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桩在国内外发展迅速，已广泛应用于工业与民用建筑、港口码头、水利及桥梁建设中。本文以建筑工程桩基工程为例，介绍高强度预应力混凝土管桩的施工方法，设计、施工中应注意的事项及适用条件以及桩的质量控制。

 

　　 一、高强预应力混凝土管桩（PHC桩）的特点及适用范围

 

　　 1．PHC桩的特点。PHC桩的单位承载力造价是各种桩型中心最低的，且综合经济效益指标也好于其他桩型。竹桩穿透土层的能力特别强，对持力层起伏变化大的地质条件适应性强；成桩质量可靠，监理、检测方便；施工周期短；噪声小，无振动，无污染，符合环保要求。但PHC桩延性差，超过其桩身承受的极限荷载时会出现脆性破坏。

 

　　 2．适用范围。PHC桩适用范围广，适用于以人工填土、软土、粘性土、粉土、粉砂、细砂、中砂为覆盖层的地区，持力层一般为粗砂、砾砂、圆砾、风化岩，人土深度一般为10m～70m。

 

　　 二、工程概况

 

　　 某综合性办公大楼工程为框架九层，总高度达87米。地质状况属软土地基，周围为多层综合楼综合群，距离八、九米之间；该工程桩基为高强预应力混凝土管桩（直径为400毫米，管桩壁厚45毫米，混凝土强度为C60），采用三节接桩，单桩承载力为600千帕，桩长24米，总桩数287根。

 

　　 三、施工质量控制要点

 

　　 1．做好施工前的技术准备。（1）检查建筑场所和邻近的高压电缆、通讯线路和其他地下管线；（2）研究工程地质报告、桩位平面布置图、桩基结构施工图；（3）审核承建单位的主要技术人员的资质；（4）审核承建人的施工组织设计或施工技术方案；（5）检查预应力管桩的合格证，并进行管桩外观检查，核对管桩直径、壁厚、长度，以及生产日期；（6）检查备用电源的供电能力；（7）审核周边沉降观测点布置。

 

　　 2．打桩准备。

 

　　 （1）桩锤的选择选择桩锤时，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。（2）桩架的选择桩架的设置、安装和准备工作对打桩效率有很大影响。桩架一般选用D—308S型履带行走式桩架，其最大特点是移动灵活，使用方便，运行机构为履带，对路面要求比较低。

 

　　 （3）施工组织设计和桩位测设。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。根据桩基施工图进行桩位测设。

 

　　 （4）管桩龄期的确定。管桩从制造成型到打桩施工的间隔时间宜尽量长些，混凝土强度应达到设计强度等级标准值以上（若在工厂制造，一般按80％的设计强度等级标准值出厂），故要求现场要堆存一定量的桩，按“先进场桩先打”的原则，满足管桩的强度要求。

 

　　 （5）检查修整。管桩施工前应再次逐根检查，即检查混凝土桩有无严重质量问题，对管桩两端应清理干净，施焊面上有油漆杂物污染时，应清刷干净。

 

　　 3．插桩。桩打入过程中修正桩的角度较困难，因此就位时应正确安放。第一节管桩插入地下时，要尽量保持位置方向正确。开始要轻轻打下，认真检查，若有偏差应及时纠正，必要时要拔出重打。校核桩的垂直度可采用垂直角，即用两个方向（互成90°）的经纬仪使导架保持垂直。通过桩机导架的旋转、滑动及停留进行调整。经纬仪应设置在不受打桩影响处，并经常加以调平，使之保持垂直。

 

　　 4．锤打。因地层较软，初打时可能下沉量较大，宜采取低提锤，轻打下，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，以免管桩受弯受权。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。

 

　　 5．接桩。接桩时要注意新接桩节与原桩节的轴线一致，两施焊面上的泥土、油污、铁锈等要预先清刷干净。当下节桩的桩头距地面1—1．2m时，即可进行焊接接桩。接桩时可在下节桩头上安装导向箍，以便新接桩节的引导就位。上节桩找正方向后，对称点焊4—6点加以固定，然后拆除导向箍。管桩焊接施工应由有经验的焊工按照技术规程的要求认真进行；施焊第一层时，宜适当加大电流，加大熔深。采用手工焊接，第一层用ф3．2或ф4．0的E4320型焊条，第二层以后用ф4．0—ф5．0的E4320型焊条，要保证焊接质量。接桩焊接如图

