静压预应力管桩技术在住宅工程中应用实践

詹会友

【摘要】文章对静压预应力管桩施工技术的特点进行分析，指出在施工过程中要注意的事项。同时详细介绍了该技术在具体工程的应用情况。

【关键词】静压预应力管桩；技术；特点；注意事项；工程应用

1、前 言

静压桩施工是通过静力压桩机的压桩机构，以压桩机自重和机架上的配重提供反力而将桩压入土中的沉桩工艺。静压管桩具有质量可靠、耐久性好、承载力高，抗弯抗拉性能好、穿越土层能力强等特点，同时静压管桩基础施工具有工艺简明、噪音小、污染少、施工进度快、造价低、检测方便的特点。目前静压桩已经成为广东及其它各省桩基施工最为广泛应用的施工方法。

2、静压预应力混凝土管桩施工中要注意事项

2.1严格控制预应力高强混凝土管桩的质量

严格控制进场质量及控制运输、堆放和起吊。预应力高强混凝土管桩质量，着重检查混凝土抗压强度是否达到设计要求。管桩的外观质量应符合标准和规范要求。

2.2合理选择桩机和桩尖，加强桩机性能监控

（1）合理选择压桩机械：一般要根据设计单桩承载能力和具体的工程地质资料选择合理吨位的机型。当前抱压式液压静力压桩机使用较多，桩机压桩能力一般按1.5-2.0倍管桩极限承载能力取值。实际工程中也有因桩机性能故障，导致桩在下沉过程中中断时间过长，桩压不下去的情况，值得注意。

（2）合理选择桩尖：预应力高强混凝土管桩常使用钢桩尖，主要有封底十字型、闭口圆锥型及开口平底型三种形式，应根据管桩所要穿越土层和持力层构造及管桩的挤土效应选择适当的桩尖。工程实践表明：桩尖选择不当，可能造成沉桩困难达不到预定深度或持力层；或造成桩头、桩体破损，桩偏位倾斜过大等。

2.3合理安排打桩顺序和打桩速度

预应力管桩具有挤土效应，打桩时应根据桩的密集程度及与周边建筑物的相邻关系合理确定施打顺序：根据桩的入土深度，宜先长后短；根据桩的规格，宜先大后小。

预应力管桩沉桩速度过快，超孔隙水压力将对已成桩体产生较大水平压力或上浮力，导致桩体倾斜偏位，甚至开裂。

2.4严格控制沉桩工艺

预应力管桩单桩施工工艺流程见（图1），以下对其中两个关键过程加以讨论：

（1）确保桩身的垂直度：首先应对场地进行认真的平整压实，满足桩机对地耐力的要求，避免在施压过程中桩机产生不均匀沉降，使桩产生倾斜。其次确保节桩垂直压入是关键，其定位和垂直度应严格控制。

实际工程中由于没有很好地控制垂直度导致桩身倾斜，甚至断桩，严重影响桩基础承载能力，带来较大经济损失。

（2）确保管桩接头及桩尖焊接质量：对于预应力高强混凝土管桩，当设计要求为长桩时，就出现多节桩接长问题，管桩接桩主要采用钢端板焊接接桩。一般当节桩桩顶沉至距离地表0.5—1.0m时进行接桩，接桩前用钢丝刷清除接头表面污物和铁锈至坡口露出金属光泽，

用抱箍调整上下节桩，使之周边吻合、接缝严密、上下垂直，上下端板错位量应小于2mm，调整好后，将上节桩稍加向下压，使接缝接角紧密，坡口间隙应小于4mm，当接缝不严密时，应用薄钢片将空隙塞紧后施焊。焊接速度尽量快，以减少桩身的时间效应。

2.5連续沉桩，避免中途停歇

工程实践表明：预应力管桩静压沉桩中途停歇时间超长将给继续沉桩带来较大难度，可能造成沉桩达不到预定深度，或引起周围地基严重变形，已沉桩受挤上浮、移位倾斜甚至断桩，破坏周围在施工程或已有建（构）筑物等，特别在较厚软质粘土场地，尤其值得注意。

