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摘要：PHC管桩具有单桩承载力高、沉桩质量可靠、造价便宜等优点使其得到广泛应用。本文结合工程实例就PHC管桩沉桩施工中遇到的问题进行论述，并提出处理对策。
关键词：高层建筑;PHC管桩;沉桩施工;问题;对策
一、工程概况
某项目面积12534．78m2，总建筑面积109909m2；本工程采用框剪结构体系，框架抗震设防烈度为VI度，建筑场地为Ⅱ类，场地内地下水水量丰富，采用PHC管桩基础。
二、地质条件
通过钻探揭露，建筑场地地层构成由上至下分布如下：
①杂填土——灰、褐灰色，松散～稍密状态。上部主要为建筑垃圾回填土，含大量碎石、混凝土块：下部主要为粘性土，层厚1．80～4．20m。
②层粘土夹粉质粘土——灰黄色，稍湿～湿。可塑～硬塑状态，该层土无摇振反应，稍有光泽，干强度高，韧性度高，层厚6．80N10．40m。
③层粉土与粉质粘土互层——灰黄色、灰绿色，很湿～饱和，中密～密实状态，层厚15．3O～1930m。
④层粉土夹粉细砂——灰黄色，很湿～饱和，中密～密实状态，该层土摇振反应中等，无光泽反应，于强度较低，韧性较低，该层未钻穿。
本场地地貌简单，地形平坦，无不良地质现象，属二类场地。
地下水类别：①层土中的地下水为上层滞水型地下水；②层土为隔水层；③层土中的地下水为承压型地下水。场地内地下水水量丰富，其水量补给来源主要为自然降水，并与环城河有一定的水力联系。场地水对混凝土无侵蚀性。
三、PHC桩基础设计原则及方法
①高强预应力混凝土管桩单桩竖向承载力是按桩身额定强度来确定，利用经验公式进行估算，通过现场静荷载试验确定。管桩因管桩外径、壁厚、混凝土强度等级等因素的不同而承载力不同。
桩身结构强度我国管桩生产厂家流行的算式是套用英国和日本的公式，即
Rb=1／4(fc一∑pc)•A
式中: Rb——管桩桩身额定承载力；
fc——管桩桩身混凝土设计强度，如C80时，取fc =80MPa；
∑pc——桩身有效预压应力；
A——桩身有效横截面积。
单桩承载力根据湖南省地方标准《预应力管桩基础技术规程》进行估算，公式：
Ra=RUsqsinLi+RpqpAp
式中: Ra——单桩承载力特征值(kN)；
R——桩周土摩擦力调整系数U广桩身周长(m)；
qsin——桩周土摩擦力特征值(kN／m2)；
Li——各土层划分的各段桩长(m)：
Rp——桩端土承载力调整系数：
qp一桩端土承载力特征值(kN／m2)：
Ap一桩身横截面积(m2)。
公式适用范围：当计算出来的R大于桩身额定承载力R时，取R。为额定承载力Rbo由于管桩单桩竖向承载力设计值在3500kN以下，因此多数工程以静荷载试验来确定其承载力。
②本工程选用高强预应力混凝土管桩，直径为D=500，壁厚为120mm，C80高强预应力混凝土管桩桩身结构对应的单桩竖向承载力最大特征值Rb=2700kPa，单桩竖向承载力特征值R=2250kPa，桩长约23～27m，以④层粉土夹粉细砂层为桩端持力层，桩端进入持力层不小于1．0m。
③由于该工程地处老城区中心，周边相邻建筑较近，不适宜进行打入式施工，故采用YZY一600静力压桩机入桩施工。以桩长为主、按设计荷载2倍的压力压下时，卸载后复压1～2次的最后贯入度为辅的双控指标。待桩基础工程施工完毕后，再按实际情况依照《建筑桩基技术规范)(JGJ94—94)的要求进行静荷载试验，检验其单桩承载力。
四、PHC桩施工中常见问题及对策
1 挤土效应和振动影响分析
静压法施工预应力管桩属于挤土类型，施工中常见的质量问题主要有：由于沉桩时使桩四周的土体结构受到扰动，改变了土体的应力状态，产生挤土效应：桩机施工过程中焊接时间过长：桩的接头较多而且焊接质量不易控制或桩端停歇在硬夹层；施工方法与施工工序不当，每天成桩数量太多、压桩速率太快、布桩过多过密，加剧了挤土效应。
1.1挤土效应和振动影响解决措施
①控制布桩密度，对桩距较密部分的管桩可采用预钻孔沉桩方法，孔径约比桩径小50～10Omm，深度宜为桩长的1／3～1／2，施工时应随钻随压或采用间隔跳打法，但在施工过程中严禁形成封闭桩。
