ＰＨＣ管桩静压施工的送桩问题探讨

 

关键词：PHC；桩基施工；静压法；送桩

 

预应力高强混凝土管桩（代号为PHC），其适用面广，可广泛应用于各种工程建设的基础；规格齐全，供设计选用范围广；强度高，抗弯、抗裂性能好；采用工厂化标准生产，质量稳定，性能可靠；施工周期短，噪音小，无震动，无污染；施工工艺成熟，成桩质量可靠性高；检测直观，质量有保障；单位承载力造价低，综合经济效益好。70年代从广东沿海地区开始，正在全国广泛推广，武汉地区近三年开始在不少工程上得到应用。但是，送桩深度问题缺乏相应的标准，参考广东省标准《预应力混凝土管桩基础技术规程》（DBJ/T15-22-98）规定的6m最大限度的施工，在某大楼工程实践中，最小送桩深度2.0m，最大送桩深度超过7.5m，采用桩送桩施工，取得了一些经验。

 

1工程概况

 

某大楼位于武汉空军雷达学院内，主楼17层，辅楼为3-6层，设计为管桩基础，桩规格为PHC-AB500（125），桩数为401根，单桩竖向承载力特征值Ra≥2200KN，采用静压桩机施工。

 

 

2工程地质条件

 

 

根据勘察单位提供的岩土工程勘察报告，该场地地质情况见表1：

 

 

桩端持力层为（3-3）层细砂，桩端进入持力层不小于1.0m。场区地下水为上层滞水和赋存于场区砂性土层中的孔隙承压力，地下水对混凝土无腐蚀性。

 

 

3前期准备工作

 

 

（1）试桩施工。

 

按照设计要求，在工程桩中选取了7根试桩（4根静载桩和3根抗拔桩）。本工程采用YZY-600型全液压静力压桩机，根据的设计单桩承载力要求配重5200KN，最大表压力为双组缸18MPa。根据设计要求及参考地质勘察报告，1#试桩配桩38m，压入土0.4m后压力值为双组缸16MPa，换算压载为4620KN，经稳压三次后终止压桩，其余6根桩压桩参数与1#试桩相同。

 

 

（2）试桩检测。

 

静载试桩按照低应变、高应变、静载、低应变的顺序进行检测，抗拔试桩按照低应变、抗拔试验、低应变的顺序进行检测，前后低应变检测反映7根桩均为Ⅰ类桩；高应变测试承载力数据均超过5228KN；静载试验检测数据见表2，抗拔试验检测数据见表3：

 

 

（3）图纸会审。

 

根据试桩施工情况及试桩检测结果，按照设计单位要求，工程桩施工工艺参数与试桩一致，即静力压桩机配重5200KN，最终压力值为双组缸16MPa，并稳压三次后终止压桩。

 

（4）确定送桩施工方案。

 

《预应力混凝土管桩基础技术规程》规定，送桩深度不宜大于2.0m，最深不超过6.0m。本工程裙楼设计最小送桩深度为2.0m，主楼设计送桩深度一般为7.5m，最大送桩深度为8.5m。

 

考虑须送桩的深度要求，我方提出方案如下：

 

①在压桩施工前先开挖2~3m的土方，然后再压桩；

 

②增加管桩长度，保证送桩深度不超过6.0m的要求；

 

③《预应力混凝土管桩基础技术规程》规定的送桩深度不宜大于6.0m，是依据锤击桩机制定的，而本工程用的是静压桩。打入式桩机送桩时在桩头接桩部位容易引起跳动导致偏心受压，锤击能量在桩头部位传递不畅损失大，而静压桩机压桩时不产生冲击荷载，不会产生能量损失，送桩深度可以适当加深，而钢制送桩器的统一规格长度为9.8m，所以用13m同规格管桩代替送桩器，送装深度可以达到8.5m。

 

方案①要考虑静压桩机的施工操作面而需要增大土方开挖工作量，土方开挖后引起的一系列的降水、支护及工期的影响，继而增加工程投资；方案②增加了管桩长度，这样截桩长度必然增加，造成很大的浪费；方案③最为理想，但无相应的规程、规范依据，仍须进行进一步的试验。

 

4工程桩施工

 

（1）桩送桩施工。

 

PHC管桩的竖向抗压能力较强，竖向抗拉能力较差，能否采取桩送桩，取决于两个因素：①管桩桩身结构的极限承载力是否小于设计要求的单桩承载力极限值；②桩拔出时的力是否小于PHC管桩的抗拔承载力。

 

