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摘要：中国南方电网有限责任公司变电站工程施工过程中地基处理方案，设计采用高强预应力混凝土管桩(PHC桩)较多，PHC桩所具有的单桩承载力高、桩身耐锤击性好、穿透力强、造价低、施工技术成熟等特点均得到很好的体现。
关健词：高强预应力混凝土管桩单桩承载力锤击应力变电站
Abstract: China southern power grid co., LTD. Substation project construction process of foundation treatment scheme, the design USES the high strength prestressed concrete pipe pile (PHC pile) is more, PHC pile has high bearing capacity of single pile, pile body of hammer resistance is good, strong penetrating power, low cost, mature construction technology, etc are all well.
Key words: high strength prestressed concrete pipe pile bearing capacity of single pile hammer stress substation
中图分类号：TU528.571文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
高强预应力混凝土管桩(PHC桩)具有施工周期短、穿透力强、比其它形式的桩造价低等特点。这种管桩在广东地区应用普遍，特别在中国南方电网有限责任公司变电站工程施工过程中的应用更为广泛。
１．工程概况及PHC桩的特点
１．1工程概况
中国南方电网有限责任公司某个变电站工程整个站区处于回填区，主要建（构）筑物置于回填土上，回填深度10.5ｍ-16.8ｍ，根据地质勘察报告，站址场地内均为第四系土层覆盖，无基岩出露，场地揭露的各岩土层自上至下为层松散素土、层粉质粘土、层细沙、层粘土、层强风化粉砂岩、中风化粉砂岩、微风化粉砂岩。经设计院和地勘单位研究决定采用桩基形式，而高强预应力混凝土管桩具有穿透力强、造价低等特点，因此选定为预应力高强混凝土管桩，其持力层为强风化粉砂岩，桩长12.5ｍ-19.8ｍ。
1．2 PHC桩的特点
PHC桩混凝土强度等级不低于C80，一般在成型脱模后要进入高压釜蒸养，经10个大气压、180度左右的蒸压养护，混凝土强度等级达C80从成型到使用的最短时间只需三、四天，管桩由圆筒形桩身、端头板和钢套箍等组成，规格按外径分为300mm-1000 mm等，壁厚由60mm-130mm不等，每节长一般不超过15ｍ，常用节长为8m-12m，严格按照国家标准《先张法预应力混凝土管桩》（GB13476-2009）进行生产。
单桩承载力高，设计范围广。在同一建（构）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，并单根可接成任意长度，不受施工机械能力和施工条件局限。
成桩质量可靠，沉桩后桩长和桩身质量可用直接手段进行监测。
桩身耐锤击和抗裂性好，穿透力强。
造价低廉。其单位承载力价格仅为钢桩的1/3-2/3，并节省钢材。
施工速度快，对环境污染少且能保证现场文明施工。
2. 施工工艺
工艺流程：测设定位→桩基调整→吊装就位→垂直检验→锤击打人→起吊上桩→垂直检查→焊接拉桩→锤击打入→收锤→测定记录→桩基移位。
２.1施工准备
选择桩锤时，必须充分考虑桩的形状、尺寸、重量、人土长度、结构形式以及土质、气象等条件及设计要求的最后贯人度，并掌握各种锤的特性。根据设计选用了自由落锤，锤重5T。