②控制沉桩速率，一般控制在1m／min左右；并制定有效的沉桩流水路线，并根据桩的入土深度，宜先长后短、先高后低，若桩较密集，且距建筑物较远、场地开阔时，宜从中间向四周进行；若桩较密集、场地狭长、两端距建筑物较远时，宜从中间向两端进行；若桩较密集，且一侧靠近建筑物时，宜从相邻建筑物的一侧开始，由近向远进行：桩数多于3O根的群桩基础，应从中心位置向外施工：承台边缘的桩，待承台内其他桩打完并重新测定桩位后，再插桩施打；有围护结构的深基坑中的静压管桩，宜先压桩后再做基坑的围护结构，这样的施工顺序可以避免由于基坑四周的围护结构使压桩的土体无法扩散，造成先施工的管桩被后施工的管桩挤上来，进而使上浮桩的承载力达不到设计要求，同时避免了在基坑的压桩过程中土体扩散而挤坏四周的围护结构及降低基坑围护结构的止水效果；另外，应对日成桩量进行必要的控制。
③设置袋装砂井或塑料排水板，消除部分超孔隙水力，减少挤土现象；设置隔离板桩或地下连续墙；开挖地面排土沟，消除挤土效应。
④沉桩过程中应加强临近建筑物、地下管线的观测、监护，对靠近特别重要的管线及建筑物处可改其他桩型。
⑤控制施工过程中停歇时间，避免由于停歇时间过长、摩阻力增大影响桩机施工，造成沉桩困难：同时，避免在砂质粉土、砂土等硬土层中焊接，制定合理的桩长组合。桩机施-FB,d应注意同一承台内的群桩，需接桩的接头不宜在同一截面内，应相互错开，避免产生土压力以及水力效应较大时，对整体桩身产生剪切破坏；同时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，避免接头处于土层分界处及土层活动较多处，以防土层活动时对桩身的破坏。
2遇到浅层障碍无法继续沉桩原因分析
由于地质勘察报告中难以查明，又未能特别强调浅层障碍物及局部的土层分布深度和性质，导致沉桩时遇到浅部(3～4m)的老基础、大孤石，较深部(2Om左右)的硬塑老粘土和非常密实砂层、砂砾石层等情况而无法沉桩施工。
2．1遇到障碍无法继续沉桩的解决措施
①控制布桩密度，对桩距较密部分的管桩可采用预钻孔沉桩方法，孔径约比桩径小5O～1OOmm，深度官为桩长的1／3～1／2，施工时应随钻随压，或采用间隔沉桩法，并在施工过程中严禁形成封闭桩。(2)沉桩过程中遇到地下障碍物，且桩已入土较深，桩无法拔出时，可采用小型钻机将钻具放入管桩中间的空洞中钻孔，将障碍物钻穿后继续沉桩。
②选用的桩机能量大小应与设计要求、桩径、桩长及地质条件相匹配，即桩机选型、配重应符合施工要求。
3 桩身破坏原因分析
①施工过程中由于斜桩现象的出现或桩端、送桩杆不平整导致桩端应力集中，使桩帽滑落或桩头爆裂。
②桩机施工压力值超高。
③桩机施工过程中，桩机擅自移动机架进行校正桩位、桩身垂直度，导致桩身断裂；施工结束后，入土凿桩野蛮施工以及桩机施工后不合理的土方开挖。
④桩身材料质量。
3．1樁身破坏解决措施
①选用桩机合理有效的施工方法，控制桩身的垂直度，避免斜桩的发生。
②控制好桩机施工终止条件，对纯摩擦桩，终止条件宜以设计桩长为控制条件；对长度大于21m的端承摩擦桩，宜以设计桩长控制为主，终压力值作对照；对长14～21m静压桩，应以终压力达满载值为控制条件，开挖后采用截桩处理；当压力值未能达到设计要求，但桩项标高已达到设计标高，宜继续送桩(1m范围内)，直至压力值达到设计要求，施工结束后及时与设计单位联系，出具处理方案。
③桩机施工结束后，应合理地进行土方开挖以及凿桩施工，必须强调土方开挖过程中的施工流程、方法和措施的重要性，它是直接关系到桩基成功的关键，施工过程中要慎之又慎。
④施工过程中应加强对桩身原材料的检查验收。
4 桩身上浮原因分析
施工过程中，由于挤土效应可能引起局部桩身抬高，尤其是端承桩或端承摩擦桩会由此引起基础不均匀沉降，进而导致建筑结构的损坏。
4．1桩身上浮解决措施
①桩基施工完成后，宜对桩身进行复压1—2次，甚至多次，即所谓“跑机”；同时，桩基完成以后应在嵌固期后再进行土方施工，嵌固期根据土质有不同要求，一般为7～21d。
②桩基施工完成后，宜进行必要的静载试验，以检测单桩承载力特征值是否达到设计要求。
