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1.开题报告
神马氯碱厂30万t/年PVC乙炔外管廊桩基础工程位于平顶山市高阳路东段神马氯碱发展有限公司东侧，由中平能化建工集团六处负责施工.该项目管廊中心线呈“几”型，东西长726.00m，南北长435.40m，采用高强预应力混凝土管桩材料，共施工试验桩6根，工程桩256根，以达到业主尽量缩短工期，尽快投入生产的根本目的。
该施工场地条件较特殊，由于电力工业的迅速发展，带来了粉煤灰排放量的急剧增加，燃煤热电厂所排放的粉煤灰总量逐年增加累积就成了该工程现场的粉煤灰地层，粉煤灰地层呈灰色、灰白色，堆积密度0.531～1.261g/cm3，与其它软土地层相比，它密度较小且本身略有或没有水硬胶凝性能，表面失水干燥时易板结变硬，含水率变大则呈糊状，下雨时粉煤灰饱水且易流动，稍振动极易液化，所以该施工现场存在地质松软，承载力较小，施工机械与材料运输、加工不便，耗费工期，施工进度受天气影响较大等问题，为满足建设单位尽量缩短工期，早日投入生产的根本目的，采用高强预应力混凝土管桩引孔锤击技术是最佳选择。
预应力混凝土管桩是在粉煤灰等松软地质条件下，先由长螺旋钻机引孔，再由打桩机将管桩打入地下达到设计要求持力层深度的基础工程技术.该项技术在平煤神马氯碱厂乙炔外管廊桩基工程中进行实际应用，该项技术的应用除满足设计要求外，还具有施工进度快、干作业、造价省等众多特点。故在地质条件允许及抗震烈度小于Ⅶ度的地区都优先选择采用该项技术。
2.施工原理
在该工程中，预应力管桩技术是在预定桩位上先由长螺旋钻机引孔，再由桩机将管桩材料吊装、放入桩孔，上、下桩段焊接，最后由柴油锤打桩至要求标高，施工过程由贯入度和设计要求桩顶标高进行双控，桩身进入持力层要求深度后，桩端阻力和桩侧摩擦力提供竖向承载力和水平抗剪力，从而达到整个工程的使用要求。
管桩需穿越该层素填土，及依次向下的中砂层、粉质粘土层、直至第五层粗砂层为持力层，采用长螺旋钻机引孔与柴油锤打桩技术在该地质条件下完成管桩施工，并通过在管桩连接处吊入钢筋笼，浇筑混凝土的工艺加强桩基整体抗剪能力，将工程整体质量又提高了一个层次。同时为后续钢桁架工程提供衔接前提。
采用该施工技术加快了施工进度，节约大量资金，确保安全可靠，为建设单位创造了巨大的经济效益并达到在若干年后去掉粉煤灰层后作为乙炔外管廊钢桁架支柱仍能承受竖向700kN，水平25kN荷载的合格条件。
3.主要技术指标
（1）焊接部分在保证强度同时做好防腐处理；
（2）解决因土应力重叠，持力层土体固结过快导致难以达到桩顶要求标高问题；
（3）采用接桩处放置钢筋笼浇灌混凝土方法进行加固，防止焊缝发生应力变形，同时为后续钢桁架做好衔接准备；
（4）调整桩长与打桩深度以适应粉煤灰地层上下高度落差；
（5）保证桩身作为支柱在去掉粉煤灰层后有足够的稳定性。
4.工艺流程及操作要点
4.1工艺流程
测量定位→桩位复核→长螺旋钻机就位对中调平→钻进成孔排土→桩机就位→对孔→桩机调平→吊桩→桩落位→调整垂直度→锤击沉桩→吊桩对位→焊接→锤击沉桩至设计标高→吊入钢筋笼→浇筑商品混凝土。
4.2操作要点
4.2.1测量放线
