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摘要：本文结合佛山市嘉逸酒店工程实例，从理论和实践的角度，阐述了静压预应力管桩施工工艺及施工过程中应采取的质量控制措施，旨在为同类工程积累经验，进而完善预应力管桩施工工艺。
关键词：建筑施工；管桩
作为建筑基础之一的预应力管桩基础，因具有单桩承载力高，设计范围广；在同一建筑物基础中，可使用不同直径的管桩，容易解决布桩问题，可充分发挥每根桩的承载能力；成桩质量可靠，穿透力强，造价低廉、质量可靠、长度易调整、施工速度快、检测时间短、现场简洁等优点得到广泛使用。正因为其应用的广泛性，进一步探讨提升施工质量措施具有重要的现实意义。
1、工程概况
佛山市嘉逸酒店工程建筑面积为40894m2，由主楼、附属楼及圆形裙楼三部分组成。RC/8层，管桩：Φ400，电梯（井道）、剪力墙，地下室面积：5000m2，施工时间：2009年9月~2010年12月。
2、施工准备
2.1、机械设备的选择和检查
检查压桩机械设备及起重工具，铺设电力管线，进行设备架立组装。在桩架上设置标尺或在送桩器侧面画上标尺，以便能观测桩身入土深度。压桩设备的选用应确保施压时压应力小于桩身材料的轴心抗压强度设计值，一般按1.2倍~1.5倍管桩极限承载力取值，静压桩机采用抱压式，本工程选用680型、700型2台抱压式桩机。桩机的夹具选择长夹具，保证夹桩时，桩身侧压应力较小，且更易控制桩的垂直度。压桩速度为1.8m/min。桩机的压力仪表按规定送检，以确保夹桩及压力控制准确。送桩杆的长度根据压桩机和送桩长度确定，应考虑施工中有超深送桩，送桩一般宜按理论送桩长度加3m。选用10m和12m送桩杆。压桩机的配重应平衡配置于平台上。
2.2、选择压桩顺序
本工程分4个施工区段，如图1所示。A、B区管桩采取逐排压桩， D区(圆形裙房)采取自圆心向周边压桩(螺旋式)， C区的核心筒下的2个承台的桩较密集，每个承台在12.6m×19.2m平面内的桩数为98根，横纵桩距为3.2D、3.6D (D为桩径)，采取由中部向外间隔逐排的压桩方法。
2.3、场地要求
现场的坡度不得大于1/100，地耐力应不小于140kNPm2。当桩机上坡时，坡度应控制在10%，上坡时卸掉桩机配重。对桩位处的地面有混凝土地坪及旧有建筑物基础，应予凿除。桩机最小工作半径:桩位中心距周边建(构)筑物应大于1/2压桩机宽度+1.0 m，且对建(构)筑物应有保护措施。
2.4、管桩堆放
管桩强度应达设计值的100%。现场堆放不得超过4层。堆放在坚实、平整的场地上，以防不均匀沉降造成损桩，并采取可靠的防滚、防滑措施，将合格桩按平面布置图堆放在压桩机附近，不合格的桩另行堆放，待退场。
2.5、桩位测量
定位根据基准点进行放样，将轴线控制点引出6m~8m，做好测量控制网。桩位可打短钢筋并洒白石灰醒目标识。桩位测量允许偏差值:单桩10mm，群桩20mm。
2.6、试桩
施工前已打试桩，试桩不少于2根，以确定贯入度及桩长，并校验打桩设备和施工工艺及技术措施是否符合要求。已准备好桩基工程沉桩记录和隐蔽工程验收记录表格，并安排好记录人员等。
3、 PHC桩的沉桩施工
根据桩位平面图、总平面图及建设方提供的坐标控制点进行桩位测放。经监理验收桩位合格签证后，桩机方可就位。压桩机就位时应对准桩位，启动平台支腿油缸，校正平台处于水平状态。启动门架支撑油缸，使门架微倾，以便吊插预制桩。起吊预制桩时先栓好吊装用的钢丝绳及索具，然后应用索具捆绑桩上部约50cm处，起吊预制桩至桩机夹具，启动油缸，使夹具抱緊桩身，然后调整桩基位置，使桩尖垂直对准桩位中心，缓缓插入土中。当桩尖插入桩位后，微微启动压桩油罐，待桩入土至50cm时，可利用架设在通视安全处(一般距桩机不小于15m)的一台经纬仪和一台水准仪，测量42桩的垂直度和平台的水平度，再次校正桩的垂直度和平台的水平度，使桩的纵横双向垂直偏差不超过0.5%。如果超差，必须及时调整，但须保证桩身不裂，必要时拔出重插，不得用强拔的方法进行快速纠偏，以免造成桩身拉裂、折断。然后再启动压桩油缸，把桩徐徐压下，控制施压速度不超过2m/min。沉桩时，管桩的垂直度必须严格控制，施工时必须保证第一节桩的施工质量。在通视安全处架设水准仪一台，控制桩顶标高。
