复杂地貌单元预应力管桩与基坑结构施工技术研究与应用

复杂地貌单元预应力管桩与基坑结构施工技术研究与应用

岳志远

二十冶建筑分公司上海201900

摘要：随着城市高层建筑迅速发展，当建筑场地浅层的土质无法满足建筑物对地基变形和强度方面的要求而又不宜进行地基处理时，就要利用下部坚实土层或者岩层作为持力层，采用桩基础方案，而预应力混凝土管桩作为桩基础中发展较为迅速的代表，在我国的城市建设中起着非常重要的作用。本文即结合具体工程案例详细阐述了复杂地貌单元预应力管桩与基坑结构施工技术要点。

关键词：PHC管桩；基坑结构；送桩器；质量控制

海西如意城工程位于福建省漳州市漳浦县旧镇镇林美村，距离漳浦高速入口3公里处。本工程1~5#楼桩基础采用PHC预应力高强混凝土管桩，桩型为PHC500-100（主楼），PHC500-125（地库），设计桩长15~25m等。本工程共计有PHC管桩约1306套。

地层结构较复杂，各岩土层分布、埋深、厚度及性质变化大，钻探深度范围内地基土层属于人工回填、冲洪积、残积风化成因类型。场地在勘探深度范围内主要岩土层为：素填土①、粉质粘土②、中粗砂③、粉质粘土④、残积砂质粘性土⑤、全风化花岗岩⑥、砂土状强风化花岗岩⑦-1、碎块状强风化花岗岩⑦-2、中风化花岗岩⑧。选择砂土状强风化花岗岩⑦-1为桩端持力层。

1、复杂地貌单元预应力管桩施工技术

1.1PHC管桩锤击法施工工艺流程

测量定位—桩机就位—桩机调平—吊桩—桩位校正、垂直度校正—打桩—锤击至自然地面0.5～1.0m—接桩焊接—送桩—移桩机。

对准机位，通过液压装置调整机身水平，吊机按正确的起吊点将桩吊起送到桩位，缓慢地放入夹持器内，夹持桩的压力不宜过大，对中调准后开始慢慢加压压桩，同时填写施工原始记录。保证第一节桩的垂直度，对整根桩的施工质量起着至关重要的作用，因此送桩时应对准机位，使桩机调整到准确的位置，并保持桩机在水平状态，确保桩体垂直压入土层。

1.2主要施工技术要点

1.2.1测放桩位

根据轴线与桩位的关系，采用全站仪运用极座标的方法放出桩位，插入木桩并在木桩上钉钉子作为桩位标记，并在钢筋上涂上醒目的红油漆，以保证打桩时不易搞错。

1.2.2桩机就位

打桩机指挥员根据现场标记的桩位，指挥桩机就位。桩机就位后先复核桩位，并在桩位四周打入四个距离分别为1m的引桩，然后采用钢送桩器对准桩位下压2m，确保下部无障碍物后吊出送桩器，再利用引桩对桩位重先定位后方可进行吊桩施工。

1.2.3吊桩落位

桩机大致就位于桩位后，用钢丝绳将下桩段吊起，使桩尖对准桩位，然后调平桩机，双向调整桩身的垂直度偏差应≤0.5%H，桩尖对位偏差<20mm。

1.2.4打桩

当桩段落位及调整正垂直度符合要求后，方可进行打桩。开打前检查桩帽与桩头之间是否设置衬垫，开始打桩后，要认真记录每节桩入土深度和相应锤击数，同时设专人观测吊线锤的变化情况，当桩身倾斜率超过0.5%时，应找出原因并设法纠正，当桩尖进入硬土层后，严禁用移动桩架等强行回扳的方法纠偏。

1.3预应力管桩施工质量控制措施

1.3.1打桩时垂直度和标高的控制

(1)起吊第一节桩对位后，由桩机自身调整垂直度，桩机塔架的垂直度调整是通过桩身支撑的油缸来调节的，桩机的垂直度达到要求后，再调整桩的垂直度。

(2)调整桩的垂直度的方法是从正面和侧面由两个吊锤成90°方向进行观测，保证桩入土后的垂直度偏差不超过0.5%。在打桩过程中，应由两人在正、侧两面随时观察，如发现倾斜应立即调整，确保成桩后的垂直度偏差不大于0.5%H。