在GPS专业测量组定位基础上再由专业测量技术员使用全站仪测定具体桩位控制点，重点在作业路线拐角位置，控制点浇筑混凝土保护.最后由现场施工技术员使用经纬仪和50m钢尺对各个桩位进行定位，该细部测量工作随工程进度同步进行，以防桩位点受破坏.注意在打桩施工区域附近设置控制樁与水准点不少于2个，其位置以不受打桩影响为原则（距离操作地点40m以外），轴线控制桩设置在距桩位5-10m处，以控制桩基轴线和标高，且至少每一方向的作业段设置4-5个轴线控制桩，以便后续施工单位方便复核。
4.2.2长螺旋钻机钻孔引孔施工
管桩完工后水平位移偏差和垂直度偏差很大程度上取决于长螺旋钻孔质量，因此，必须严格控制桩位偏差和垂直度偏差。钻进过程中采取间隙式钻进法，即钻进——空钻钻进，以利被切割的土层能及时排出地面，钻头钻至规定的深度后，空钻1min再提钻，保证成孔规则完整。
4.2.3导杆式柴油锤打桩机施工
桩机就位后，在吊桩落位过程中必须遵守安全操作规程，采用人工与机械相配合保证桩段落位准确，并且保证人身安全。
并再次双向控制垂直度，在桩机附近两侧设置钢支架吊线锤，观测桩段两个不同方向的边缘，调整桩机，严格控制桩段的垂直度误差。严禁边打桩边调整桩机，或者下桩入土深度≥1.0m后调整桩机。必须将桩段吊离孔外，待处理后，再调机施工。
4.2.4接桩
该工程φ600直径PHC桩段均采用二氧化碳气体保护焊连接方式。保证连续饱满，电焊工必须经过专业培训、持证上岗操作，自然冷却后涂刷防锈漆。
4.2.5打桩
采用“重锤低击”方案，坚持以贯入度和桩长控制“双控”原则，控制桩端进入持力层的深度，确保桩端进入持力层层面的设计要求，如深度未达到设计要求时，可在允许范围内（即极限贯入度值为最后十击为3cm）适当增大锤击数，使之达到深度要求。
4.3重点问题解决方案
4.3.1土体固结解决方案
相邻桩位距离较近时，由于土应力过于集中重叠，土体固结过快，出现桩身进入土体较困难，最后桩顶标高高于设计要求标高现象，该问题主要出现在桩位间距2m的位置处，当达到贯入度要求后，再继续强打会使桩身损坏，所以在施工完毕后采用人工截桩方法使之达到设计要求。截割桩头采用电动锯桩器，严禁采用大锤横向敲击或强行扳拉截桩。（受力分析如图1所示） 4.3.2管桩接缝受力分析及加强方案
该工程采用管桩材料型号为PHC-B600（130），为较大直径端承桩管桩材料，现场焊接单桩最大长度2hn，最大长径比为35，符合苏G03-2002相关规范要求。
由试桩检验报告可以看出，在水平剪力作用下焊缝位置要承受较大的弯矩作用，普通焊接桩抗弯能力有限，延性性能也较差，不能满足设计要求，而经过桩身连接处加固处理的试桩则能满足设计要求，其具体方案为：
桩段之间采用气体保护焊，但为了加强接桩处抗剪强度，特采用吊入钢筋笼（10m）并浇筑商品混凝土方法，同时也为后续钢桁架工程做衔接条件。吊入钢筋笼前需对管桩内涌土高度进行测量，超过设计要求高度时使用“洛阳铲，挖除，高度不够时人工回填至要求高度。（见图2接桩设计示意图）
在该工程中，管桩填芯后由于填芯混凝土参与工作，其焊缝位置和整个桩身的开裂弯矩、屈服弯矩及极限弯矩均比非填芯管桩要大。
超出该工程范围，在地震多发区的软土地层中，土体极易因地震作用液化，而消除地基液化沉陷的有效措施就是采用桩基，参考该工程的管桩施工加强方案可更大范围的用于工民建筑。
