论文部分内容阅读
摘要：PHC管桩是近年来发展速度迅速的一种钢筋混凝土预制桩，具有其它管桩无法比拟的优点，在城市工程项目中有所应用。本文结合工程应用实例，通过介绍工程的施工要点，重点针对复杂环境下PHC管桩的施工技术进行探讨，并提出一些控制措施，以供实践参考。
关键词：PHC管桩；施工要点；机械接头；技术控制
种类型的建筑工程数量日益增加，这对工程项目管桩的应用质量也提出了新的要求。PHC管桩是一种空心圆筒形混凝土预制构件，具有耐打、耐压、单桩承载力高、成桩效果好、抗震性能高、穿透能力强和造价低等优点，能够有效克服工程施工噪音大和振动大等缺点，并改善地基土受力状态，提高复杂地质条件下的地基承载力，目前在城市建筑工程中得到广泛的应用。但在一些复杂地质环境下，管桩施工会受到地质因素的影响，加上一些施工单位并没有掌握好PHC管桩施工工艺，导致出现断桩、沉桩和桩头爆裂等质量问题。因此，建设单位应重视复杂地质环境下PHC管桩施工技术的研究，从而确保建筑工程的整体质量。
1 工程概况
某工程桩基础采用锤击PHC管桩，桩型为PHC600-130AB，设计桩长30～39m，总桩数2850根，持力层为第⑼层强风化花岗岩。地基基础设计等级：甲级，建筑桩基础设计等级：甲级。单桩竖向抗压承载力为3000kN。
2 施工难点与特点
（1）地质条件复杂
地质结构层内存在较厚的残积砂质粘性土夹层（厚度达9～30m），该层结构具有不稳定性的特点，若管桩在该层停滞时间越长，则沉桩阻力也就越大。
（2）锤击数量偏高
因设计桩长较长且水文地质条件复杂（水位较高），因此造成锤击数量偏高，若采用常规的衬垫根本无法满足现场需要，最终将可能导致衬垫失效，锤击应力加大。
（3）配桩要求高
Φ600PHC管桩使用极少，厂家要求必须提前定制，如因配桩不合理造成的剩余将不予退货，因此对配桩提出很高的要求。
（4）接头施工时间长
传统单个焊接接头施工时间为30min，本工程每根桩接头平均数量为两个，则接头施工时间长达1h。接头施工时间长将造成桩身在残积砂层粘性土层中停滞时间长，则桩受该不稳定性土层的不断回抱、固结后阻力增大且大直径管桩桩身摩檫接触面大，沉桩过程摩阻力上升快，从而增加阻力至极限状态，因此沉桩过程造成异常桩数量偏多。
3 控制异常桩的施工技术
3.1 提高衬垫的使用效果
衬垫对管桩施工过程的重要性不言而喻，衬垫可以均匀分布锤击桩应力，可以减少桩锤对管桩桩头的直接打击破坏，衬垫的有效利用是控制异常桩数量的必要的技术措施，然而现在我们施工过程中往往忽略对衬垫使用的重视度，一般仅仅采用钢丝绳+纸垫作为送桩的衬垫，殊不知该类型衬垫不但在沉桩过程中（锤击数量较高）容易损坏、失效，而且当在有丰富的地下水的地质环境中，衬垫将根本无法使用，此时桩顶将直接承受冲击荷载，应力将增大，从而提高异常桩率。我们通过改进衬垫来解决衬垫使用率的问题，具体实施如下：
首先，改进桩帽和桩顶间增加缓冲垫，我们采用的缓冲垫材料是经过大量实验后选用的，如采用包装纸板其缓冲作用优于硬木、橡胶。改进后桩帽和桩顶间的缓冲垫构造图详（图1）；
其次，在送桩器上安装衬垫保证最后送桩过程中衬垫有效利用。通过上述桩帽和桩顶间的衬垫改进，有效地提高了衬垫的有效率，但在最后送桩至设计桩顶标高过程中因场地内地下水位较高，造成衬垫无法使用。为解决地下水位高造成衬垫失效的影响，我们采用在送桩器上加30mm厚可拆装钢板见（图2），在两块钢板上安装衬垫，可随时更换损坏的衬垫，简单快捷；同时可以缓冲应力，增加作用时间，对端头板也可以起到保护作用，克服送桩器不正和因桩锤过大而损坏桩头。
通过改进衬垫方式降低了锤击应力，延长了桩头锤击作用时间，具有很强的实用性。
3.2 合理配桩，降低沉桩阻力及减小浪费
（1）优化定配桩方案
因本工程地质极为复杂，残积砂质粘性土夹层厚达28m（埋深8-36m），该层结构具有不稳定性的特点，若管桩停滞时间长，则沉桩难度极大且Φ600PHC管桩使用极少，厂家要求必须提前定制，如因配桩不合理造成的剩余将不予退货，因此提前策划配桩方案事关重大。为解决配桩的难题我们特制定了配桩流程图见（图3），按照制定的配桩流程图配桩有效的减小少了浪费。
（2）现场合理配桩避免施工第一个接头时，桩身就进入残积砂质粘性土层
异常桩主要出现在残积砂质粘性土较厚的区域，查阅施工记录并结合三维地质模拟图得出前期施工的异常桩配桩极不合理。如持力层埋深为43m，送桩至地面以下4m的位置，已施工的配桩按（13+13+13m），此配桩会造成正常施工两个接头时桩身都处于残积砂层粘性土层中，尤其在施工第二个接头时，桩身因在残积砂层粘性土层中停滞时间长，造成受该不稳定性土层的不断回抱、固结且大直径管桩桩身摩檫接触面大，沉桩过程摩阻力上升快，从而造成阻力快速地增大到极限，此时沉桩极为困难，若继续进尺将可能出现爆桩，最终导致无法沉桩至设计标高。各阶段效果示意图如（图4）：
