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1、PHC预应力砼管桩静压施工工法一、前言预应力混凝土管桩是采用先张法预应力离心成型工艺,并经过10个大气压、180 左右的蒸汽养护,采用工厂化生产的一种等截面空心圆筒型的混疑土预制构件。在施工现场，采用锤击或静压的方式沉入地下作为建（构）筑物的基础。这是一种新型的基桩，是近年来快速发展兴起的一种地基基础处理形式.根据混凝土强度及壁厚分为PC、PHC(高强）、PTC（薄壁）三种类型，其中以预应力高强混凝土管桩（简称PHC桩）应用最为广泛。因其施工工艺简单、单桩承载力高、质量可靠、单位造价便宜等诸多优点,是目前预制桩同类型基础中比较先进的一种基础类型，同时与诸如混凝土灌注桩等其它不同类别的基桩相比，
2、其技术先进且质量稳定。PHC管桩静压法施工，是通过桩机自带吊装设备或另配吊机吊装、喂桩，压桩机以其自重和桩架上的配重作反力将PHC管桩压人土中的一种沉桩工艺，与锤击法管桩施工工艺相比具有低噪音、低污染的环保特性,对土层及周边建(构）筑物影响小、桩身质量破坏小的特点。预应力管桩发展前期仅仅应用在沿海及软弱地层地区,经权威数据统计，PHC 管桩在桩基中的比例不足10%,管桩在中东部地区会有着很大的发展前景，其先进的技术对于同类型工程有着借鉴意义和推广应用价值。在天津站改扩建无站台柱雨棚工程桩基施工中，采用了静压施工技术进行了施工,收到了良好的社会效益与经济效益.二、工法特点 PHC管桩施工工艺主要
3、有锤击法和静压法两种，在管桩发展前期主要是锤击机械引领着管桩的施工作业，近几年来，随着大吨位（ 8000KN ) 的液压压桩机的问世和静压沉桩施工工艺的完善,静压法施工工艺与锤击法相比具有明显的优点，因此发展十分迅速，正在逐步取代锤击法施工的工艺。 1、质量可靠、单桩承载力高由于管桩材料为预应力高强混凝土,高速离心成型工艺和二次湿热养护工艺工厂化制作，桩身质量及沉桩长度可用直接监测，管桩质量可靠；施工中采用静压桩机进行沉桩施工，压桩力可通过压力表直观、安全、准确地反映，因而对桩体承载力的控制、判断精确度高；静压法沉桩与锤击法沉桩施工相比,因沉桩过程是慢速均匀加载，无冲击和反射应力波，对桩身冲击
4、应力小，施工质量易保证。由于PHC 管桩桩身混凝土强度高，可打入密实的砂层和强风化岩层，由于挤压作用，桩端承载力可比原状土质提高60%-75 ，桩侧摩阻力提高20-40,并因PHC管桩为高强度混凝土预应力构件,尤其抗压、抗弯性能好,其桩身承载力比其它桩种高25倍。2、施工速度快，建设投资周期短管桩为工厂预制混凝土构件，采用高压、蒸汽养护，生产周期短，一般3-5天即可出厂，可提前批量生产，不占用施工养护周期.静压法沉桩施工，如果场地条件许可,一台桩机可压入300m左右的管桩。在普通地质条件下,2-3分钟即可压入10m长一棵管桩，施工时间主要用在桩头、接桩焊接及倒运管桩、移动桩机等其他工作项目上.