4.3.3地势高差调整方案
该管廊工程与乙炔厂连接段需要穿越高差约8m的粉煤灰坑，为满足现场施工需要，就粉煤灰坑上下部管桩有效长度和入土深度进行调整，坑上部采用全长2hn桩型，坑下部采用全长15m的桩型，坑上下高差通过后期钢桁架工程调整。
4.3.4稳定性验算
为达到在若干年后去掉粉煤灰层，管桩基础作为钢桁架支柱仍能承受竖向700kN，水平25kN的承载力要求，必须就现场施工的有效桩长和入土深度进行抗倾覆力验算，在去掉粉煤灰层后，管桩入土土层依次为中砂层、粉质粘土层、粗砂层。经详细计算，管桩设计水平剪力25kN，取极限值50kN，管桩基础上部有4m的钢桁架，取管桩外露长度8m，则倾覆力矩为：
M=50×12=600kN·m
樁基埋深13m，通过郎肯土压力计算公式得各土层提供的被动土压力的抗倾覆力矩：
M’=1.56×105kN·m
由此可见抗倾覆力矩远远大于倾覆力矩，同时有上部钢桁架总体连接固定，整体稳定性进一步提高。（如图3所示）
5.结论
该技术在确保工程施工质量，加快工程施工进度与降低工程成本等方面均取得了显著的经济效益和社会效益，具有良好的推广应用价值及市场发展前景。相对于同类的静压桩技术，有适应多种地形的优点，以本工程为例，施工区域在粉煤灰土坡上，距厂区道路高差近10m，较软的土质和较陡的坡路限制了重量较大的静压桩技术的使用，但柴油锤打桩技术又有着噪声大、空气污染、震动大等缺点，只有类似该工程的特殊地形条件才考虑使用.同时预应力高强混凝土管桩技术应用的时间还不长，对其应用中某些技术问题还需要一个认识、研究、总结提高的过程。
收稿日期：2013-4-19
作者简介：赵永宽（1983-），男，汉族，本科，助理工程师，毕业于河北工程大学。
神马氯碱厂30万t/年PVC乙炔外管廊桩基础工程位于平顶山市高阳路东段神马氯碱发展有限公司东侧，由中平能化建工集团六处负责施工.该项目管廊中心线呈“几”型，东西长726.00m，南北长435.40m，采用高强预应力混凝土管桩材料，共施工试验桩6根，工程桩256根，以达到业主尽量缩短工期，尽快投入生产的根本目的。
该施工场地条件较特殊，由于电力工业的迅速发展，带来了粉煤灰排放量的急剧增加，燃煤热电厂所排放的粉煤灰总量逐年增加累积就成了该工程现场的粉煤灰地层，粉煤灰地层呈灰色、灰白色，堆积密度0.531～1.261g/cm3，与其它软土地层相比，它密度较小且本身略有或没有水硬胶凝性能，表面失水干燥时易板结变硬，含水率变大则呈糊状，下雨时粉煤灰饱水且易流动，稍振动极易液化，所以该施工现场存在地质松软，承载力较小，施工机械与材料运输、加工不便，耗费工期，施工进度受天气影响较大等问题，为满足建设单位尽量缩短工期，早日投入生产的根本目的，采用高强预应力混凝土管桩引孔锤击技术是最佳选择。
预应力混凝土管桩是在粉煤灰等松软地质条件下，先由长螺旋钻机引孔，再由打桩机将管桩打入地下达到设计要求持力层深度的基础工程技术.该项技术在平煤神马氯碱厂乙炔外管廊桩基工程中进行实际应用，该项技术的应用除满足设计要求外，还具有施工进度快、干作业、造价省等众多特点。故在地质条件允许及抗震烈度小于Ⅶ度的地区都优先选择采用该项技术。
2.施工原理