桩架的设置、安装和准备工作对打桩效率有很大影响。桩架选用HDXL80A型步履式旋转打桩架，其最大特点是能以步履方式移动桩位和回转，无需铺枕木和钢轨，机动灵活，移动桩位方便，功效高。桩架主要由底盘、导向杆(龙门)、斜撑、滑轮组、动力设备等组成，其功能应包括沉桩导向、吊锤、吊桩、吊射水管、配重加压和拔管等。
编制施工方案、作业指导书和风险评估，进行现场桩位测设，根据打桩施工区域内的地质情况和基础几何形状，合理选择打桩顺序。
施工前根据图纸设计、地勘资料确定管桩规格、数量、桩长，当管桩运至现场后要注意其堆放，不同长度、不同规格的管桩应分类堆放；再次应逐根检查，即检查混凝土桩有无质量问题，对管桩两端应清理干净，做好高程测量标记，施焊面上有油漆杂物污染时应清刷干净。
2.2.锤击施工技术
插桩：打桩机就位后，先将桩锤和桩帽吊起，其桩帽应高于桩顶，并固定在桩架上，以便进行吊装，桩经提升后，送人导杆内，稳住桩顶，先使桩尖对准就位，扶正桩身然后使桩插人土中，桩的垂直偏差不得大于桩长的0.5％，为了保证桩的垂直度，在桩的正面和侧面同時用吊线架或经纬仪校正。就位后，在桩的顶上放纸板或其它软垫，然后放下桩帽套入桩顶，徐徐降下桩锤轻轻压住桩帽，桩锤底面，桩帽上下面和桩顶都应保持水平；桩锤、桩帽和桩身中心都应在同一条轴线上。此时在锤重压力下，桩会沉人土中一定深度，待下沉停止，再全面检查，校正合格后即开始打桩。桩打人过程中修正桩的角度较困难，因此就位时应正确安放。第一节管桩插入地下时，要尽量保持位置方向正确。开始要轻轻打下，认真检查，若有偏差应及时纠正，必要时要拔出重打。校核桩的垂直度可采用垂直角，即用两个方向（互成900）的经纬仪使导架保持垂直。通过桩机导架的移动、旋转、滑动及停留进行调整。经纬仪应设置在不受打桩影响处，并经常加以调平，使之保持垂直。
锤打：因地表层较软，初打时可能下沉量较大，宜采取低提锤，轻打下，随着沉桩加深，沉速减慢，起锤高度可渐增，但落锤距不得大于150cm。在整个打桩过程中，要使桩锤、桩帽、桩身尽量保持在同一轴线上。必要时应将桩锤及桩架导杆方向按桩身方向调整。要注意尽量不使管桩受到偏心锤打，以免管桩受弯。打桩较难下沉时，要检查落锤有无倾斜偏心，特别是要检查桩垫桩帽是否合适。如果不合适，需更换或补充软垫。每根桩宜连续一次打完，不要中断，以免难以继续打下，甚至打不下而先将桩头打坏。
接桩：在施工过程中由于回填土较深，一根桩难以达到设计深度，就要采取接桩的方式加长，因此在接桩时要注意新接桩节与原桩节的轴线一致，当两端板间缝隙大于5mm时要用薄铁板支垫，两施焊面上的泥土、油污、铁锈等要预先清刷干净。当下节桩的桩头距地面0.5ｍ-1.0ｍ时，即可进行焊接接桩。接桩时可在下节桩头上安装导向箍，以便新接桩节的引导就位。上节桩找正方向后，对称点焊４-６点加以固定，然后拆除导向箍。管桩焊接施工应由有经验的持证焊工按照技术规程的要求认真进行；施焊第一层时，宜适当加大电流，加大熔深。采用手工焊接，第一层用Φ3.2或Φ4.0的Ｅ4320型焊条，第二层以后用Φ4.0-Φ5.0的Ｅ4320型焊条，焊缝要连续饱满，不得夹渣或有蜂窝，焊完后要自然冷却８分钟后方可继续施打。
送桩：为将管桩打到设计标高，需要采用送桩器，送桩器用钢板制作，长2ｍ，设计送桩器的原则是打人阻力不能太大，容易拔出，能将冲击力有效地传到桩上，并能重复使用，在进行送桩施工时，桩与送桩器应在同一垂直线上，施工完后拔出送桩器后要及时堵填孔，送桩深度不超过1米，管桩内充满水时严禁送桩作业。
打桩记录和周围建筑物观察：打桩过程中应详细记录各种作业数据，每打入0.5ｍ-1ｍ的锤击数、桩位置的偏斜、最后10击的平均贯人度和最后1ｍ的锤击数等。打桩过程中应详细观察周围建筑物沉降或上升情况，在建筑物上设置观察点，利用远处的固定水准点进行对比分析，从而确定沉降或上升情况。