5、而且沉桩完毕后，桩体即有强度,承载力达到最终承载力的80%以上。在必要时可加快施工进度，缩短投资周期,获得良好的经济效益。3、施工污染少、安全环保,对周边影响小。静压法沉桩施工管桩，因采用电力液压驱动操作，无震动、无噪音。而锤击法沉桩震动剧烈，噪音大且拌有浓烟油污，对周边环境影响大，且锤击法沉桩施工,对周边土地振动大，影响周围建筑（构）物的安全稳定.而静压由于是缓慢匀速压入，对土体振动小，为周边环境影响小。而且管桩均为成品，与混凝土灌注桩相比无砂石料、混凝土及泥浆等污染.4、适应性能好，应用较广泛。PHC管桩能够穿透普通软土层及粉沙粘土层,配上开口型桩尖减少挤土效应后，具有良好的穿透土层能力，
6、尤其是采用静压沉桩方式.遇到特殊土质如软硬不均、上软下硬、软硬突变的土层,穿透能力更优于锤击法沉桩方式。锤击桩法沉桩方式，因一惯的高度（即冲击力)在突遇复杂土层时极易将桩体打坏破损,造成质量事故.PHC管桩桩段有1012m、1315m一节的，也有34m、56m一节的,搭配灵活，运输吊装方便，成桩长度不受限制，用普通的电焊机即可实现迅速接驳。在港口码头、铁路桥涵及市政、房建工程中均能够应用推广.5、造价低、材料损耗小，经济效益高。由于管桩混凝土强度高，单桩承载力大，工程造价相对于混凝土灌注桩便宜40左右。由于静压法沉桩对桩身破坏小，送桩到位率高，截桩小，质量可靠，经济效益较高.三、适用范围PHC
7、静压管桩作为一种快速兴起的一种基桩形式，适用于各类建筑物的低承台桩基础，如工业与民用建筑、铁路桥梁、机场、港口码头、水利及市政工程等;适用于一般粘性土及回填土、淤泥和淤泥质土、粉(砂）性土、非自重湿陷性黄土质以及强风化（全风化）的岩层、坚硬的碎石土层和砂土层中，并且不受地下水位高低的影响。与锤击法沉桩方式相比尤其适应于软硬突变的土层中；由于静压无噪音，在对环保要求较高的地区，特别是在城市和居民区的新建和改造工程施工尤其适用。虽然管桩是空心结构，但仍有一定的挤土效应,对附近建筑物及地下管线有一定的影响，而且静压机械本身占用一定的空间,所以在贴近建筑物的位置上,不适宜进行管桩的施工;由于静压机械自
8、重较大，要求施工场地平整,对场地土地耐力要求高（要求场地表层土压强120kpa），同时不适宜用在地下障碍物较多、深层土质内存在孤石以及地下岩面坡度太陡的土层中。四、工艺原理PHC管桩静压法沉桩工艺原理,在桩机就位后，利用适合吨位的吊车（或压桩机自带的起吊设施）吊起管桩进行喂桩，通过静压桩机中心的夹具对桩进行夹抱，调整垂直后进行施压。施压时，静压桩机机身通过油缸支持安装在大小步履上的小车,小车在大小步履轨道上由油缸控制运动，抱压桩时，借助自重及配重,以器缸液压互联动力系统方式通过夹头相交压力施加压桩力，管桩在自重及配重静压力作用下逐渐将桩压入地基土中,然后通过焊接将上下两节管桩连接实现接长，并通
9、过送桩器将桩顶送到设计标高的一种成桩工艺。五、施工工艺及操作要点（一）、PHC管桩静压法沉桩施工工艺流程喂桩（焊接桩尖）定位放线桩机就位对位、插桩压桩人、机、料进场调整桩身垂直度吊桩吊桩电焊停歇、质量检查电焊接桩对桩压桩接桩或送桩控制桩顶标高成 桩转移桩机图-1 施工工艺流程图（二）、施工操作要点1、测量定位放线1）、认真复核设计图纸及设计院交桩点位，必要时将坐标控制点、水准控制点按标准设置要求布设在施工现场，标准控制点数量满足施工需要及测量点间互相复核的需要即可，然后依据设计图纸精确算出尺寸关系或各桩位坐标，对桩位进行精确测放。2）、可采用电子全站仪或经纬仪等测量工具建立建筑平面测量控制网，
10、或者直接采用坐标定位方式放出桩位，并进行闭合测量程序进行复核；同时利用水准仪对场地标高进行抄平，然后反映到送桩器上,显示出送桩深度，做好桩顶标高控制工作。3）、桩位放出后，在中心采用30cm长8钢筋或者竹筷插入土中，根据需要做好标识：钢筋(或竹筷）端头系上红布条或点上白灰，然后画出桩外皮轮廓线的圆周,便于对位、插桩。4）、为防止挤土效应及移动桩机时的碾压破坏，针对单桩、独立承台以及大面积筏板基础的群桩制定不同的放线方案。当桩数比较少时，采用坐标随时复测；针对大面积群桩，在场地平整度较高的情况下,采用网格进行控制,并在端头桩位延长线上埋设控制桩，以便复核。2、桩机就位在对施工场地内的表层土质试压