在该工程中，预应力管桩技术是在预定桩位上先由长螺旋钻机引孔，再由桩机将管桩材料吊装、放入桩孔，上、下桩段焊接，最后由柴油锤打桩至要求标高，施工过程由贯入度和设计要求桩顶标高进行双控，桩身进入持力层要求深度后，桩端阻力和桩侧摩擦力提供竖向承载力和水平抗剪力，从而达到整个工程的使用要求。
管桩需穿越该层素填土，及依次向下的中砂层、粉质粘土层、直至第五层粗砂层为持力层，采用长螺旋钻机引孔与柴油锤打桩技术在该地质条件下完成管桩施工，并通过在管桩连接处吊入钢筋笼，浇筑混凝土的工艺加强桩基整体抗剪能力，将工程整体质量又提高了一个层次。同时为后续钢桁架工程提供衔接前提。
采用该施工技术加快了施工进度，节约大量资金，确保安全可靠，为建设单位创造了巨大的经济效益并达到在若干年后去掉粉煤灰层后作为乙炔外管廊钢桁架支柱仍能承受竖向700kN，水平25kN荷载的合格条件。
3.主要技术指标
（1）焊接部分在保证强度同时做好防腐处理；
（2）解决因土应力重叠，持力层土体固结过快导致难以达到桩顶要求标高问题；
（3）采用接桩处放置钢筋笼浇灌混凝土方法进行加固，防止焊缝发生应力变形，同时为后续钢桁架做好衔接准备；
（4）调整桩长与打桩深度以适应粉煤灰地层上下高度落差；
（5）保证桩身作为支柱在去掉粉煤灰层后有足够的稳定性。
4.工艺流程及操作要点
4.1工艺流程
测量定位→桩位复核→长螺旋钻机就位对中调平→钻进成孔排土→桩机就位→对孔→桩机调平→吊桩→桩落位→调整垂直度→锤击沉桩→吊桩对位→焊接→锤击沉桩至设计标高→吊入钢筋笼→浇筑商品混凝土。
4.2操作要点
4.2.1测量放线
在GPS专业测量组定位基础上再由专业测量技术员使用全站仪测定具体桩位控制点，重点在作业路线拐角位置，控制点浇筑混凝土保护.最后由现场施工技术员使用经纬仪和50m钢尺对各个桩位进行定位，该细部测量工作随工程进度同步进行，以防桩位点受破坏.注意在打桩施工区域附近设置控制樁与水准点不少于2个，其位置以不受打桩影响为原则（距离操作地点40m以外），轴线控制桩设置在距桩位5-10m处，以控制桩基轴线和标高，且至少每一方向的作业段设置4-5个轴线控制桩，以便后续施工单位方便复核。
4.2.2长螺旋钻机钻孔引孔施工
管桩完工后水平位移偏差和垂直度偏差很大程度上取决于长螺旋钻孔质量，因此，必须严格控制桩位偏差和垂直度偏差。钻进过程中采取间隙式钻进法，即钻进——空钻钻进，以利被切割的土层能及时排出地面，钻头钻至规定的深度后，空钻1min再提钻，保证成孔规则完整。
4.2.3导杆式柴油锤打桩机施工
桩机就位后，在吊桩落位过程中必须遵守安全操作规程，采用人工与机械相配合保证桩段落位准确，并且保证人身安全。
并再次双向控制垂直度，在桩机附近两侧设置钢支架吊线锤，观测桩段两个不同方向的边缘，调整桩机，严格控制桩段的垂直度误差。严禁边打桩边调整桩机，或者下桩入土深度≥1.0m后调整桩机。必须将桩段吊离孔外，待处理后，再调机施工。
4.2.4接桩
该工程φ600直径PHC桩段均采用二氧化碳气体保护焊连接方式。保证连续饱满，电焊工必须经过专业培训、持证上岗操作，自然冷却后涂刷防锈漆。
4.2.5打桩
采用“重锤低击”方案，坚持以贯入度和桩长控制“双控”原则，控制桩端进入持力层的深度，确保桩端进入持力层层面的设计要求，如深度未达到设计要求时，可在允许范围内（即极限贯入度值为最后十击为3cm）适当增大锤击数，使之达到深度要求。
