浅谈高层建筑基础工程中的预应力管桩施工技术

【关键词】高层建筑；基础；预应力管桩；施工技术 

　　基础是建筑物的根本，它的施工质量直接关系着建筑物的安全。作为基础之一的预应力管桩基础，因具有单桩承载力高，设计范围广，在同一建筑物基础中，可使用不同直径的管桩，容易解决布桩问题等优点得到广泛使用。因此，进一步探讨提升施工质量措施具有重要的现实意义。 

　　1 预应力管桩的特点 

　　第一，管桩工地机械化施工程度高，现场整洁，可以避免发生钻孔灌注桩工地泥浆满地流的脏污情况，也不会出现人工挖孔桩工地到处抽水和堆土运土的忙乱景象，可以24小时连续施工。 

　　第二，管桩施工速度快，一台打桩机每台班至少可打7～8根桩，可完成20000kN以上承载力的桩基工程。可以缩短建设工期，创造了时间效益，从而降低工程造价。 

　　第三，施工中由于压桩引起的应力较小，且桩身在施工过程中不会出现拉应力，桩头一般都完好无损，复压较为容易。 

　　第四，单桩承载力高。由于挤压作用，管桩承载力要比同样直径的沉管灌注桩或钻孔灌注桩高。 

　　第五，对持力层起伏变化大的地质条件适应性强。因为管桩桩节长短不一，通常4～16m为一节，搭配灵活，接长方便，在施工现场可随时根据地质条件的变化调整接桩长度，节省用桩量。 

　　第六，运输吊装方便，接桩快捷。管桩节长一般在13m以内，桩身又有预压应力，起吊时用特制的吊钩勾住管桩的两端就可方便地吊起来。 

　　（1）管桩的定位 

　　测放桩位时，在桩位中心处用钢筋头打入土中，然后以钢筋头为圆心、桩身半径为半径用白灰在地上划圆，使桩头能依据圆准确定位。管桩基础施工的轴线定位点和水准基点应设置在不受施工影响的地方，—般要求距离群桩的边缘不少于30m。 

　　（2）管桩的堆放与起吊 

　　管桩在装车、卸车及现场到过时，现场辅助吊机采用两点水平起吊，钢丝绳夹角必须大于450。管桩在施工现场的堆放应按下列要求进行： 

　　1）管桩应按不同长度规格和施工流水作业顺序分别堆放，以利于施工作业。 

　　2）堆放场地应平整、坚实。 

　　3）若施工现场条件允许，宜在场面上堆放单层管桩，此时下面可不用垫木支承。 

　　4）管桩叠堆二层或二层以上（最高只能叠堆四层）时，底层必须设置垫木，垫木不得下陷入土，支承点设在离桩端部0.2倍的桩长处，并应在垫木处用木楔塞紧以防滚边。垫木应选用耐压的长木方或枕木，不得使用有棱角的金属构件。 

　　5）打桩施工时，采用专门吊机取桩、运桩。若立桩采用一点绑扎起吊，绑扎点距离桩端0239L（L为桩长）。 

　　（3）管桩的垂直度控制 

　　管桩直立就位后，采用两台经纬仪在离桩架15m以外正交方向进行以观察校正，校正的要求是打入前垂直控制应在0.3%以内，成桩后垂直应控制在0.5%以内。每台打桩机配备一把长条水准尺，可随时量测桩体的垂直度和桩端面的水平度。 

　　（4）管桩压入施工注意事项 

　　1）应做好压桩力等技术参数的记录，遇异常情况及时通知有关人员，以便妥善处理。 

　　2）严格控制终压条件，保证压桩质量。注意用水准仪对最后—段沉桩情况的观测看变形是否已趋近于零，油压表显示终压力是否已稳定地达到要求的终压力。或者桩机是否真正出现浮机，卸荷时桩身是否有明显的回弹，卸荷后残余沉降是台控制在20-30mm以内。 

