论文部分内容阅读
摘要：本文结合工程实例，从场地、地质、桩基施工及基础开挖等方面探讨了高强预应力管桩施工过程的质量管理措施以及常见问题的分析处理方法。
关键词：PHC管桩；持力层；质量管理
中图分类号：F253.3 文献标识码：A 文章编号：
高强预应力混凝土管桩(PHC管桩)是采用先张预应力离心成型工艺，并经过10个大气压、180℃左右的蒸汽养护制成的一种空心圆筒型混凝土预制构件，节长由7-l5m不等，直径从300-1200mm，混凝土等级强度≥C80，具有工期短、单桩承载力高及造价低等优点。已经成为沿海城市及内地发达地区主要的桩基基础。下表是某地区不同桩型基础的比较。后面结合和我公司合作使用本公司PHC管桩的某一工程工程实例探讨PHC管桩施工法的质量管理及技术问题。
不同桩型主要指标比较表
备注：以上造价指标是在常用设计桩长20m的比较， 当设计桩长越长使用PHC管桩越经济。
1 工程概况
本工程由6栋25层的商住楼组成，±0．O0以上设3层裙楼，地下室一层停车场，总高度为78.50m，建筑物结构类型为钢筋砼框架结构，基础采用PHC管桩，整个压桩基础桩数624根，用桩规格为φ500-125AB级，桩身容许承载力R=2700KN，单桩竖向承载力设计值为2200KN，桩长约24-27m，以强风化岩层为桩端持力层，桩端进入持力层≥1.5m。
2 施工方法选择
2.1 锤击机械施工
锤击机械施工是指在采用锤击作用力将预制桩打入土中的一种沉桩方法，其通常采用柴油锤和液压锤，不宜采用自由落锤打桩机械。
2.2 静压机械施工
静压机械施工是通过静力压桩机的压桩机构自重和桩架上的配重作反力将预制桩压入土中的一种沉桩工艺，按施工方法可分为顶压式和抱压式兩种。相比锤击机械施工，其主要特点是施工速度快，文明程度高，环保无污染，送桩深，基础开挖后的截去量少，桩头完好，复压较容易。
以上两种方法宜用于桩端持力层为较好的强风化或全风化岩层，坚硬粘性土层，密实碎石土、砂土、粉质粘土层的场地。不宜用于土层中含有较多难以清除的孤石、障碍物，或含有难以贯穿的坚硬夹层，或管桩难以贯入的岩面上无适合作桩端持力层的土层，或持力层较薄且持力层的覆土层较松软，或岩面埋藏很浅且倾斜较大的浅岩层。当然，有的时候可以采用多种施工结合的方法进行桩基础施工。
本工程采用柴油打桩机锤击机械施工。
3 管桩施工过程的质量管理
3.1 沉桩施工过程的质量管理
3.1.1 底桩的定位
在桩机行进打桩过程中往往会不可避免地造成偏离原定的桩位，从而导致沉桩的偏位．因此建议在每个桩位处用石灰等材料以原定的桩心为圆心，以该桩径为直径画一个圆圈，压底桩时以此圆圈为准，控制桩不偏离该圆圈，并且每次对桩点前用全站仪复核，使沉桩的偏位尽可能减小，使得桩中心位移容许偏差≤0．5％。
3.1.2 桩身挤土效应控制
为防止挤土效应，在满足设计要求的情况下可以选用薄壁管桩和开口桩尖，应重点注意以下几点：（1）合理安排打桩顺序；（2）控制成桩速率，每天沉入桩数越多，超空隙水压力越大，土的扰动愈严重，土的向上负摩阻力越大，如不加控制会造成土体的较大侧向位移和隆起，造成桩的挤断或上浮；（3）设置砂井排水，在饱和软土中沉桩时会产生很大的超空隙水压力，砂井可促使空隙水压力很快消散；（4）原位预钻孔取土可以减轻桩的挤土效应，通常钻孔直径比沉入桩身径小50～lOOmm。