五、结束语
总而言之，PCH管桩在沉桩过程中遇到的种种问题，只要采取相应及时的解决措施，其工程质量是可以得到保障的。
关键词：高层建筑;PHC管桩;沉桩施工;问题;对策
一、工程概况
某项目面积12534．78m2，总建筑面积109909m2；本工程采用框剪结构体系，框架抗震设防烈度为VI度，建筑场地为Ⅱ类，场地内地下水水量丰富，采用PHC管桩基础。
二、地质条件
通过钻探揭露，建筑场地地层构成由上至下分布如下：
①杂填土——灰、褐灰色，松散～稍密状态。上部主要为建筑垃圾回填土，含大量碎石、混凝土块：下部主要为粘性土，层厚1．80～4．20m。
②层粘土夹粉质粘土——灰黄色，稍湿～湿。可塑～硬塑状态，该层土无摇振反应，稍有光泽，干强度高，韧性度高，层厚6．80N10．40m。
③层粉土与粉质粘土互层——灰黄色、灰绿色，很湿～饱和，中密～密实状态，层厚15．3O～1930m。
④层粉土夹粉细砂——灰黄色，很湿～饱和，中密～密实状态，该层土摇振反应中等，无光泽反应，于强度较低，韧性较低，该层未钻穿。
本场地地貌简单，地形平坦，无不良地质现象，属二类场地。
地下水类别：①层土中的地下水为上层滞水型地下水；②层土为隔水层；③层土中的地下水为承压型地下水。场地内地下水水量丰富，其水量补给来源主要为自然降水，并与环城河有一定的水力联系。场地水对混凝土无侵蚀性。
三、PHC桩基础设计原则及方法
①高强预应力混凝土管桩单桩竖向承载力是按桩身额定强度来确定，利用经验公式进行估算，通过现场静荷载试验确定。管桩因管桩外径、壁厚、混凝土强度等级等因素的不同而承载力不同。
桩身结构强度我国管桩生产厂家流行的算式是套用英国和日本的公式，即
Rb=1／4(fc一∑pc)•A
式中: Rb——管桩桩身额定承载力；
fc——管桩桩身混凝土设计强度，如C80时，取fc =80MPa；
∑pc——桩身有效预压应力；
A——桩身有效横截面积。
单桩承载力根据湖南省地方标准《预应力管桩基础技术规程》进行估算，公式：
Ra=RUsqsinLi+RpqpAp
式中: Ra——单桩承载力特征值(kN)；
R——桩周土摩擦力调整系数U广桩身周长(m)；
qsin——桩周土摩擦力特征值(kN／m2)；
Li——各土层划分的各段桩长(m)：
Rp——桩端土承载力调整系数：
qp一桩端土承载力特征值(kN／m2)：
Ap一桩身横截面积(m2)。
公式适用范围：当计算出来的R大于桩身额定承载力R时，取R。为额定承载力Rbo由于管桩单桩竖向承载力设计值在3500kN以下，因此多数工程以静荷载试验来确定其承载力。
②本工程选用高强预应力混凝土管桩，直径为D=500，壁厚为120mm，C80高强预应力混凝土管桩桩身结构对应的单桩竖向承载力最大特征值Rb=2700kPa，单桩竖向承载力特征值R=2250kPa，桩长约23～27m，以④层粉土夹粉细砂层为桩端持力层，桩端进入持力层不小于1．0m。
③由于该工程地处老城区中心，周边相邻建筑较近，不适宜进行打入式施工，故采用YZY一600静力压桩机入桩施工。以桩长为主、按设计荷载2倍的压力压下时，卸载后复压1～2次的最后贯入度为辅的双控指标。待桩基础工程施工完毕后，再按实际情况依照《建筑桩基技术规范)(JGJ94—94)的要求进行静荷载试验，检验其单桩承载力。
四、PHC桩施工中常见问题及对策
1 挤土效应和振动影响分析
静压法施工预应力管桩属于挤土类型，施工中常见的质量问题主要有：由于沉桩时使桩四周的土体结构受到扰动，改变了土体的应力状态，产生挤土效应：桩机施工过程中焊接时间过长：桩的接头较多而且焊接质量不易控制或桩端停歇在硬夹层；施工方法与施工工序不当，每天成桩数量太多、压桩速率太快、布桩过多过密，加剧了挤土效应。
1.1挤土效应和振动影响解决措施
①控制布桩密度，对桩距较密部分的管桩可采用预钻孔沉桩方法，孔径约比桩径小50～10Omm，深度宜为桩长的1／3～1／2，施工时应随钻随压或采用间隔跳打法，但在施工过程中严禁形成封闭桩。