压桩应连续进行，当压桩力已达到两倍设计荷载或桩端已到达持力层时，应随即进行稳压。当桩长小于15m或粘性土为持力层时，宜取略大于2倍设计荷载作为最后稳压力，并稳压不少于5次，每次1min，当桩长大于15m或密实砂土为持力层时，宜取2倍设计荷载作为最后稳压力，并稳压不少于3次，每次1min，测定其最后各次稳压时的贯入度。
4、管桩施工质量控制
4.1、挤土效应
静压法施工预应力管桩属于挤土类型，本工程管桩底不外加封口桩尖，桩体排开的土体实测表明进入管桩内的土芯长度一般为桩长的1/3左右，挤土效应很明显；挤土效应可以提高桩身的侧摩阻力，增加单桩承载力，但同时会造成沉桩困难；并且还会使周围桩体上浮，造成单桩承载力降低；挤土效应还会造成周边建筑物和构筑物开裂、地面隆起；地下管线侧移、断裂等事故。施工方法与施工顺序不当，每天成桩数量太多、压桩速率太快、布桩过密，都会加剧挤土效应。
预防措施：压同一根桩应尽量减少停歇时间，避免由于停歇时间过长，摩阻力增大，造成沉桩困难。在进行两节桩的对接焊接时，应避免下节桩桩端落在粉土、粉砂等硬土层中，为此施工前应认真查看地质报告，了解土层分布情况，合理确定桩体组合长度；制定合理的沉桩顺序，保证土体应力顺利的向施工场地外围或没有相邻建筑物的方向扩散；遇同一场地桩长差异较大或桩径不同时，沉桩应遵循先难后易的原则，以避免由于挤土效应造成沉桩困难；根据地质资料，控制沉桩速率，一般控制在1m/min左右，同时日成桩数量不宜过多；在桩基设计时要控制好布桩密度，管桩最小中心距不应小于3.0d；当排数不少于3排且桩数不少于9根时，不应小于3.5d；独立承台内桩数超过30根或大面积群桩，不应小于4.0d；对布桩较密部分的管桩可适当降低施工速度，使土体应力有时间消散；施工过程中应对临近建筑物、地下管线进行跟踪观测、监护。
4.2、沉桩达不到设计要求
沉桩达不到设计要求一般是由以下几个原因造成的：浅部土层中留有大石块或老基础等地下障碍物，压桩时遇到这些障碍物后无法施工；局部土层存在坚硬透镜体，导致沉桩时无法穿越该层；静压桩机上配重太少；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；桩身断裂，致使桩不能继续压入。
预防措施：探明地表浅层存在的障碍物后，应进行开挖处理；在存在透镜体的部位采用预钻孔沉桩的措施；根据压桩力配足配重；详细探明工程地质情况，必要时应补勘；压桩前严格控制桩体的垂直度，送桩时保证送桩器与工程桩桩心重合，送桩时速度适当减慢。
4.3、接桩处松脱、开裂
牢固的接桩是保证预制管桩施工质量的重要内容，松脱开裂一般是由以下情况造成的：连接处表面没有处理干净，留有杂质、雨水、油污等；连接件不平，有较大空隙，造成焊接不牢；焊接质量不好，焊缝不连续、不饱满或有夹渣；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。
预防措施：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；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；焊接接桩时，应先将四周点焊固定，然后对称焊接，并确保焊缝质量和设计尺寸。焊接的材质均应符合设计要求，焊接件应做好防腐处理；接桩时，两节桩应在同一轴线上，上下节桩的中心线偏差不大于10mm，节点弯曲矢高不大于1%，桩长焊接预埋件应平整服贴，焊接后，认真检查后再继续压桩。
5、结论
在其应用过程中，建设者只有一方面严格落实现有各项技术规范、措施和有关经验，另一方面在工程实践中不断改进提高其技术应用水平，才能进一步地提升预应力管桩施工质量，才能有效促进该技术的进一步完善与提高，才能真正实现保证建筑工程施工质量的根本目的。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：建筑施工；管桩