3.1.3 桩机沉陷失稳的预防
（1）施工时，一般要求场地碾压平整，地基承载力不宜低于1OOKPa，以保证桩机的移动稳定，不倾斜；(2) 雨季施工时，采取有效的防水和排水措施，防止施工场地内积水；(3)若以上方法均不能满足施工要求，可采用铺设路基箱板的方法。
3.2 桩头填芯的质量控制
由于桩与上部结构的连接主要通过桩的承台，因此桩头嵌入承台的长度不宜太短，有关管桩技术规范规定不宜小于lOcm，从日本桩基的典型震害实例调查中可知，有不少是由于桩身嵌入承台长度不足、抗拔力不够，因此在地震设防区有必要把桩嵌入承台的长度加长，且桩头的插筋长度也相应加长及增加配筋量，桩头填芯砼的强度等级应满足规范要求和设计要求。
4.沉桩的质量检查
4.1 桩身垂直度及桩身质量检查
桩身垂直度可以用垂球吊线的办法来测量，对不符合规范要求的及时报送设计单位，由设计单位提出补强修改意见．对于配置封口桩尖的工程桩，桩身质量可直观检查，正常情况下，内腔应该是不进水和土的，若桩内腔完整干燥，说明桩身基本完好、焊接质量完好、桩尖无损坏；目前广东地区主要按桩总数的一定比例采取小应变动测的检测方法，对桩身的完整性进行检测。
4.2 桩顶标高及偏位情况的检查
基础开挖后，应对桩顶标高及桩的偏位情况进行测量，并把记录资料完整的报送设计单位，由设计单位提出方案，解决那些桩顶标高低于设计标高以及桩偏位超过规范要求的情况；而对于桩顶标高高于设计标高的情况，施工单位应用电锯法截去多余的桩段，而不能用人
工敲打的办法把多余的桩段敲掉，否则很容易把桩敲伤。
4.3 单桩竖向承载力的检测
目前主要采用静荷载试验的办法来检测沉桩的单桩的竖向承载力，检测时一般采用慢速维持荷载的静载法，并要求有关工程技术管理人员进行现场监督，选取具有代表性的桩，详细记录最终沉降量和残余沉降量等。特别注意检测机在进场、退场及移动过程中不要碰到任何工程桩，因管桩外径、壁厚、混凝土强度等级等因素而承载力不同，广东省《预应力混凝土管桩基础技术规程》采用以下公式计算管桩桩身竖向承载力设计值：
Rp≤0.3(fce-σpc)A
式中：Rp——桩身竖向承载力设计值；
fce ——为管桩离心混凝土抗压强度：对于C60的PC桩取fce=60MPa，：对于C70的PC桩取fce=70MPa，：对于80的PHC桩取fce=80MPa；
σpc——桩身截面上混凝土有效预应力；
而我国管桩生产商流行的算式是套用日本和英国的公式：
Rb=0.25(fc一σpc)×A
式中：Rb为单桩竖向承载力；fc为桩身混凝土设计强度，(如C80时，取fc=8OMpa)；σpc为桩身有效预应力。
5.常见质量问题分析和处理
5.1 桩身倾斜
插桩开打时即有较大幅度的桩端走位和倾斜，此种情况很可能是地面下不远处有障碍物。处理的措施主要是在压桩施工前将地面下旧建筑物基础、块石等障碍物彻底清理干净。
5.2 桩身上浮
当工程桩较短或较密集时容易发生桩身上浮的情况，可以采取复击的办法，是一种有效的补救措施。一般情况下复击50-100锤，桩身贯入度控制以最后三阵”三十锤为准，并对复击桩进行静荷载试验检测，确保桩身完整性和达到设计承载力要求。
结束语语
本文结合工程实际以锤击机械施工沉桩工艺分析管桩施工的质量管理，随着PHC管桩施工技术广泛应用和发展，以及人们对其理论研究和工程实践经验的不断累积，PHC管桩施工技术应用水平将得到大幅提高。