参考国家建筑标准设计图集《预应力混凝土管桩》03SG409及建华管桩的性能参数，经报监理及建设方同意，决定采取桩送桩施工。

 

通过现场观察数根上拔送桩管桩时的静力压桩机压力表数值，拔起瞬时值小于单组缸7MPa，正常值为单组缸4MPa；压桩机夹桩器空载由下限向上限运行时压力表瞬时值为单组缸4MPa，正常值为单组缸2MPa，换算为桩身上拔时实际上拔力正常值为235KN，最大值为382KN，远小于桩身的抗拔极限承载力（780KN）。

 

据此可以肯定，采用桩送桩施工不会因为管桩作一次送桩器而产生断桩，影响工程质量。所以在后续的施工中大胆采用桩送桩施工，同时加强施工中各工序环节的监督，至桩基施工完毕未发现桩身断裂的现象。

 

（2）施工质量控制。

 

①严格按压桩工艺流程施工，工艺流程如下：测放桩位→桩机就位→吊桩落位→桩段对中调直→静力压桩→接桩→再压桩→送桩→记录整理等工艺。为了保证施工质量，对每道工序的施工，必须做到位，强化工序施工要求，不符合者，不得进入下道工序。

 

②每次桩段进场时，须有专人验收，对管桩外观、桩径、壁厚、顶面平整度、桩体弯曲等进行检查，同时管桩生产厂家必须提供相关的水泥、钢筋、外加剂的质保书、复检报告及其混凝土配合比，现场检验时发现不合格者，必须无条件退货。

 

③桩机吊桩就位。压桩机指挥员根据已施放准确并做有白色标记的桩位，指挥压桩机就位，并进行桩位复测，将桩段起吊至桩位处，由当班施工员和桩工扶正管桩，保证垂直就位，不得随意自由落位。

 

④双向控制垂直度。在桩机附近两侧设置钢支架吊线锤，观测被压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。严禁边压桩边调整桩机，或者下桩入土深度≥1.0m后调整桩机。如果桩端平面位移超限或遇到地下障碍物时，必须将桩段吊离孔外，待处理后，再调机施工。

 

⑤压桩。当桩段落位及其调整垂直度符合要求后，方可进行压桩。压桩前，事先合理确定压桩压力值为双组缸16MPa；开始压桩后，要认真记录每节桩的入土深度和相应的压力表读数，同时还需有专人观测吊线锤的变异情况，严格控制桩的倾斜度，当垂直度超限时，应停机责令指挥员及时纠正；在接桩后的压桩过程中，应坚持以压力值为主控，桩长为辅的“双控”原则。桩端持力层为（3-3）层细砂层，确保桩端进入持力层深度≥1.0m的设计要求。如若深度未达到设计要求时，可在允许范围内适当增大压力，使之达到深度要求。

 

⑥遇到下列情况之一者，应暂停压桩，汇报和请示现场监理，并进行及时处理：①压桩深度超过设计深度，油压值却达不到要求；②桩顶和桩身混凝土破碎或产生明显裂纹；③桩身突然倾斜、位移或严重回弹；④与相邻桩入土长度相差悬殊，或桩端不能落在同一持力层上；⑤场地内地面严重隆起或相邻桩发生严重位移；⑥已施工的桩身向上位移。

 

⑦严格履行现场监理签证认可手续。施工过程中，每道工序先经质检员检验，合格后再请现场监理验收签字认可，凡未经签字认可者，不得进行下道工序，在施工质量上质检员将全力配合现场监理同时把关。

 

 

5桩基检测结果和结论

 

 

（1）工程桩施工完成，土方开挖后，按照验收及检测规范和设计院要求，进行了4根工程桩静载试验、23根高应变检测、401根工程桩低应变全部检测、桩身垂直度检测和桩位偏差测量。结果表明：承载力全部满足设计要求，桩身完整性Ⅰ类桩占98%，Ⅱ类桩占2%，垂直度偏差小于规范规定的0.5%，平面位置偏差最大为80mm，桩基工程验收合格。

 

（2）送桩深度超过6.0m时，往往没有专用的送桩器，采用同规格管桩做送桩器，使用方便经济，但要注意满足拔出送桩管桩的力小于管桩的抗拔极限承载力的要求。采用静压法施工时，送桩深度可以达到8.5m。

 

（3）预应力高强混凝土管桩有很大的优势和进步性，采用静压桩机施工，特别是在城区应用越来越广泛，亟需制定出详细的预应力混凝土管桩基础技术规范，特别是关于送桩的技术标准。