作为建筑基础之一的预应力管桩基础，因具有单桩承载力高，设计范围广；在同一建筑物基础中，可使用不同直径的管桩，容易解决布桩问题，可充分发挥每根桩的承载能力；成桩质量可靠，穿透力强，造价低廉、质量可靠、长度易调整、施工速度快、检测时间短、现场简洁等优点得到广泛使用。正因为其应用的广泛性，进一步探讨提升施工质量措施具有重要的现实意义。
1、工程概况
佛山市嘉逸酒店工程建筑面积为40894m2，由主楼、附属楼及圆形裙楼三部分组成。RC/8层，管桩：Φ400，电梯（井道）、剪力墙，地下室面积：5000m2，施工时间：2009年9月~2010年12月。
2、施工准备
2.1、机械设备的选择和检查
检查压桩机械设备及起重工具，铺设电力管线，进行设备架立组装。在桩架上设置标尺或在送桩器侧面画上标尺，以便能观测桩身入土深度。压桩设备的选用应确保施压时压应力小于桩身材料的轴心抗压强度设计值，一般按1.2倍~1.5倍管桩极限承载力取值，静压桩机采用抱压式，本工程选用680型、700型2台抱压式桩机。桩机的夹具选择长夹具，保证夹桩时，桩身侧压应力较小，且更易控制桩的垂直度。压桩速度为1.8m/min。桩机的压力仪表按规定送检，以确保夹桩及压力控制准确。送桩杆的长度根据压桩机和送桩长度确定，应考虑施工中有超深送桩，送桩一般宜按理论送桩长度加3m。选用10m和12m送桩杆。压桩机的配重应平衡配置于平台上。
2.2、选择压桩顺序
本工程分4个施工区段，如图1所示。A、B区管桩采取逐排压桩， D区(圆形裙房)采取自圆心向周边压桩(螺旋式)， C区的核心筒下的2个承台的桩较密集，每个承台在12.6m×19.2m平面内的桩数为98根，横纵桩距为3.2D、3.6D (D为桩径)，采取由中部向外间隔逐排的压桩方法。
2.3、场地要求
现场的坡度不得大于1/100，地耐力应不小于140kNPm2。当桩机上坡时，坡度应控制在10%，上坡时卸掉桩机配重。对桩位处的地面有混凝土地坪及旧有建筑物基础，应予凿除。桩机最小工作半径:桩位中心距周边建(构)筑物应大于1/2压桩机宽度+1.0 m，且对建(构)筑物应有保护措施。
2.4、管桩堆放
管桩强度应达设计值的100%。现场堆放不得超过4层。堆放在坚实、平整的场地上，以防不均匀沉降造成损桩，并采取可靠的防滚、防滑措施，将合格桩按平面布置图堆放在压桩机附近，不合格的桩另行堆放，待退场。
2.5、桩位测量
定位根据基准点进行放样，将轴线控制点引出6m~8m，做好测量控制网。桩位可打短钢筋并洒白石灰醒目标识。桩位测量允许偏差值:单桩10mm，群桩20mm。
2.6、试桩
施工前已打试桩，试桩不少于2根，以确定贯入度及桩长，并校验打桩设备和施工工艺及技术措施是否符合要求。已准备好桩基工程沉桩记录和隐蔽工程验收记录表格，并安排好记录人员等。
3、 PHC桩的沉桩施工
根据桩位平面图、总平面图及建设方提供的坐标控制点进行桩位测放。经监理验收桩位合格签证后，桩机方可就位。压桩机就位时应对准桩位，启动平台支腿油缸，校正平台处于水平状态。启动门架支撑油缸，使门架微倾，以便吊插预制桩。起吊预制桩时先栓好吊装用的钢丝绳及索具，然后应用索具捆绑桩上部约50cm处，起吊预制桩至桩机夹具，启动油缸，使夹具抱緊桩身，然后调整桩基位置，使桩尖垂直对准桩位中心，缓缓插入土中。当桩尖插入桩位后，微微启动压桩油罐，待桩入土至50cm时，可利用架设在通视安全处(一般距桩机不小于15m)的一台经纬仪和一台水准仪，测量42桩的垂直度和平台的水平度，再次校正桩的垂直度和平台的水平度，使桩的纵横双向垂直偏差不超过0.5%。如果超差，必须及时调整，但须保证桩身不裂，必要时拔出重插，不得用强拔的方法进行快速纠偏，以免造成桩身拉裂、折断。然后再启动压桩油缸，把桩徐徐压下，控制施压速度不超过2m/min。沉桩时，管桩的垂直度必须严格控制，施工时必须保证第一节桩的施工质量。在通视安全处架设水准仪一台，控制桩顶标高。
