基于湿陷性黄土地基的PHC管桩静力压桩法

基于湿陷性黄土地基的PHC管桩静力压桩法

施工技术研究

翟卫伟

（陕西师范大学，陕西 西安 710119）

摘要：PHC管桩质量稳定，在工程中应用广泛，研究其施工技术对提高其施工质量有着非常重要的作用。文章通过对PHC管桩施工工序及方法、工艺控制重点及难点的研究，阐明了PHC管桩静力压桩法施工技术。

关键词：PHC管桩；静力压桩法；施工技术

1  引言

采用离心和预应力工艺成型的圆环形截面的预应力混凝土桩，简称管桩。桩身混凝土强度等级为C80及以上的管桩为高强混凝土管桩，简称PHC管桩。静力压桩法是利用静压设备将管桩压至土（岩）层设计深度的一种沉桩施工方法。PHC管桩采取工厂化方式生产，不存在缩颈、夹泥等质量问题，其质量稳定性优于沉管灌注桩，在工程中得到了大量应用。但同时，沉桩施工中也会出现断桩、桩端上浮、沉降增大、造成周边建筑和市政设施破坏等问题，加强PHC管桩施工技术研究，有效预防和处理上述问题，对提高PHC管桩施工质量有着非常重要的作用。

在湿陷性黄土地区，中高层建筑中经常采用素土挤密桩消除地基土的湿陷性，采用PHC管桩提供承载力承受上部建筑荷载。本文通过笔者的工程实践，研究并提出了基于湿陷性黄土地基的PHC管桩静力压桩法施工技术方案。

2  施工工艺

2.1工艺流程

2.2施工工序及方法

2.2.1施工准备

场地内影响沉桩的地下垃圾土、障碍物、管线及高空障碍物都已处理或清除，场地平整、坚实，满足预制管桩堆放、运桩车行驶、压桩机施工要求。在不受施工影响的位置已经设置坐标、高程控制点及轴线定位点。桩已运至施工现场、按规定堆放并经进场验收合格。

2.2.2焊接桩尖

钢桩尖宜在工厂内焊接，未焊接时，应在堆放现场焊接，严禁在管桩起吊后点焊、仰焊。焊接桩尖前，首先要对桩尖和桩端板进行除锈，除锈完成后进行桩尖与桩端板的焊接，焊缝应满焊。桩尖焊接完成后必须按照除焊渣、打磨焊缝、涂刷三遍防锈漆进行防锈工作。

2.2.3测放桩位

根据测量控制点，计算出每个桩位的X、Y方向尺寸及角度。采用全站仪控制测放每个桩位，钢尺复测以确保桩位准确。桩位测放应分批分段，不宜放太多或全部放出，以免施工时挤压偏位。桩位放好后用钢卷尺复核，误差应符合设计要求。定桩位时采用短钢筋头钉入地下，钢筋头须稳固不松动，顶部露出地面1cm左右，涂上红漆或系上红绳以便快速找到桩位进行施工。

2.2.4管桩起吊

管桩起吊前，必须在桩身上画出以米为单位的长度标记，并按从下至上的顺序标明桩的长度，以便观察桩的入土深度及记录该深度时的压力值。管桩起吊要平稳，不能强拉，避免撞击。桩帽或送桩帽与桩周围保持5mm～10mm的间隙，桩顶与桩帽或送桩帽之间必须加设弹性衬垫。由吊机采用一点法起吊，把管桩转到桩机内完成立桩，起吊点应位于桩端1/4桩长处。

2.2.4沉桩

沉桩前必须严格控制好桩身定位，应正确安放。沉桩0.5m～1m时停止，使用经纬仪校核管桩的垂直度，垂直度偏差不得大于0.5％。当桩身垂直度偏差大于0.5%时，找出偏差原因并纠偏，或拔出管桩重插，严禁用移动桩架的方法进行纠偏。沉桩过程中应严格控制沉桩速度，沉桩速度不宜大于2m/min，防止桩身倾斜过大、校正困难。沉桩时，宜将管桩一次性压到底，尽量减少中间停顿，应注意避免在接近设计深度时接桩。如在沉桩过程中需要停歇，应将桩尖停在软弱土层，以便继续沉桩时的启动阻力不致过大。沉桩过程中如遇桩身倾斜、桩体移位、桩身严重破损等问题，应立即暂停沉桩，待处理后再行施工。

2.2.5接桩

在管桩桩头距离地面0.5m～1m时进行接桩，应避免在桩尖接近密实砂土、碎石、卵石等硬土层时进行接桩。接桩宜采用焊接连接或机械连接。

（1）焊接连接接桩

焊接连接接桩时，下节桩的桩头处宜设置导向箍或其他导向措施。管桩对接前，上下端板表面应保持清洁，端板坡口应除锈、呈现金属光泽。接桩时，上下节桩段应保持顺直、错位偏差不超过2mm；逐节接桩时，节点弯曲矢高不得大于1/1000桩长，且不得大于20mm。