②控制沉桩速率，一般控制在1m／min左右；并制定有效的沉桩流水路线，并根据桩的入土深度，宜先长后短、先高后低，若桩较密集，且距建筑物较远、场地开阔时，宜从中间向四周进行；若桩较密集、场地狭长、两端距建筑物较远时，宜从中间向两端进行；若桩较密集，且一侧靠近建筑物时，宜从相邻建筑物的一侧开始，由近向远进行：桩数多于3O根的群桩基础，应从中心位置向外施工：承台边缘的桩，待承台内其他桩打完并重新测定桩位后，再插桩施打；有围护结构的深基坑中的静压管桩，宜先压桩后再做基坑的围护结构，这样的施工顺序可以避免由于基坑四周的围护结构使压桩的土体无法扩散，造成先施工的管桩被后施工的管桩挤上来，进而使上浮桩的承载力达不到设计要求，同时避免了在基坑的压桩过程中土体扩散而挤坏四周的围护结构及降低基坑围护结构的止水效果；另外，应对日成桩量进行必要的控制。
③设置袋装砂井或塑料排水板，消除部分超孔隙水力，减少挤土现象；设置隔离板桩或地下连续墙；开挖地面排土沟，消除挤土效应。
④沉桩过程中应加强临近建筑物、地下管线的观测、监护，对靠近特别重要的管线及建筑物处可改其他桩型。
⑤控制施工过程中停歇时间，避免由于停歇时间过长、摩阻力增大影响桩机施工，造成沉桩困难：同时，避免在砂质粉土、砂土等硬土层中焊接，制定合理的桩长组合。桩机施-FB,d应注意同一承台内的群桩，需接桩的接头不宜在同一截面内，应相互错开，避免产生土压力以及水力效应较大时，对整体桩身产生剪切破坏；同时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，避免接头处于土层分界处及土层活动较多处，以防土层活动时对桩身的破坏。
2遇到浅层障碍无法继续沉桩原因分析
由于地质勘察报告中难以查明，又未能特别强调浅层障碍物及局部的土层分布深度和性质，导致沉桩时遇到浅部(3～4m)的老基础、大孤石，较深部(2Om左右)的硬塑老粘土和非常密实砂层、砂砾石层等情况而无法沉桩施工。
2．1遇到障碍无法继续沉桩的解决措施
①控制布桩密度，对桩距较密部分的管桩可采用预钻孔沉桩方法，孔径约比桩径小5O～1OOmm，深度官为桩长的1／3～1／2，施工时应随钻随压，或采用间隔沉桩法，并在施工过程中严禁形成封闭桩。(2)沉桩过程中遇到地下障碍物，且桩已入土较深，桩无法拔出时，可采用小型钻机将钻具放入管桩中间的空洞中钻孔，将障碍物钻穿后继续沉桩。
②选用的桩机能量大小应与设计要求、桩径、桩长及地质条件相匹配，即桩机选型、配重应符合施工要求。
3 桩身破坏原因分析
①施工过程中由于斜桩现象的出现或桩端、送桩杆不平整导致桩端应力集中，使桩帽滑落或桩头爆裂。
②桩机施工压力值超高。
③桩机施工过程中，桩机擅自移动机架进行校正桩位、桩身垂直度，导致桩身断裂；施工结束后，入土凿桩野蛮施工以及桩机施工后不合理的土方开挖。
④桩身材料质量。
3．1樁身破坏解决措施
①选用桩机合理有效的施工方法，控制桩身的垂直度，避免斜桩的发生。
②控制好桩机施工终止条件，对纯摩擦桩，终止条件宜以设计桩长为控制条件；对长度大于21m的端承摩擦桩，宜以设计桩长控制为主，终压力值作对照；对长14～21m静压桩，应以终压力达满载值为控制条件，开挖后采用截桩处理；当压力值未能达到设计要求，但桩项标高已达到设计标高，宜继续送桩(1m范围内)，直至压力值达到设计要求，施工结束后及时与设计单位联系，出具处理方案。
③桩机施工结束后，应合理地进行土方开挖以及凿桩施工，必须强调土方开挖过程中的施工流程、方法和措施的重要性，它是直接关系到桩基成功的关键，施工过程中要慎之又慎。
④施工过程中应加强对桩身原材料的检查验收。
4 桩身上浮原因分析
施工过程中，由于挤土效应可能引起局部桩身抬高，尤其是端承桩或端承摩擦桩会由此引起基础不均匀沉降，进而导致建筑结构的损坏。
4．1桩身上浮解决措施
①桩基施工完成后，宜对桩身进行复压1—2次，甚至多次，即所谓“跑机”；同时，桩基完成以后应在嵌固期后再进行土方施工，嵌固期根据土质有不同要求，一般为7～21d。
②桩基施工完成后，宜进行必要的静载试验，以检测单桩承载力特征值是否达到设计要求。
五、结束语
总而言之，PCH管桩在沉桩过程中遇到的种种问题，只要采取相应及时的解决措施，其工程质量是可以得到保障的。