压桩应连续进行，当压桩力已达到两倍设计荷载或桩端已到达持力层时，应随即进行稳压。当桩长小于15m或粘性土为持力层时，宜取略大于2倍设计荷载作为最后稳压力，并稳压不少于5次，每次1min，当桩长大于15m或密实砂土为持力层时，宜取2倍设计荷载作为最后稳压力，并稳压不少于3次，每次1min，测定其最后各次稳压时的贯入度。
4、管桩施工质量控制
4.1、挤土效应
静压法施工预应力管桩属于挤土类型，本工程管桩底不外加封口桩尖，桩体排开的土体实测表明进入管桩内的土芯长度一般为桩长的1/3左右，挤土效应很明显；挤土效应可以提高桩身的侧摩阻力，增加单桩承载力，但同时会造成沉桩困难；并且还会使周围桩体上浮，造成单桩承载力降低；挤土效应还会造成周边建筑物和构筑物开裂、地面隆起；地下管线侧移、断裂等事故。施工方法与施工顺序不当，每天成桩数量太多、压桩速率太快、布桩过密，都会加剧挤土效应。
预防措施：压同一根桩应尽量减少停歇时间，避免由于停歇时间过长，摩阻力增大，造成沉桩困难。在进行两节桩的对接焊接时，应避免下节桩桩端落在粉土、粉砂等硬土层中，为此施工前应认真查看地质报告，了解土层分布情况，合理确定桩体组合长度；制定合理的沉桩顺序，保证土体应力顺利的向施工场地外围或没有相邻建筑物的方向扩散；遇同一场地桩长差异较大或桩径不同时，沉桩应遵循先难后易的原则，以避免由于挤土效应造成沉桩困难；根据地质资料，控制沉桩速率，一般控制在1m/min左右，同时日成桩数量不宜过多；在桩基设计时要控制好布桩密度，管桩最小中心距不应小于3.0d；当排数不少于3排且桩数不少于9根时，不应小于3.5d；独立承台内桩数超过30根或大面积群桩，不应小于4.0d；对布桩较密部分的管桩可适当降低施工速度，使土体应力有时间消散；施工过程中应对临近建筑物、地下管线进行跟踪观测、监护。
4.2、沉桩达不到设计要求
沉桩达不到设计要求一般是由以下几个原因造成的：浅部土层中留有大石块或老基础等地下障碍物，压桩时遇到这些障碍物后无法施工；局部土层存在坚硬透镜体，导致沉桩时无法穿越该层；静压桩机上配重太少；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；桩身断裂，致使桩不能继续压入。
预防措施：探明地表浅层存在的障碍物后，应进行开挖处理；在存在透镜体的部位采用预钻孔沉桩的措施；根据压桩力配足配重；详细探明工程地质情况，必要时应补勘；压桩前严格控制桩体的垂直度，送桩时保证送桩器与工程桩桩心重合，送桩时速度适当减慢。
4.3、接桩处松脱、开裂
牢固的接桩是保证预制管桩施工质量的重要内容，松脱开裂一般是由以下情况造成的：连接处表面没有处理干净，留有杂质、雨水、油污等；连接件不平，有较大空隙，造成焊接不牢；焊接质量不好，焊缝不连续、不饱满或有夹渣；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。
预防措施：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；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；焊接接桩时，应先将四周点焊固定，然后对称焊接，并确保焊缝质量和设计尺寸。焊接的材质均应符合设计要求，焊接件应做好防腐处理；接桩时，两节桩应在同一轴线上，上下节桩的中心线偏差不大于10mm，节点弯曲矢高不大于1%，桩长焊接预埋件应平整服贴，焊接后，认真检查后再继续压桩。
5、结论
在其应用过程中，建设者只有一方面严格落实现有各项技术规范、措施和有关经验，另一方面在工程实践中不断改进提高其技术应用水平，才能进一步地提升预应力管桩施工质量，才能有效促进该技术的进一步完善与提高，才能真正实现保证建筑工程施工质量的根本目的。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。