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摘要：随着对规律的认识深入和不断的实践总结，预应力混凝土管桩基础渐渐应用于房建、码头、路基等各个领域，将会为工程建设带来更大的经济效益和社会效益，本项目也是这一重要意义的体现。本文旨在为以后拌和楼桩基础建设提供事实依据和指导意见，总结施工经验。
关键词：基础建设；预应力砼管桩；施工技术
一、工程概況
本项目拌和楼位于东部沿海，该工程场地区域属亚热带季风气候区，温暖湿润，四季分明，光照充足，灾害性天气较多。场地地貌属于海积平原区，地形平坦，地面标高一般在1.45m左右。拟建拌和楼为400型沥青混凝土拌和楼和500吨型稳定碎石拌和楼，由于考虑场地建设的经济原因，对沥青拌和楼只在比较重要的位置采用桩基础支撑，比如：较高、较重、不允许发生不均匀沉降的部位等；对水稳拌和楼只对水泥罐采用桩基础支撑。以下是本项目沥青拌和楼需要打桩的部位示意图：（星点表示桩基位置）
以下是沥青拌和楼各个桩基位置的承载力分部表(考虑动荷载)：
将沥青拌和楼桩基分为两类，一类为承载力100t桩12根，一类为承载力50t桩30根。
水稳拌和楼的水泥罐采用5根单桩承载力为100t的管桩支撑。
二、桩基形式的选择
桩基的形式有很多，根据实际情况本项目对钻孔灌注桩、预应力砼管桩、钢管柱3种桩基形式进行了对比，以确定一种比较适用的桩基形式。
首先，我们对三种桩基形式进行经济性比选，根据单桩承载力和地基土的承载力参数确定各种形式桩基础的施工深度，然后计算其施工费用。下表为各种形式桩基础费用列表：
由于本项目位于岛屿上，所以机械进退场费用、材料的成本及运输费用都比较高，钢材的时价为5200元/吨。
其次，结合本项目工程的实际特点，对以上三种桩基形式优、劣势进行比较，选定一种适用于本工程项目的桩基形式：
① 钻孔灌注桩：
优点：钻孔灌注桩技术适用于各种复杂的地质条件，具有抗震性能好、沉降量小和承载能力高、施工噪音小、造价低廉等优点。
缺点：钻孔灌注桩施工工艺比打入桩复杂，容易出现断桩、缩颈、混凝土离析和孔底虚土或沉渣过厚等质量问题，而且钻孔灌注桩施工周期比较长，需要有特殊的排污许可证。这与本工程工期紧张、海岛排污困难相悖。
② 预应力水泥管桩：
优点：预应力管桩有施工工期短，工程造价相对经济、单桩承载力大等优点，同时具备施工现场整洁、施工文明程度高的特点。
缺点：预应力管桩在施工中也容易出现一些质量问题如管桩偏位、倾斜、桩身缺陷等，同时，采用锤击法施工工艺噪音较大，管桩的抗裂性能差，施工后须检测桩身是否出现裂缝，以避免给工程造成安全上的隐患。
③ 钢管桩：
优点：施工方便、可重复利用、施工速度最快，而且本公司在岛上现有的钢管桩和施工机械能够满足施工要求。
缺点：一次费用很高、回收需要成本和机械、钢管桩对接头焊接技术要求高。
经过方案比选，我项目确定采用预应力混凝土管桩施工，主要考虑预应力管桩施工周期短、施工文明程度高、造价相对经济，在施工过程中加强监测，以避免以上所述的一些病害的出现。
三、预应力管桩施工工艺（锤击法）
1、工程地质勘察