PHC管桩与基础底板连接技术：为了保证桩与独立柱基底板的稳固连接，土方开挖至设计标高露出管桩后，清理管桩孔内的垃圾及污物，采用3mm厚圆钢板作底模，在圆钢板上焊接4Φ16钢筋然后吊于桩孔内1500mm处，桩顶利用2Φ14钢筋交叉固定并往桩身内密实填充C30混凝土，然后利用4Φ16钢筋与基础钢筋绑扎连接，從而保证了管桩与基础的连接。待承台基础底板钢筋绑扎时，管桩锚筋与基础底板钢筋要焊牢，基础底板钢筋与管桩桩头也要焊牢。
3.施工允许误差及质检
3.1允许误差
桩位施放误差≤10mm，桩的垂直度偏差不得大于桩长的0.5%。
上下桩节中心线偏差≤5mm，节点弯曲高不得大于0.1%桩长，且不大于20mm。
3.2质检
编制打桩施工记录文件，包括桩位编号图、每根桩的打桩记录、桩的节数、每节长度、总锤击数、最后1米锤击数（压力峰值）、最后三次每次（10锤）时贯入度及现场绘制的管桩收锤回弹曲线等，提交检查和验收。
施工完成的桩按要求会同甲方、设计、监理及检测单位指定桩的数量采用静载试验或可靠的动力试验等有效方法进行检测，承载力试验按《桩基试验要点》YBJ236-91执行。
4.结束语
本工程通过合理的选择打桩施工顺序，能减小桩的侧向位移，桩基侧向位移是软弱地基施工中经常见到的一种现象，根据不同情况进行综合分析，制订出合理的打桩施工方案，并采取相应措施，可以把打桩危害降低到最低限度。基础形状规则的打桩施工顺序应先里后外，由中心逐渐往外侧对称施工。根据本工程基础形状规则，施工时遵循“对称施工”的原则，确保了基础内挤压应力的平衡，且PHC桩采用C80混凝土，强度高，管桩抗裂性好，因此成桩质量可靠，不易损坏。
参考文献：
[1] 国家行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008，北京：中国建筑工业出版社，2008
[2] 预应力钢筋混凝土管桩施工技术规程YBJ235-91，北京： 冶金工业出版社，1991
[3] 广东省《锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程》 DBJ/T15-22-2008 北京：中国建筑工业出版社，2008
关健词：高强预应力混凝土管桩单桩承载力锤击应力变电站
Abstract: China southern power grid co., LTD. Substation project construction process of foundation treatment scheme, the design USES the high strength prestressed concrete pipe pile (PHC pile) is more, PHC pile has high bearing capacity of single pile, pile body of hammer resistance is good, strong penetrating power, low cost, mature construction technology, etc are all well.
Key words: high strength prestressed concrete pipe pile bearing capacity of single pile hammer stress substation
中图分类号：TU528.571文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
高强预应力混凝土管桩(PHC桩)具有施工周期短、穿透力强、比其它形式的桩造价低等特点。这种管桩在广东地区应用普遍，特别在中国南方电网有限责任公司变电站工程施工过程中的应用更为广泛。
１．工程概况及PHC桩的特点
１．1工程概况