关键词：PHC管桩；持力层；质量管理
中图分类号：F253.3 文献标识码：A 文章编号：
高强预应力混凝土管桩(PHC管桩)是采用先张预应力离心成型工艺，并经过10个大气压、180℃左右的蒸汽养护制成的一种空心圆筒型混凝土预制构件，节长由7-l5m不等，直径从300-1200mm，混凝土等级强度≥C80，具有工期短、单桩承载力高及造价低等优点。已经成为沿海城市及内地发达地区主要的桩基基础。下表是某地区不同桩型基础的比较。后面结合和我公司合作使用本公司PHC管桩的某一工程工程实例探讨PHC管桩施工法的质量管理及技术问题。
不同桩型主要指标比较表
备注：以上造价指标是在常用设计桩长20m的比较， 当设计桩长越长使用PHC管桩越经济。
1 工程概况
本工程由6栋25层的商住楼组成，±0．O0以上设3层裙楼，地下室一层停车场，总高度为78.50m，建筑物结构类型为钢筋砼框架结构，基础采用PHC管桩，整个压桩基础桩数624根，用桩规格为φ500-125AB级，桩身容许承载力R=2700KN，单桩竖向承载力设计值为2200KN，桩长约24-27m，以强风化岩层为桩端持力层，桩端进入持力层≥1.5m。
2 施工方法选择
2.1 锤击机械施工
锤击机械施工是指在采用锤击作用力将预制桩打入土中的一种沉桩方法，其通常采用柴油锤和液压锤，不宜采用自由落锤打桩机械。
2.2 静压机械施工
静压机械施工是通过静力压桩机的压桩机构自重和桩架上的配重作反力将预制桩压入土中的一种沉桩工艺，按施工方法可分为顶压式和抱压式兩种。相比锤击机械施工，其主要特点是施工速度快，文明程度高，环保无污染，送桩深，基础开挖后的截去量少，桩头完好，复压较容易。
以上两种方法宜用于桩端持力层为较好的强风化或全风化岩层，坚硬粘性土层，密实碎石土、砂土、粉质粘土层的场地。不宜用于土层中含有较多难以清除的孤石、障碍物，或含有难以贯穿的坚硬夹层，或管桩难以贯入的岩面上无适合作桩端持力层的土层，或持力层较薄且持力层的覆土层较松软，或岩面埋藏很浅且倾斜较大的浅岩层。当然，有的时候可以采用多种施工结合的方法进行桩基础施工。
本工程采用柴油打桩机锤击机械施工。
3 管桩施工过程的质量管理
3.1 沉桩施工过程的质量管理
3.1.1 底桩的定位
在桩机行进打桩过程中往往会不可避免地造成偏离原定的桩位，从而导致沉桩的偏位．因此建议在每个桩位处用石灰等材料以原定的桩心为圆心，以该桩径为直径画一个圆圈，压底桩时以此圆圈为准，控制桩不偏离该圆圈，并且每次对桩点前用全站仪复核，使沉桩的偏位尽可能减小，使得桩中心位移容许偏差≤0．5％。
3.1.2 桩身挤土效应控制
为防止挤土效应，在满足设计要求的情况下可以选用薄壁管桩和开口桩尖，应重点注意以下几点：（1）合理安排打桩顺序；（2）控制成桩速率，每天沉入桩数越多，超空隙水压力越大，土的扰动愈严重，土的向上负摩阻力越大，如不加控制会造成土体的较大侧向位移和隆起，造成桩的挤断或上浮；（3）设置砂井排水，在饱和软土中沉桩时会产生很大的超空隙水压力，砂井可促使空隙水压力很快消散；（4）原位预钻孔取土可以减轻桩的挤土效应，通常钻孔直径比沉入桩身径小50～lOOmm。
3.1.3 桩机沉陷失稳的预防