工程地质勘测的主要目的是采集地表以下各地基土层的特征参数，以确定各结构层的厚度和承载力，根据结构层的承载力参数计算桩长避免施工中出现过多的“超桩”和“短桩”，也可根据地质勘探报告确定桩端持力层厚度，避免在工程使用过程中出现穿透持力层的现象。
2、桩位放线
根据场地控制桩，首先确定桩位的相对坐标，按桩心位置用木桩打入地面下50cm，再在木桩上将桩心点放出，用生石灰线将桩径圈定。由于打桩时振动较大，故桩位放置不能一次多个，要根据控制线放护桩，然后用护桩引测，施打一根再放一根桩位线，护桩距桩基应保持一定距离，过小则影响桩位的准确性，护桩应采取保护措施，以防扰动。
3、桩机就位
桩机进场前应先拆除妨碍施工的高压电力线路，进场后先进行安装调试，再移至起点桩位处就位。桩架安装就位后应垂直平稳，桩机移至桩位对中后，用2台经纬仪对桩机进行垂直度调正，使导杆垂直，打桩期间经常检查。
4、管桩起吊
桩机就位后，利用桩本身携带的垂直提升工具将已焊接好桩尖的桩身缓慢吊起，当桩身离开地面垂直于地面时，将桩帽套入桩上端部，下部操作工人将桩头对准施放的桩位木桩，检查桩身垂直后开始打桩。
四、常见问题分析及防治办法
1、超桩和短桩
1.1、原因分析
(l)勘探资料误差较大或勘探精度不够，未能查清持力层起伏变化情况和持力层性质。
(2)施工时难以确定收锤标准，持力层变硬，沉桩时难以继续打入，或持力层变软，沉桩时贯入度太大，还要继续沉桩。
(3)打桩机械与设计桩长及持力层的性质不匹配。打桩机能量小，使本来还可继续打入的桩被迫终止；或打桩机能量太大，使本来已满足贯入度要求的桩还能继续打入。
1.2、防治办法
(l)桩的勘探点布置应控制持力层层面坡度、厚度及岩土性状，其间距宜为12~24m，相邻勘探点的持力层层面高差不应超过2m，当持力层坡度超过10%时应加密勘探点。勘探点总数中应有1/3以上的为控制性点，控制性勘探点应深入预计桩尖平面以下3~5m。
(2)收锤标准应以桩端持力层为定性指标，最后贯入度为定量指标。现场应根据试桩情况确定收锤标准，强制规定要到强风化岩才能收桩，对于大面积的群桩，由于挤密效应，后打的桩可能有许多被打裂、打断。对摩擦端承桩，应以最后贯入度为主，桩长为辅，来判断收锤标准。如某工程原设计要求采用D50锤，最后三阵每十击的贯入度为20mm，设计人员后来根据单桩静载荷试验情况修正了收锤标准:桩长小于30m的按20mm，桩长大于30m的按40mm；锤击式桩机，最后贯入度按照海利打桩公式计算求得；静压式桩机，以桩机上液压表读数来控制，液压表上显示的最终压力达到2.0~2.5倍设计单桩承载力即可终止。
(3)如因打桩机械能量太小或太大，无法与桩长及地质条件相匹配，应更换打桩机。优先选用三点支撑履带自行式柴油打桩机，采用“重锤低击”方法，例如:如果选用DSO锤开3一4档作业，不如选用D62锤开2档作业更合适。
2、斜桩。斜桩是指在沉桩过程中，桩身垂直度偏差太大而形成。据有关资料介绍，倾斜偏位超过25cm的管桩，承载力就会明显不足。
2.1、原因分析
(l)打桩机自重加配重总重量很大。打桩机的基础如果不平整坚硬，沉桩加压后，基础易产生不均匀沉降，桩极易发生偏斜。如广州某高校的图书馆工程，施工单位在做土方回填平整时，没有按规范要求分层压实，桩机在施打时发生倾斜，造成垂直度偏差过大，后来只好停止打桩，重新压实填土面。