中国南方电网有限责任公司某个变电站工程整个站区处于回填区，主要建（构）筑物置于回填土上，回填深度10.5ｍ-16.8ｍ，根据地质勘察报告，站址场地内均为第四系土层覆盖，无基岩出露，场地揭露的各岩土层自上至下为层松散素土、层粉质粘土、层细沙、层粘土、层强风化粉砂岩、中风化粉砂岩、微风化粉砂岩。经设计院和地勘单位研究决定采用桩基形式，而高强预应力混凝土管桩具有穿透力强、造价低等特点，因此选定为预应力高强混凝土管桩，其持力层为强风化粉砂岩，桩长12.5ｍ-19.8ｍ。
1．2 PHC桩的特点
PHC桩混凝土强度等级不低于C80，一般在成型脱模后要进入高压釜蒸养，经10个大气压、180度左右的蒸压养护，混凝土强度等级达C80从成型到使用的最短时间只需三、四天，管桩由圆筒形桩身、端头板和钢套箍等组成，规格按外径分为300mm-1000 mm等，壁厚由60mm-130mm不等，每节长一般不超过15ｍ，常用节长为8m-12m，严格按照国家标准《先张法预应力混凝土管桩》（GB13476-2009）进行生产。
单桩承载力高，设计范围广。在同一建（构）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，并单根可接成任意长度，不受施工机械能力和施工条件局限。
成桩质量可靠，沉桩后桩长和桩身质量可用直接手段进行监测。
桩身耐锤击和抗裂性好，穿透力强。
造价低廉。其单位承载力价格仅为钢桩的1/3-2/3，并节省钢材。
施工速度快，对环境污染少且能保证现场文明施工。
2. 施工工艺
工艺流程：测设定位→桩基调整→吊装就位→垂直检验→锤击打人→起吊上桩→垂直检查→焊接拉桩→锤击打入→收锤→测定记录→桩基移位。
２.1施工准备
选择桩锤时，必须充分考虑桩的形状、尺寸、重量、人土长度、结构形式以及土质、气象等条件及设计要求的最后贯人度，并掌握各种锤的特性。根据设计选用了自由落锤，锤重5T。
桩架的设置、安装和准备工作对打桩效率有很大影响。桩架选用HDXL80A型步履式旋转打桩架，其最大特点是能以步履方式移动桩位和回转，无需铺枕木和钢轨，机动灵活，移动桩位方便，功效高。桩架主要由底盘、导向杆(龙门)、斜撑、滑轮组、动力设备等组成，其功能应包括沉桩导向、吊锤、吊桩、吊射水管、配重加压和拔管等。
编制施工方案、作业指导书和风险评估，进行现场桩位测设，根据打桩施工区域内的地质情况和基础几何形状，合理选择打桩顺序。
施工前根据图纸设计、地勘资料确定管桩规格、数量、桩长，当管桩运至现场后要注意其堆放，不同长度、不同规格的管桩应分类堆放；再次应逐根检查，即检查混凝土桩有无质量问题，对管桩两端应清理干净，做好高程测量标记，施焊面上有油漆杂物污染时应清刷干净。
2.2.锤击施工技术
插桩：打桩机就位后，先将桩锤和桩帽吊起，其桩帽应高于桩顶，并固定在桩架上，以便进行吊装，桩经提升后，送人导杆内，稳住桩顶，先使桩尖对准就位，扶正桩身然后使桩插人土中，桩的垂直偏差不得大于桩长的0.5％，为了保证桩的垂直度，在桩的正面和侧面同時用吊线架或经纬仪校正。就位后，在桩的顶上放纸板或其它软垫，然后放下桩帽套入桩顶，徐徐降下桩锤轻轻压住桩帽，桩锤底面，桩帽上下面和桩顶都应保持水平；桩锤、桩帽和桩身中心都应在同一条轴线上。此时在锤重压力下，桩会沉人土中一定深度，待下沉停止，再全面检查，校正合格后即开始打桩。桩打人过程中修正桩的角度较困难，因此就位时应正确安放。第一节管桩插入地下时，要尽量保持位置方向正确。开始要轻轻打下，认真检查，若有偏差应及时纠正，必要时要拔出重打。校核桩的垂直度可采用垂直角，即用两个方向（互成900）的经纬仪使导架保持垂直。通过桩机导架的移动、旋转、滑动及停留进行调整。经纬仪应设置在不受打桩影响处，并经常加以调平，使之保持垂直。
锤打：因地表层较软，初打时可能下沉量较大，宜采取低提锤，轻打下，随着沉桩加深，沉速减慢，起锤高度可渐增，但落锤距不得大于150cm。在整个打桩过程中，要使桩锤、桩帽、桩身尽量保持在同一轴线上。必要时应将桩锤及桩架导杆方向按桩身方向调整。要注意尽量不使管桩受到偏心锤打，以免管桩受弯。打桩较难下沉时，要检查落锤有无倾斜偏心，特别是要检查桩垫桩帽是否合适。如果不合适，需更换或补充软垫。每根桩宜连续一次打完，不要中断，以免难以继续打下，甚至打不下而先将桩头打坏。