(3)当第一节桩打至地面约50cm左右时，开始接第二节桩，接桩前应先将桩对平，调整好垂直度，对桩端头之处需用铁片锲入填平才能施焊。

(4)以贯入度控制为主，标高控制作为参考。

1.3.2送桩器应注意的问题

(1)送桩器宜做成圆筒型，并应有足够的强度、刚度和耐打性，送桩器长度应满足送桩深度的要求。

(2)送桩器上下两端面应平整，且与送桩器中心轴线相垂直。

（3）当打入的最后一节桩外露部分桩机无法加压或者当最后一节桩的桩顶标高没有满足设计桩顶标高时必须采用送桩器送桩。

项目地址复杂，孤石较多，另外桩基壁厚薄，极易爆头，项目对送桩器进行改进。增加50MM钢板，降低桩头破损几率。下图为送桩器加厚示意图。

图送桩器加厚示意图

1.3.3收锤标准

(1)收锤标准根据场地工程地质条件、单桩承载力设计值、桩的规格和长短、锤的大小和落距(冲程)等因素，进行综合考虑后确定，入土深度达到要求时，即可收锤，再进行下一根桩的施工。

(2)贯入度的控制不宜太大，否则承载力达不到设计要求;也不宜太小，否则容易引起桩的强度降低，直到桩损坏，同时也会对机械造成较大的伤害。停锤以贯入度控制为主，入土深度为辅，当贯入度达到设计要求，且桩的入土深度与设计深度相差无几时，可停锤转入下根桩施工，当贯入度达到设计要求而入土深度与设计深度相差太大时，应停止施工，及时进行研究解决;若遇特殊情况台贯入度骤变，桩身失控倾斜、断桩、移位或严重回弹、桩顶及桩身破碎等立即停锤报告，组织有关人员进行研究处理。

2、复杂地貌单元基坑结构施工

2.1施工地貌概况

本工程于1#～5#住宅楼范围地段设一层地下室，现场地地面标高为10.10～24.84米，场地室外地坪标高为15.10～16.0米，地下室地面标高为15.45～16.25m，基坑底开挖的标高约为8.95～9.75m，应平整至设计地面标高后进行地下室开挖施工，预计基坑最大开挖深度约为6.25m，基坑工程安全等级为二级。拟建地下室的基坑深度，为现地面下最大为6.25米，基坑开挖深度内的地层主要为素填土①、粉质粘土②、中粗砂③、粉质粘土④、残积砂质粘性土⑤、全风化花岗岩⑥。大部分属于软弱土。基坑侧壁整体稳定性较差；坑底和侧壁的渗透稳定性较差；坑底抗隆起稳定性较差。

2.2施工方案要点

2.2.1开挖

基坑直接进行1:1放坡开挖，基坑开挖工艺流程为:降水——开挖表层——对称放坡开挖——冠梁施工——分层向下开挖(每层监测)——挖至基底(底部30cm人工开挖)——底板施工。为保证基坑开挖的安全,上部土方开挖分两步进行,下部土方开挖分两层开挖至基坑底部。

2.2.2基坑边坡支护

在设置锚杆加固的边坡位置及坡顶1m范围内挂设钢筋网,钢筋网布置Φ615@100@100mm3。钢筋网应与锚杆或其他固定装置连接牢固,安装时尽量贴近坡面。

2.2.3降水

在放坡开挖基坑时,除了沿基坑四周地面筑堤挖沟截水、组织疏水以防止地表水流入基坑冲刷边坡造成塌方和基坑浸水外,当基坑底面低于地下水位时,地下水将会不断地渗入坑内,要做好基坑降水设计。

根据工程地质情况和平面形状,采用轻型井点降水法降低地下水位。井直径为600mm,井深6m,井距纵向30m,单排布置,泵房处加设一口降水井,井深为11m。降水深度需在设计基坑底面以下1m。降水在开挖前(15~20)d开始,使土体开挖时在一定程度上已经排水固结。

降水井施工过程中,一边成井,一边洗井,并同时下泵临时抽水。联动抽水(15~20)d后,降低后水位仍高于基底,需采取坑内降水,明排处理,在坑内做集水井集中抽排。集水井沿坑底四周设置,间距30m,直径600mm,井底低于坑底1m,下无砂井管和滤料、排水泵,采用碎石压底进行强排。

结语：

PHC预应力高强混凝土管桩在复杂地貌下施工需要严格按照规范和工艺要求进行，同时地下结构施工也必须结合实际作出切合实际的施工方法。希望本文能够为PHC预应力高强混凝土管桩施工管理提供一些帮助，也希望能够对桩基施工工艺以及地下结构的施工经验积累起到一定的作用。

参考文献：

[1]齐红博.高强预应力管桩在基坑支护工程中的应用[J].科技情报开发与经济.2010(25)

[2]沈晞.PHC管桩在基坑支护工程中的应用研究[J].国外建材科技.2012(01)