11、后,确保承载力满足静压机械施工及移动过程中不至于出现沉陷，对局部软土层可采用事先换填处理或采用整块钢板铺垫作业。桩机进场后，检查各部件及仪表是否灵敏有效，确保设备运转安全、正常后,按照打桩顺序，移动调整桩机对位、调平、调直。3、管桩的验收、堆放、吊运及插桩1）、管桩的进场验收管桩进场后，应按照先张法预应力砼管桩(GB134761999）的国家标准或各地区的地方标准对管桩的外观、桩径、长度、壁厚、桩身弯曲度、桩端头板的平整度、桩身强度以及桩身上的材料标识等按规范进行验收，并审查产品合格证明文件，把好材料进场验收关。根据设计及施工规范要求等级将不符合要求的管桩清退出场。2）、管桩的堆放现场管桩堆放
12、场地应平整,采用软垫（木垫） 按二点法做相应支垫,且支撑点大致在同一水平面上，见图2.当管桩在场地内堆放时，不宜超过4层；当在桩位附近准备施工时宜单层放置，且必须设支垫。管桩堆放要按照不同型号、规格分类堆放，以免调运施工过程中发生差错。管桩在现场堆放后，需要二次倒运时，易采用吊机及平板车配合操作。如场地条件不具备时,采用拖拽的方式，需要采用滚木或者对桩头端头板采取一定的保护措施，以免在硬化地面上滑动时磨损套箍及端头板。图-2 二点支垫示意图L0.21L0.21L3)、管桩吊运及插桩单根管桩吊运时可采用两头勾吊法，竖起时可采用单点法,见图3。管桩起吊运输过程中应免平稳轻放,以免受振动、冲撞.图-
13、3 管桩起吊示意图L0.21L管桩吊起后，缓缓将桩一端送入桩帽中,待管桩放入桩机夹桩箱内扶正就位后，根据需要焊接开(闭)口型桩尖，然后将桩插入土中0.5m-1。0m的深度后,用两台经纬仪（在接近90度的夹角方向)双向控制桩的垂直度，条件不具备也可采用两个线锤进行垂直度控制。通过桩机导架的旋转、滑动进行调整，确保管桩位置和垂直度符合要求后压桩。4、压桩1）、压桩前，根据工程情况制定合理的压桩顺序，减少挤土效应，施工时按照压桩顺序组织施工.2）、压桩前在每节单桩桩身上划出以米为单位的长度标记，以便观察桩的入土深度及记录对应压力值，并通过实地高程测量，在送桩器上做好最后1m及最终送桩深度标记，通过水
14、准仪配合控制.3）、在压桩开始阶段,压桩速度不能过快，应根据地质报告显示的土质情况选择压桩速度，一般以2.0m3。0m/min速度为宜.在初期2-3m的压桩范围内应重点观察控制状身、机架垂直度，垂直度控制应重点放在第一节桩上，垂直度偏差不得超过桩长的0。5.并在压桩过程中需要经常观测桩身是否发生位移、偏移等情况并做好过程记录，并详细记录每入土1米时压力表的压力值。4)、压桩前最好将地表下的障碍物探明并清除干净，以免桩身移位倾斜.5、接桩将首节管桩压至桩头距地面0.51.0m左右高度时停止压桩，开始进行接桩作业。接桩前将上下桩端头板用钢丝刷清除浮锈及泥污，然后下放桩身进行对桩。上下两节端头板对齐
15、并初步调整垂直后，采用手工电弧焊在坡口周围点焊46点，然后再次进行垂直度的调整，若端头板间隙过大,应加塞铁片。为减少焊接变形引起节点弯曲，焊接时由两名工人对称施焊,焊接层数不少于两层且焊缝应均匀饱满(焊缝与坡口平)。焊接完成后，自然冷却5min以上，然后刷涂一层沥青防腐漆后，继续压桩.如果有多节管桩，重复以上工序即可。6、送桩或截桩当桩顶设计标高较自然地面低时必须进行送桩。送桩时选用的送桩器的外形尺寸要与所压桩的外形尺寸相匹配，并且要有足够的强度和刚度，一般为一圆形钢柱体。送桩时,送桩器的轴线要与桩身相吻合。送桩器上根据测定的局部地面标高，事先要标出送桩深度，通过伺候在现场的水准仪跟踪观测，准确地将送桩送至设计标高。同时送桩器上要标出最后1m的位置线,详细记录最终压力值。当管桩露出地面或未能送到设计桩顶标高时，需要截桩。截桩要求必须用专门的截桩器,严禁用大锤横向敲击、冲撞。送桩完成后,移动调整机械进行下一棵管桩施工。7、管桩与承台连接1）、承台开挖可采用普通挖土机即可，但在开挖过程中注意不得碰损桩头，在挖至桩头标高附近时，停止开挖。桩间土采用人工配合进行挖除.管桩施工完毕后当天承载力没有完全达到设计强度，根据不同的土质情况,需要7天以上的嵌固期，所以承台开挖要与试验检测结合起来进行安排，保证施工连续.2）、承台是将上部结构的力传递给管桩基础的受力构件，所以