接桩：在施工过程中由于回填土较深，一根桩难以达到设计深度，就要采取接桩的方式加长，因此在接桩时要注意新接桩节与原桩节的轴线一致，当两端板间缝隙大于5mm时要用薄铁板支垫，两施焊面上的泥土、油污、铁锈等要预先清刷干净。当下节桩的桩头距地面0.5ｍ-1.0ｍ时，即可进行焊接接桩。接桩时可在下节桩头上安装导向箍，以便新接桩节的引导就位。上节桩找正方向后，对称点焊４-６点加以固定，然后拆除导向箍。管桩焊接施工应由有经验的持证焊工按照技术规程的要求认真进行；施焊第一层时，宜适当加大电流，加大熔深。采用手工焊接，第一层用Φ3.2或Φ4.0的Ｅ4320型焊条，第二层以后用Φ4.0-Φ5.0的Ｅ4320型焊条，焊缝要连续饱满，不得夹渣或有蜂窝，焊完后要自然冷却８分钟后方可继续施打。
送桩：为将管桩打到设计标高，需要采用送桩器，送桩器用钢板制作，长2ｍ，设计送桩器的原则是打人阻力不能太大，容易拔出，能将冲击力有效地传到桩上，并能重复使用，在进行送桩施工时，桩与送桩器应在同一垂直线上，施工完后拔出送桩器后要及时堵填孔，送桩深度不超过1米，管桩内充满水时严禁送桩作业。
打桩记录和周围建筑物观察：打桩过程中应详细记录各种作业数据，每打入0.5ｍ-1ｍ的锤击数、桩位置的偏斜、最后10击的平均贯人度和最后1ｍ的锤击数等。打桩过程中应详细观察周围建筑物沉降或上升情况，在建筑物上设置观察点，利用远处的固定水准点进行对比分析，从而确定沉降或上升情况。
PHC管桩与基础底板连接技术：为了保证桩与独立柱基底板的稳固连接，土方开挖至设计标高露出管桩后，清理管桩孔内的垃圾及污物，采用3mm厚圆钢板作底模，在圆钢板上焊接4Φ16钢筋然后吊于桩孔内1500mm处，桩顶利用2Φ14钢筋交叉固定并往桩身内密实填充C30混凝土，然后利用4Φ16钢筋与基础钢筋绑扎连接，從而保证了管桩与基础的连接。待承台基础底板钢筋绑扎时，管桩锚筋与基础底板钢筋要焊牢，基础底板钢筋与管桩桩头也要焊牢。
3.施工允许误差及质检
3.1允许误差
桩位施放误差≤10mm，桩的垂直度偏差不得大于桩长的0.5%。
上下桩节中心线偏差≤5mm，节点弯曲高不得大于0.1%桩长，且不大于20mm。
3.2质检
编制打桩施工记录文件，包括桩位编号图、每根桩的打桩记录、桩的节数、每节长度、总锤击数、最后1米锤击数（压力峰值）、最后三次每次（10锤）时贯入度及现场绘制的管桩收锤回弹曲线等，提交检查和验收。
施工完成的桩按要求会同甲方、设计、监理及检测单位指定桩的数量采用静载试验或可靠的动力试验等有效方法进行检测，承载力试验按《桩基试验要点》YBJ236-91执行。
4.结束语
本工程通过合理的选择打桩施工顺序，能减小桩的侧向位移，桩基侧向位移是软弱地基施工中经常见到的一种现象，根据不同情况进行综合分析，制订出合理的打桩施工方案，并采取相应措施，可以把打桩危害降低到最低限度。基础形状规则的打桩施工顺序应先里后外，由中心逐渐往外侧对称施工。根据本工程基础形状规则，施工时遵循“对称施工”的原则，确保了基础内挤压应力的平衡，且PHC桩采用C80混凝土，强度高，管桩抗裂性好，因此成桩质量可靠，不易损坏。
参考文献：
[1] 国家行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008，北京：中国建筑工业出版社，2008
[2] 预应力钢筋混凝土管桩施工技术规程YBJ235-91，北京： 冶金工业出版社，1991
[3] 广东省《锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程》 DBJ/T15-22-2008 北京：中国建筑工业出版社，2008