(2)打桩时，桩锤、桩帽及桩身的中心线不在同一轴线上。接桩时，相接的两节桩身的中心线不在同一轴线上。
2.2、防治办法
(l)场地要平整坚硬，不能使桩机在打桩过程中产生不均匀沉降。打桩过程中注意检查桩机工作情况和稳定性；检查机件是否正常，绳索是否有损伤，桩锤悬挂是否牢固，桩架移动和固定是否安全等。
(2)为控制好桩身垂直度，重点应放在打第一根桩上，第一节桩起吊就位插入地面时的垂直度偏差不得大于5%，在打桩过程中，应在距桩机20m左右处，成90度方向设置经纬仪各一台加以校准当桩身倾斜超过0.8%，应设法立即纠正，必要时，应把桩拔出重打，初打时应轻，待桩身稳定后，再按正常落距锤击，当桩尖进入硬土层后，严禁强行纠偏。尽量减少接桩，接桩宜在桩尖穿过硬土层后进行。
(3)在大面积群桩布置中，桩的中心距应大于4d，采用开口型桩尖。沉桩时，合理安排顺序，根据桩的入土深度，宜先長后短；根据桩的规格，宜先大后小。采用预钻孔埋桩工法，钻孔深为1/2~l/3桩深，减少挤压土量。开挖宽0.5m、深2m的地面防挤沟，沟内可充水或泥浆。
(4)沉桩过程中，严禁边打桩边开挖基坑。沉桩完后，进行深基坑开挖时，应分层均匀进行，桩周土高差不宜超过lm；饱和粘性土、粉土地区宜在沉桩全部完成并相隔15天后进行基坑开挖。
3、阻桩。阻桩是指沉桩时遇到硬隔层无法继续进行，达不到设计要求。硬隔层包括浅部的老基础、大孤石和深部的硬塑老粘土、非常密实的砂层、砂砾石层等。
3.1、原因分析
(l)地质勘察时未查清这些硬隔层的分布深度性质，或者在地质勘察报告中未特别强调，没引起设计和施工人员的重视。
(2)单桩承载力达不到设计要求，其原因比较杂，常见原因有以下几点:
①管桩桩身质量有问题，如高强度混凝土管要求混凝土强度等级不低于CSO，实际只有C60，有的桩身出现裂缝，有的桩套箍陷大于10mm，有的桩身合缝漏浆，漏浆深度过10mm，漏浆长度大于300mm，有的桩因运、装卸、堆放不当，局部磕损深度大于10mm。
②施工方法不当，接桩没接好，造成桩身局断裂，降低了桩身强度。
3.2、防治办法
(1)设计和施工单位应仔细阅读岩土工程勘察报告，分析地质资料，制定相应措施。沉桩前应探桩，如桩下3m左右有老基础、大块石等障物应预先挖除，开挖有困难时，可预先用钻机把该障碍物钻穿，然后将桩植入孔内再沉桩。当已沉入土很深(如20m以下)遇到硬隔层时，可采用专用的螺旋钻孔设备将钻具放入管桩中间空洞中钻孔，将硬隔层钻穿，取出钻具再继续沉桩，另外，施工桩机能量大小应与设计要求、桩径、桩长及地质条件相匹配。
(2)管桩入场必须具备出厂合格证及生产厂家资质证明，接桩用焊条、钢板或角钢材质规格应符合设计要求，焊条要有出厂合格证，钢板或角钢有质保书或检验报告，桩的外观质量符合规范要求，上述资料经确认后才能投入使用。
(3)遇到孤石和障碍物多的场地、有薄而坚硬夹层的场地、石灰岩地区、基岩埋藏较浅且倾斜较大的场地、“上软下硬、软硬突变”的场地，不宜采用管桩基础。
五、结束语
本文主要结合工程项目部拌和楼基础建设实例，描述桩基础在拌和楼建设中的应用，主要内容包括：承桩基础的选择、施工工艺、施工要点、常见问题及应对方案等。随着对规律的认识深入和不断的实践总结，预应力混凝土管桩基础渐渐应用于房建、码头、路基等各个领域，将会为工程建设带来更大的经济效益和社会效益，本项目也是这一重要意义的体现。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看