（1）施工时，一般要求场地碾压平整，地基承载力不宜低于1OOKPa，以保证桩机的移动稳定，不倾斜；(2) 雨季施工时，采取有效的防水和排水措施，防止施工场地内积水；(3)若以上方法均不能满足施工要求，可采用铺设路基箱板的方法。
3.2 桩头填芯的质量控制
由于桩与上部结构的连接主要通过桩的承台，因此桩头嵌入承台的长度不宜太短，有关管桩技术规范规定不宜小于lOcm，从日本桩基的典型震害实例调查中可知，有不少是由于桩身嵌入承台长度不足、抗拔力不够，因此在地震设防区有必要把桩嵌入承台的长度加长，且桩头的插筋长度也相应加长及增加配筋量，桩头填芯砼的强度等级应满足规范要求和设计要求。
4.沉桩的质量检查
4.1 桩身垂直度及桩身质量检查
桩身垂直度可以用垂球吊线的办法来测量，对不符合规范要求的及时报送设计单位，由设计单位提出补强修改意见．对于配置封口桩尖的工程桩，桩身质量可直观检查，正常情况下，内腔应该是不进水和土的，若桩内腔完整干燥，说明桩身基本完好、焊接质量完好、桩尖无损坏；目前广东地区主要按桩总数的一定比例采取小应变动测的检测方法，对桩身的完整性进行检测。
4.2 桩顶标高及偏位情况的检查
基础开挖后，应对桩顶标高及桩的偏位情况进行测量，并把记录资料完整的报送设计单位，由设计单位提出方案，解决那些桩顶标高低于设计标高以及桩偏位超过规范要求的情况；而对于桩顶标高高于设计标高的情况，施工单位应用电锯法截去多余的桩段，而不能用人
工敲打的办法把多余的桩段敲掉，否则很容易把桩敲伤。
4.3 单桩竖向承载力的检测
目前主要采用静荷载试验的办法来检测沉桩的单桩的竖向承载力，检测时一般采用慢速维持荷载的静载法，并要求有关工程技术管理人员进行现场监督，选取具有代表性的桩，详细记录最终沉降量和残余沉降量等。特别注意检测机在进场、退场及移动过程中不要碰到任何工程桩，因管桩外径、壁厚、混凝土强度等级等因素而承载力不同，广东省《预应力混凝土管桩基础技术规程》采用以下公式计算管桩桩身竖向承载力设计值：
Rp≤0.3(fce-σpc)A
式中：Rp——桩身竖向承载力设计值；
fce ——为管桩离心混凝土抗压强度：对于C60的PC桩取fce=60MPa，：对于C70的PC桩取fce=70MPa，：对于80的PHC桩取fce=80MPa；
σpc——桩身截面上混凝土有效预应力；
而我国管桩生产商流行的算式是套用日本和英国的公式：
Rb=0.25(fc一σpc)×A
式中：Rb为单桩竖向承载力；fc为桩身混凝土设计强度，(如C80时，取fc=8OMpa)；σpc为桩身有效预应力。
5.常见质量问题分析和处理
5.1 桩身倾斜
插桩开打时即有较大幅度的桩端走位和倾斜，此种情况很可能是地面下不远处有障碍物。处理的措施主要是在压桩施工前将地面下旧建筑物基础、块石等障碍物彻底清理干净。
5.2 桩身上浮
当工程桩较短或较密集时容易发生桩身上浮的情况，可以采取复击的办法，是一种有效的补救措施。一般情况下复击50-100锤，桩身贯入度控制以最后三阵”三十锤为准，并对复击桩进行静荷载试验检测，确保桩身完整性和达到设计承载力要求。
结束语语
本文结合工程实际以锤击机械施工沉桩工艺分析管桩施工的质量管理，随着PHC管桩施工技术广泛应用和发展，以及人们对其理论研究和工程实践经验的不断累积，PHC管桩施工技术应用水平将得到大幅提高。