焊接时应在坡口圆周对称电焊4至6个点，上下节桩固定后，拆除导向箍，再分层施焊，施焊应同时对称进行，直至满焊。焊接采用手工电弧焊，焊缝要求连续、饱满，焊接层数不少于两层。内层焊渣必须清理干净后方可施焊外层。施焊完成，待管桩接头自然冷却后方可继续沉桩。冷却时间不宜少于6分钟。冷却后须打磨，涂刷防锈漆。严禁淋水冷却和焊接后立即沉桩。

（2）机械连接接桩

机械连接接桩时常采用机械螺纹连接方式进行快速接桩。接桩前检查桩两端制作的尺寸偏差及连接件，无损伤后方可起吊施工，下节桩段的桩头宜高出地面0.8m～1m。接桩时，卸下上、下节桩两端的保护装置后，将接头上的残留物清理干净，涂上润滑油脂。随后采用专用锥度接头进行对中，对准上、下节桩后采用专用扳手旋紧螺纹。旋紧后两端板尚应有1mm～2mm的间隙，间隙用沥青填料填满。

2.2.6送桩

当设计桩顶标高低于地面标高时，应进行送桩。送桩时必须采用与管桩直径相匹配的专用送桩器，不得采用工程桩作为送桩器。送桩器上应有尺寸标志，长度要满足送桩深度要求。在管桩加工厂定制的预压应力值较高的管桩，可作为送桩器使用，但不得用于工程桩。

送桩前要将桩孔封堵，防止土进入管桩内腔。还应测量桩的垂直度，并检查桩头质量，合格后方可送桩。送桩前，管桩露出地面高度宜为0.3m～0.5m。送桩应连续进行，送桩施工要求同沉桩施工要求。

2.2.7截桩

截桩前，先测量出设计桩顶标高，并用红漆沿管桩周围标记出切割线。截桩必须采用锯桩器，锯管桩时必须将管壁截透，严禁采用横向敲击或利用压桩机行走推力强行拉拽等方式野蛮截桩。切断后的桩头应及时吊放到地面或施工区域外。

2.3工艺控制重点及难点

2.3.1合理确定沉桩顺序

静压沉桩沉桩顺序应根据场地工程地质条件确定。沉桩路线不宜交叉或重叠，以防止压装机行走时对已施压完成的桩产生损伤。场地局部含砂、碎石、卵石时，先对该区域进行沉桩，以防沉桩困难。当持力层埋深或桩的入土深度差别较大时，先沉长桩后沉短桩，尽量减少挤土效应的影响。对于一侧靠近现有建筑物或构筑物的场地，为降低沉桩对建筑物和构筑物的影响，应从毗邻建筑物或构筑物的一侧开始由近至远沉桩。

2.3.2合理选择和控制压桩力

压桩机的最大压桩力应小于压桩机的机架重量和配重之和的0.8倍，以防在浮机状态下施工。压桩过程中的最大压桩力值应符合设计要求，或者根据沉桩工艺试验值确定，但不宜大于桩身结构竖向承载力设计值的1.5倍，以防压坏桩身。

选择抱压式或顶压式液压压桩机时，桩身允许抱压压桩力、顶压压桩力应按下列公式计算：

（1）抱压施工压桩力

Rb≤0.95fcA

（2）顶压施工压桩力

Rd≤1.1Rb

式中：Rb——桩身允许抱压压桩力（KN）；

Rd——桩身允许顶压压桩力（KN）；

fc——桩身混凝土轴心抗压强度设计值（KPa）；

A——管桩桩身横截面面积（m2）。

2.3.3特殊情况暂停沉桩

遇到下列情况时应暂停沉桩，分析原因并采取相应措施后方可继续沉桩：

（1）沉桩压力突变；

（2）沉桩入土深度与设计要求差异大；

（3）土层性质与勘察报告明显不符；

（4）桩身混凝土纵向裂缝、破碎，桩头混凝土剥落、破碎；

（5）桩身突然倾斜；

（6）地面隆起、临桩上浮或明显位移；

（7）沉桩过程中出现异响。

2.3.4终压控制标准

静力压桩终压控制标准应根据设计要求、工艺试验情况、施工现场试桩情况等确定。应以标高控制为主，终压力控制为辅。当终压力值达不到预估值时，单桩竖向承载力特征值宜根据现场静载试验确定。当压桩力已达到终压力或桩端已到达持力层时要采取稳压措施，稳压时间不应超过10s，稳压次数不应超过5次。

参考文献

[1] 预应力混凝土管桩技术标准JGJ/T406-2017，北京：中国计划出版社，2017.

[2] 建筑地基基础工程施工规范GB51004-2015，北京：中国计划出版社，2015.

[3] 建筑桩基技术规范JGJ94-2008，北京：中国建筑工业出版社，2008.

[4]  建筑基桩检测技术规范JGJ106-2014，北京：中国建筑工业出版社，2014.

作者联系方式：710119，陕西省西安市长安区西长安街620号，陕西师范大学，翟卫伟，13679173360,20665026@qq.com.