关键词：基础建设；预应力砼管桩；施工技术
一、工程概況
本项目拌和楼位于东部沿海，该工程场地区域属亚热带季风气候区，温暖湿润，四季分明，光照充足，灾害性天气较多。场地地貌属于海积平原区，地形平坦，地面标高一般在1.45m左右。拟建拌和楼为400型沥青混凝土拌和楼和500吨型稳定碎石拌和楼，由于考虑场地建设的经济原因，对沥青拌和楼只在比较重要的位置采用桩基础支撑，比如：较高、较重、不允许发生不均匀沉降的部位等；对水稳拌和楼只对水泥罐采用桩基础支撑。以下是本项目沥青拌和楼需要打桩的部位示意图：（星点表示桩基位置）
以下是沥青拌和楼各个桩基位置的承载力分部表(考虑动荷载)：
将沥青拌和楼桩基分为两类，一类为承载力100t桩12根，一类为承载力50t桩30根。
水稳拌和楼的水泥罐采用5根单桩承载力为100t的管桩支撑。
二、桩基形式的选择
桩基的形式有很多，根据实际情况本项目对钻孔灌注桩、预应力砼管桩、钢管柱3种桩基形式进行了对比，以确定一种比较适用的桩基形式。
首先，我们对三种桩基形式进行经济性比选，根据单桩承载力和地基土的承载力参数确定各种形式桩基础的施工深度，然后计算其施工费用。下表为各种形式桩基础费用列表：
由于本项目位于岛屿上，所以机械进退场费用、材料的成本及运输费用都比较高，钢材的时价为5200元/吨。
其次，结合本项目工程的实际特点，对以上三种桩基形式优、劣势进行比较，选定一种适用于本工程项目的桩基形式：
① 钻孔灌注桩：
优点：钻孔灌注桩技术适用于各种复杂的地质条件，具有抗震性能好、沉降量小和承载能力高、施工噪音小、造价低廉等优点。
缺点：钻孔灌注桩施工工艺比打入桩复杂，容易出现断桩、缩颈、混凝土离析和孔底虚土或沉渣过厚等质量问题，而且钻孔灌注桩施工周期比较长，需要有特殊的排污许可证。这与本工程工期紧张、海岛排污困难相悖。
② 预应力水泥管桩：
优点：预应力管桩有施工工期短，工程造价相对经济、单桩承载力大等优点，同时具备施工现场整洁、施工文明程度高的特点。
缺点：预应力管桩在施工中也容易出现一些质量问题如管桩偏位、倾斜、桩身缺陷等，同时，采用锤击法施工工艺噪音较大，管桩的抗裂性能差，施工后须检测桩身是否出现裂缝，以避免给工程造成安全上的隐患。
③ 钢管桩：
优点：施工方便、可重复利用、施工速度最快，而且本公司在岛上现有的钢管桩和施工机械能够满足施工要求。
缺点：一次费用很高、回收需要成本和机械、钢管桩对接头焊接技术要求高。
经过方案比选，我项目确定采用预应力混凝土管桩施工，主要考虑预应力管桩施工周期短、施工文明程度高、造价相对经济，在施工过程中加强监测，以避免以上所述的一些病害的出现。
三、预应力管桩施工工艺（锤击法）
1、工程地质勘察
工程地质勘测的主要目的是采集地表以下各地基土层的特征参数，以确定各结构层的厚度和承载力，根据结构层的承载力参数计算桩长避免施工中出现过多的“超桩”和“短桩”，也可根据地质勘探报告确定桩端持力层厚度，避免在工程使用过程中出现穿透持力层的现象。
2、桩位放线