关键词：PHC管桩；施工要点；机械接头；技术控制
种类型的建筑工程数量日益增加，这对工程项目管桩的应用质量也提出了新的要求。PHC管桩是一种空心圆筒形混凝土预制构件，具有耐打、耐压、单桩承载力高、成桩效果好、抗震性能高、穿透能力强和造价低等优点，能够有效克服工程施工噪音大和振动大等缺点，并改善地基土受力状态，提高复杂地质条件下的地基承载力，目前在城市建筑工程中得到广泛的应用。但在一些复杂地质环境下，管桩施工会受到地质因素的影响，加上一些施工单位并没有掌握好PHC管桩施工工艺，导致出现断桩、沉桩和桩头爆裂等质量问题。因此，建设单位应重视复杂地质环境下PHC管桩施工技术的研究，从而确保建筑工程的整体质量。
1 工程概况
某工程桩基础采用锤击PHC管桩，桩型为PHC600-130AB，设计桩长30～39m，总桩数2850根，持力层为第⑼层强风化花岗岩。地基基础设计等级：甲级，建筑桩基础设计等级：甲级。单桩竖向抗压承载力为3000kN。
2 施工难点与特点
（1）地质条件复杂
地质结构层内存在较厚的残积砂质粘性土夹层（厚度达9～30m），该层结构具有不稳定性的特点，若管桩在该层停滞时间越长，则沉桩阻力也就越大。
（2）锤击数量偏高
因设计桩长较长且水文地质条件复杂（水位较高），因此造成锤击数量偏高，若采用常规的衬垫根本无法满足现场需要，最终将可能导致衬垫失效，锤击应力加大。
（3）配桩要求高
Φ600PHC管桩使用极少，厂家要求必须提前定制，如因配桩不合理造成的剩余将不予退货，因此对配桩提出很高的要求。
（4）接头施工时间长
传统单个焊接接头施工时间为30min，本工程每根桩接头平均数量为两个，则接头施工时间长达1h。接头施工时间长将造成桩身在残积砂层粘性土层中停滞时间长，则桩受该不稳定性土层的不断回抱、固结后阻力增大且大直径管桩桩身摩檫接触面大，沉桩过程摩阻力上升快，从而增加阻力至极限状态，因此沉桩过程造成异常桩数量偏多。
3 控制异常桩的施工技术
3.1 提高衬垫的使用效果
衬垫对管桩施工过程的重要性不言而喻，衬垫可以均匀分布锤击桩应力，可以减少桩锤对管桩桩头的直接打击破坏，衬垫的有效利用是控制异常桩数量的必要的技术措施，然而现在我们施工过程中往往忽略对衬垫使用的重视度，一般仅仅采用钢丝绳+纸垫作为送桩的衬垫，殊不知该类型衬垫不但在沉桩过程中（锤击数量较高）容易损坏、失效，而且当在有丰富的地下水的地质环境中，衬垫将根本无法使用，此时桩顶将直接承受冲击荷载，应力将增大，从而提高异常桩率。我们通过改进衬垫来解决衬垫使用率的问题，具体实施如下：
首先，改进桩帽和桩顶间增加缓冲垫，我们采用的缓冲垫材料是经过大量实验后选用的，如采用包装纸板其缓冲作用优于硬木、橡胶。改进后桩帽和桩顶间的缓冲垫构造图详（图1）；
其次，在送桩器上安装衬垫保证最后送桩过程中衬垫有效利用。通过上述桩帽和桩顶间的衬垫改进，有效地提高了衬垫的有效率，但在最后送桩至设计桩顶标高过程中因场地内地下水位较高，造成衬垫无法使用。为解决地下水位高造成衬垫失效的影响，我们采用在送桩器上加30mm厚可拆装钢板见（图2），在两块钢板上安装衬垫，可随时更换损坏的衬垫，简单快捷；同时可以缓冲应力，增加作用时间，对端头板也可以起到保护作用，克服送桩器不正和因桩锤过大而损坏桩头。
通过改进衬垫方式降低了锤击应力，延长了桩头锤击作用时间，具有很强的实用性。
3.2 合理配桩，降低沉桩阻力及减小浪费
（1）优化定配桩方案
因本工程地质极为复杂，残积砂质粘性土夹层厚达28m（埋深8-36m），该层结构具有不稳定性的特点，若管桩停滞时间长，则沉桩难度极大且Φ600PHC管桩使用极少，厂家要求必须提前定制，如因配桩不合理造成的剩余将不予退货，因此提前策划配桩方案事关重大。为解决配桩的难题我们特制定了配桩流程图见（图3），按照制定的配桩流程图配桩有效的减小少了浪费。
（2）现场合理配桩避免施工第一个接头时，桩身就进入残积砂质粘性土层
异常桩主要出现在残积砂质粘性土较厚的区域，查阅施工记录并结合三维地质模拟图得出前期施工的异常桩配桩极不合理。如持力层埋深为43m，送桩至地面以下4m的位置，已施工的配桩按（13+13+13m），此配桩会造成正常施工两个接头时桩身都处于残积砂层粘性土层中，尤其在施工第二个接头时，桩身因在残积砂层粘性土层中停滞时间长，造成受该不稳定性土层的不断回抱、固结且大直径管桩桩身摩檫接触面大，沉桩过程摩阻力上升快，从而造成阻力快速地增大到极限，此时沉桩极为困难，若继续进尺将可能出现爆桩，最终导致无法沉桩至设计标高。各阶段效果示意图如（图4）：