4.3重点问题解决方案
4.3.1土体固结解决方案
相邻桩位距离较近时，由于土应力过于集中重叠，土体固结过快，出现桩身进入土体较困难，最后桩顶标高高于设计要求标高现象，该问题主要出现在桩位间距2m的位置处，当达到贯入度要求后，再继续强打会使桩身损坏，所以在施工完毕后采用人工截桩方法使之达到设计要求。截割桩头采用电动锯桩器，严禁采用大锤横向敲击或强行扳拉截桩。（受力分析如图1所示） 4.3.2管桩接缝受力分析及加强方案
该工程采用管桩材料型号为PHC-B600（130），为较大直径端承桩管桩材料，现场焊接单桩最大长度2hn，最大长径比为35，符合苏G03-2002相关规范要求。
由试桩检验报告可以看出，在水平剪力作用下焊缝位置要承受较大的弯矩作用，普通焊接桩抗弯能力有限，延性性能也较差，不能满足设计要求，而经过桩身连接处加固处理的试桩则能满足设计要求，其具体方案为：
桩段之间采用气体保护焊，但为了加强接桩处抗剪强度，特采用吊入钢筋笼（10m）并浇筑商品混凝土方法，同时也为后续钢桁架工程做衔接条件。吊入钢筋笼前需对管桩内涌土高度进行测量，超过设计要求高度时使用“洛阳铲，挖除，高度不够时人工回填至要求高度。（见图2接桩设计示意图）
在该工程中，管桩填芯后由于填芯混凝土参与工作，其焊缝位置和整个桩身的开裂弯矩、屈服弯矩及极限弯矩均比非填芯管桩要大。
超出该工程范围，在地震多发区的软土地层中，土体极易因地震作用液化，而消除地基液化沉陷的有效措施就是采用桩基，参考该工程的管桩施工加强方案可更大范围的用于工民建筑。
4.3.3地势高差调整方案
该管廊工程与乙炔厂连接段需要穿越高差约8m的粉煤灰坑，为满足现场施工需要，就粉煤灰坑上下部管桩有效长度和入土深度进行调整，坑上部采用全长2hn桩型，坑下部采用全长15m的桩型，坑上下高差通过后期钢桁架工程调整。
4.3.4稳定性验算
为达到在若干年后去掉粉煤灰层，管桩基础作为钢桁架支柱仍能承受竖向700kN，水平25kN的承载力要求，必须就现场施工的有效桩长和入土深度进行抗倾覆力验算，在去掉粉煤灰层后，管桩入土土层依次为中砂层、粉质粘土层、粗砂层。经详细计算，管桩设计水平剪力25kN，取极限值50kN，管桩基础上部有4m的钢桁架，取管桩外露长度8m，则倾覆力矩为：
M=50×12=600kN·m
樁基埋深13m，通过郎肯土压力计算公式得各土层提供的被动土压力的抗倾覆力矩：
M’=1.56×105kN·m
由此可见抗倾覆力矩远远大于倾覆力矩，同时有上部钢桁架总体连接固定，整体稳定性进一步提高。（如图3所示）
5.结论
该技术在确保工程施工质量，加快工程施工进度与降低工程成本等方面均取得了显著的经济效益和社会效益，具有良好的推广应用价值及市场发展前景。相对于同类的静压桩技术，有适应多种地形的优点，以本工程为例，施工区域在粉煤灰土坡上，距厂区道路高差近10m，较软的土质和较陡的坡路限制了重量较大的静压桩技术的使用，但柴油锤打桩技术又有着噪声大、空气污染、震动大等缺点，只有类似该工程的特殊地形条件才考虑使用.同时预应力高强混凝土管桩技术应用的时间还不长，对其应用中某些技术问题还需要一个认识、研究、总结提高的过程。
收稿日期：2013-4-19
作者简介：赵永宽（1983-），男，汉族，本科，助理工程师，毕业于河北工程大学。