根据场地控制桩，首先确定桩位的相对坐标，按桩心位置用木桩打入地面下50cm，再在木桩上将桩心点放出，用生石灰线将桩径圈定。由于打桩时振动较大，故桩位放置不能一次多个，要根据控制线放护桩，然后用护桩引测，施打一根再放一根桩位线，护桩距桩基应保持一定距离，过小则影响桩位的准确性，护桩应采取保护措施，以防扰动。
3、桩机就位
桩机进场前应先拆除妨碍施工的高压电力线路，进场后先进行安装调试，再移至起点桩位处就位。桩架安装就位后应垂直平稳，桩机移至桩位对中后，用2台经纬仪对桩机进行垂直度调正，使导杆垂直，打桩期间经常检查。
4、管桩起吊
桩机就位后，利用桩本身携带的垂直提升工具将已焊接好桩尖的桩身缓慢吊起，当桩身离开地面垂直于地面时，将桩帽套入桩上端部，下部操作工人将桩头对准施放的桩位木桩，检查桩身垂直后开始打桩。
四、常见问题分析及防治办法
1、超桩和短桩
1.1、原因分析
(l)勘探资料误差较大或勘探精度不够，未能查清持力层起伏变化情况和持力层性质。
(2)施工时难以确定收锤标准，持力层变硬，沉桩时难以继续打入，或持力层变软，沉桩时贯入度太大，还要继续沉桩。
(3)打桩机械与设计桩长及持力层的性质不匹配。打桩机能量小，使本来还可继续打入的桩被迫终止；或打桩机能量太大，使本来已满足贯入度要求的桩还能继续打入。
1.2、防治办法
(l)桩的勘探点布置应控制持力层层面坡度、厚度及岩土性状，其间距宜为12~24m，相邻勘探点的持力层层面高差不应超过2m，当持力层坡度超过10%时应加密勘探点。勘探点总数中应有1/3以上的为控制性点，控制性勘探点应深入预计桩尖平面以下3~5m。
(2)收锤标准应以桩端持力层为定性指标，最后贯入度为定量指标。现场应根据试桩情况确定收锤标准，强制规定要到强风化岩才能收桩，对于大面积的群桩，由于挤密效应，后打的桩可能有许多被打裂、打断。对摩擦端承桩，应以最后贯入度为主，桩长为辅，来判断收锤标准。如某工程原设计要求采用D50锤，最后三阵每十击的贯入度为20mm，设计人员后来根据单桩静载荷试验情况修正了收锤标准:桩长小于30m的按20mm，桩长大于30m的按40mm；锤击式桩机，最后贯入度按照海利打桩公式计算求得；静压式桩机，以桩机上液压表读数来控制，液压表上显示的最终压力达到2.0~2.5倍设计单桩承载力即可终止。
(3)如因打桩机械能量太小或太大，无法与桩长及地质条件相匹配，应更换打桩机。优先选用三点支撑履带自行式柴油打桩机，采用“重锤低击”方法，例如:如果选用DSO锤开3一4档作业，不如选用D62锤开2档作业更合适。
2、斜桩。斜桩是指在沉桩过程中，桩身垂直度偏差太大而形成。据有关资料介绍，倾斜偏位超过25cm的管桩，承载力就会明显不足。
2.1、原因分析
(l)打桩机自重加配重总重量很大。打桩机的基础如果不平整坚硬，沉桩加压后，基础易产生不均匀沉降，桩极易发生偏斜。如广州某高校的图书馆工程，施工单位在做土方回填平整时，没有按规范要求分层压实，桩机在施打时发生倾斜，造成垂直度偏差过大，后来只好停止打桩，重新压实填土面。
(2)打桩时，桩锤、桩帽及桩身的中心线不在同一轴线上。接桩时，相接的两节桩身的中心线不在同一轴线上。
2.2、防治办法