　　3）对于土层分布极不均匀的场地，不能根据邻近已压桩的桩长来配桩，以免出现余桩太多或送桩太深的现象。当桩压至接近平地面时，注意观察压力表的凑数，与邻近桩平地面时的压力值作比较，如果相差不大，则可以参照邻近桩长来配桩。如果相差很大，读数比邻近桩低很多时，需考虑比邻近桩更长的接桩；读数比邻近桩大很多的需考虑比邻近桩更短的配桩。 

　　4）桩尖的密封性对承载力的影响，预应力管桩通常采用封口的十字桩尖，在现场靠人工电焊与桩端板连接，焊接的密封性很难控制。桩尖穿越土层过程中，由于受力变化，易开裂、渗水。对于长桩，以摩阻力为主，这种渗流影响不大；对于短桩或超短桩。以端承力为主，如果持力层土体在地下水渗泡下变软，将大大影响承载力。 

　　5）在土方开挖过程中，要注意开挖方式。严禁各种机械的运行引起未开挖之土向已开挖方向蠕变，对管桩形成单侧压力，加强施工过程中基坑土体位移的监测，要求落实专人负责基坑的集水排水工作，严格控制开挖分层厚度。为避免机械碰撞桩身，可考虑在桩周围30～50mm范围内的土方用人工开挖。 

　　3 采取有效减小挤土效应的措施 

　　（1）设防挤沟 

　　防挤沟应在邻近周边建筑物或道路处设置，以减少压桩引起表层土的水平位移。 

　　（2）应力释放孔 

　　应力释放孔设计考虑周围建筑物及道路、管线等分布远近、对变形及沉降敏感性和场地内各公寓楼工程桩的布置密度等影响因素，布置应力释放孔。应力释放孔应填充中粗砂至地面，利用砂性土的强透水性，及时消散管桩施工过程中产生的超孔隙水压力。 

　　（3）预钻孔辅助沉桩 

　　采用先钻孔取土，再静力压桩的方法。具体做法是：选1根比桩径稍细的钢管，并将抱箍千斤顶的夹具改造成网弧形，以夹持钢管。在钢管上每隔30cm水平焊1根钢筋防止下压时打滑。施工时用圆弧形的夹具象压桩一样将开口钢管压下，下压的深度视土的坚硬程度（反映为压桩力的大小）而定。然后拔出，在地面上敲打钢管倒出管内的积土，再下压、上拔，如此反复，使妨碍沉桩的坚硬土层变薄，再行压桩。此时桩会被顺利压下。 

　　（4）压桩顺序 

　　在软土地区打较密集的桩时，为了避免或减轻打桩时由于土体的挤压而发生移动，除了应遵循自中间向两个方向对称或向四周、由一侧向单一方向的打桩顺序外，应该先根据地质资料粗略判断桩的深浅，宜先深后浅，对不同规格的桩则宜先大后小。以使土层挤密均匀，避免发生较大的位移和偏斜。 

　　（5）合理安排压桩进度 

　　在软弱土地基中。沉桩施工速度过快，不但显著增加超静孔隙水压力值，还使邻近土体因剪切而破坏，增加地基土体变位值，而且扩大了超静孔隙水压力和地基变位的范围，因此沉桩速度要合理。 

　　（6）特别注意事项 

　　压桩过程中，对周围的建筑物包括已完成的桩基，一定要采取切实可行的位移、沉降监测措施，这是整个施工过程中的重中之重。对桩的上浮、桩平面位移的监测，监测的数据需详细记录，及时统计、分析比较。如发生桩有较大上浮，说明产生了挤土效应。此时应作出相应的调整措施，如放慢施工速度。 

　　4 预应力管桩质量检测方法 

　　（1）桩身完整性检测 

　　预应力管桩桩身完整性检验的方法中低应变反射波法是应用最广泛的一种检测方法，其关键一是准确采集有代表性的波形，二是对采集的波形进行科学准确的分析、判定。完整性检测的抽检数量：柱下三桩或三桩以下的承台抽检桩数不得少于1根。设计等级为甲级，或地质条件复杂。成桩质量可靠性较低的灌注桩，抽检数量不应少于总桩数的30%，且不得少于20根；其他桩基工程的抽检数量不应少于总桩数的20%，且不得少于10根。