 

　　 6．送桩。为将管桩打到设计标高，需要采用送桩器，送桩器用钢板制作，长4m。设计送桩器的原则是打入阻力不能太大，容易拔出，能将冲击力有效地传到桩上，并能重复使用。

 

　　 7．打桩记录和周围环境观察。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击的平均贯人度和最后1m的锤击数等。

 

　　 打桩过程中应详细观察周围环境的变化，在参照物上设置观察点，利用远处的固定水准点进行对比分析，从而确定沉降或上升情况。

 

　　 8．施工后的控制。（1）静载试验和动测工作须在管桩复压完毕15d后进行；（2）审查施工方提交的沉桩记录、隐蔽工程记录、桩位平面布置图；（3）组织有关单位进行管桩验收；（4）组织对桩基工程进行质量评定。

 

　　 四、施工中应注意的事项

 

　　1．综合考虑地质情况和桩身强度，确定单桩承载力。管桩为开口桩，根据现场压桩观察分析，在入土过程中，会较快地在桩尖处形成一土楔，使其入土时的挤土情况与闭口桩无异，故在确定单桩承载力时将开口桩按闭口桩考虑。

 

　　2．适当限制压桩速度，沉桩速度一般控制在lm／min左右为宜，使各层土体能正确反映其抗剪能力。当地基表层中存在大块石头等障碍物时，要避免压偏。

 

　　3．压桩机应根据土质情况配足额重量或选用相应的液压桩机。

 

　　4．若采用焊接法接桩时，须分层均匀地将套箍对焊的焊缝填满，为加快施工速度，减少接桩时间，可设2～3名焊工同时施焊，焊毕停约lmin即可进行沉桩。

 

　　5．管桩身不受损坏；桩帽、桩身和送桩的中心线应重合；压同一根桩应缩短停息时间。

 

　　6．压桩机的液压入桩有一定的垂直行程高度，如YZY360桩机的垂直行程为1.5m，即每入桩1.5m即松开抱桩器。开动油泵使之上移，再抱桩固定压入，循环作业。在开始的第一二个行程，要特别注意控制桩身的垂直度。

 

　　7．记录入桩行程深度及相应压力值，以判别入桩情况正常与否及桩的承载能力。

 

　　五、管桩施工的检验与试验

 

　　为了保证工程的质量，必须分阶段进行单桩承载力的静载和动测试验。

 

　　1．静载试验法。以该综合楼工程为例，管桩的静载试验要模拟实际荷载情况，通过静力加压，得出3根试桩荷载——沉降关系曲线，试桩的入土深度为-8.5米、-29.70米和-29.90米。根据上述系列关系曲线，综合评定确定其容许承载力，均大于设计要求600千牛顿的标准值。单桩竖向抗压静载试验采用油压千斤顶加载，加载反力装置可采用如下方法：

 

　　（1）锚桩横梁反力装置。由4根锚桩、主梁、次梁、油压千斤顶以及测量仪表等组成。锚桩、反力粱装置能提供的反力应不小于预估最大试验荷载的1.2～1.5倍。

 

　　（2）压重平台反力装置。由支墩、钢横梁、钢锭、油压千斤顶及测量仪表等组成。压重量不得少于预估试桩破坏荷载的1.2倍；压重应在试验开始前一次加上，并均匀稳固放置于平台上

 

　　2．动测试验法。动测试验法，是检测桩基承载力及桩身质量的技术手段。高应变动力测试法，也是作为静载试验的补充。采用PDA打桩分析仪测试法，是利用重锤锤击桩头使桩头产生一个永久性位移而得出桩的极限承载力和桩身结构完整资料。

 

　　 六、结语

 

　　 由此可见，施工单位严格执行国家、地方有关技术规范，加强现场人员的现场质量保证体系正常运行，不断提高现场施工人员的质量意识，保证施工质量，高强预应力混凝土管桩（PHC桩）在建筑工程施工中有广阔的应用前景。

 

　　参考文献

 

　　 [1]建筑桩基技术规范（JGJ94-94）．

 

　　 [2]先张法预应力混凝土管桩（GB13476-1999）．