桩垫，收到良好效果。
    (6) 选择合理的打桩施工顺序，能减小桩的侧向位移，对周围建筑物不会有大的影响。应根据基础形状和长应先里后外，先深后浅，由中心逐渐往外侧对称施工。