(l)场地要平整坚硬，不能使桩机在打桩过程中产生不均匀沉降。打桩过程中注意检查桩机工作情况和稳定性；检查机件是否正常，绳索是否有损伤，桩锤悬挂是否牢固，桩架移动和固定是否安全等。
(2)为控制好桩身垂直度，重点应放在打第一根桩上，第一节桩起吊就位插入地面时的垂直度偏差不得大于5%，在打桩过程中，应在距桩机20m左右处，成90度方向设置经纬仪各一台加以校准当桩身倾斜超过0.8%，应设法立即纠正，必要时，应把桩拔出重打，初打时应轻，待桩身稳定后，再按正常落距锤击，当桩尖进入硬土层后，严禁强行纠偏。尽量减少接桩，接桩宜在桩尖穿过硬土层后进行。
(3)在大面积群桩布置中，桩的中心距应大于4d，采用开口型桩尖。沉桩时，合理安排顺序，根据桩的入土深度，宜先長后短；根据桩的规格，宜先大后小。采用预钻孔埋桩工法，钻孔深为1/2~l/3桩深，减少挤压土量。开挖宽0.5m、深2m的地面防挤沟，沟内可充水或泥浆。
(4)沉桩过程中，严禁边打桩边开挖基坑。沉桩完后，进行深基坑开挖时，应分层均匀进行，桩周土高差不宜超过lm；饱和粘性土、粉土地区宜在沉桩全部完成并相隔15天后进行基坑开挖。
3、阻桩。阻桩是指沉桩时遇到硬隔层无法继续进行，达不到设计要求。硬隔层包括浅部的老基础、大孤石和深部的硬塑老粘土、非常密实的砂层、砂砾石层等。
3.1、原因分析
(l)地质勘察时未查清这些硬隔层的分布深度性质，或者在地质勘察报告中未特别强调，没引起设计和施工人员的重视。
(2)单桩承载力达不到设计要求，其原因比较杂，常见原因有以下几点:
①管桩桩身质量有问题，如高强度混凝土管要求混凝土强度等级不低于CSO，实际只有C60，有的桩身出现裂缝，有的桩套箍陷大于10mm，有的桩身合缝漏浆，漏浆深度过10mm，漏浆长度大于300mm，有的桩因运、装卸、堆放不当，局部磕损深度大于10mm。
②施工方法不当，接桩没接好，造成桩身局断裂，降低了桩身强度。
3.2、防治办法
(1)设计和施工单位应仔细阅读岩土工程勘察报告，分析地质资料，制定相应措施。沉桩前应探桩，如桩下3m左右有老基础、大块石等障物应预先挖除，开挖有困难时，可预先用钻机把该障碍物钻穿，然后将桩植入孔内再沉桩。当已沉入土很深(如20m以下)遇到硬隔层时，可采用专用的螺旋钻孔设备将钻具放入管桩中间空洞中钻孔，将硬隔层钻穿，取出钻具再继续沉桩，另外，施工桩机能量大小应与设计要求、桩径、桩长及地质条件相匹配。
(2)管桩入场必须具备出厂合格证及生产厂家资质证明，接桩用焊条、钢板或角钢材质规格应符合设计要求，焊条要有出厂合格证，钢板或角钢有质保书或检验报告，桩的外观质量符合规范要求，上述资料经确认后才能投入使用。
(3)遇到孤石和障碍物多的场地、有薄而坚硬夹层的场地、石灰岩地区、基岩埋藏较浅且倾斜较大的场地、“上软下硬、软硬突变”的场地，不宜采用管桩基础。
五、结束语
本文主要结合工程项目部拌和楼基础建设实例，描述桩基础在拌和楼建设中的应用，主要内容包括：承桩基础的选择、施工工艺、施工要点、常见问题及应对方案等。随着对规律的认识深入和不断的实践总结，预应力混凝土管桩基础渐渐应用于房建、码头、路基等各个领域，将会为工程建设带来更大的经济效益和社会效益，本项目也是这一重要意义的体现。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看