2.6合理控制终压力

合理确定终压力是一个很关键的问题。若过大易压坏桩；过小桩无法达到合适的持力层，桩底嵌固不好，有效桩长不足，单桩承载力不能满足设计要求。安全适宜的压桩力既可以保证桩身不受破坏，又可确保桩端嵌固至合适的持力层。

2.7沉桩过程对周围环境的影响及预防

沉桩过程中管桩周围土体挤压应力和超静孔隙水压力共同作用，使桩基础及周围环境土体原来所处平衡状态破坏，对周围建筑物和地下设施带来不利影响。

3、静压管桩在某建筑工程施工应用

广东省河源市某大型住宅小区， 地上13层，总建筑面积为17806.1平方米，建筑总高为42.5米；屋面防水二级，建筑耐火等级为一级，设消防电梯1台。本工程抗震设防烈度六度，框架抗震等级：框架四级、剪力墙三级。采用预应力砼管桩进行基础施工。

3.1本工程桩采用国家标准采用《先张法预应力混凝土管桩》（GB13476-2009）中的有关规定；桩径为400壁厚为95mm，所有承台单桩抗压承载力特征值为1000KN，单桩竖向承载力特征值为2200KN。

3.2本工程为承压桩，桩端持力层为粉质粘土，由现地面算起，桩长约25至30米，施工除应满足图纸中要求的设计桩长外，还应确保桩端进入持力层的深度要求。

3.3收桩标准采用双控，即桩端入粉质粘土层（土层号 3 ）不少于20M且以终压力满载值为终压控制条件，满足条件后再满载持荷5次，后三次持荷总沉降小于20mm。

3.4成桩后每条桩均捣加防水剂的C25填芯微膨胀混凝土灌注桩底，混凝土段高度为1.0m。

为防止施工时产生噪音、振动及环境污染，应有关单位要求，本工程采用静压法施工。

4、地质勘察情况

4.1场地环境及其他地质条件

拟建场地所在地位于怀集县城内。地貌单元为冲积平地隐伏岩溶地貌。场地地形平坦，钻探中没有发现影响设计及施工的地下管线。

4.2场地地层分布及其工程地质特征

4.2.1第①层填土层

填土层填土灰色、灰褐色、黄褐色，由混凝土、碎石和粘性土组成，松散欠压实。层厚1.70～2.50m，平均厚度2.09m

4.2.2第②层冲积层

包括粉质粘土粘土。灰褐色、黄褐色，灰蓝色，局部硬塑，土质不均匀，粘性一般，局部为粘土。层底埋深5.00～12.00m，层厚2.50～10.00m，平均厚度3.88m。

卵石。灰黄色，含有砂，卵石直径2～6cm，成分为石英质，次圆形，稍密～中密。层底埋深10.00～19.00m，層厚4.00～9.50m，平均厚度5.61m。。

4.2.3第③层残积层

包括粉质粘土。灰褐色、黄褐色，硬塑为主，局部可塑，土质不均匀，粘性一般，局部夹有粘土，属石灰岩风化土。层底埋深16.00～35.90m，层厚5.00～24.90m。

4.2.4石炭系基岩

包括微风化石灰岩。灰色，含炭质，隐晶质结构，层状构造，结构基本未变，局部见少量裂隙。岩体较完整，岩质较坚硬。综合评定岩体基本质量等级为Ⅲ级，承载力特征值取7000Kpa。顶板埋深16.00～35.90m，层厚3.01m。

5、施工工艺

基于地表面以下2-3m有一软弱土层.适宜采用先施工基桩再开挖基坑的施工方案。这样可以节省因陷机进行的建筑垃圾同填费用和因桩机占用场地大而增加的土方开挖回填费用。送桩深度约4m（规范要求送桩不宜大于2M），预留l0%基桩不送或少送桩，留在地面进行监测，以便于及时发现浮桩现象。对于30根桩的大承台及群桩基础.为防止施工中管桩被压至于断裂，采用钢桩尖，可增强桩尖的穿岩能力，对降低压桩的破损率非常有效。桩底内腔灌注1m的C25微膨胀混凝土（前面有灌底要求）。管桩施工现场如图2。

最好能改成（压桩遇到卵石层受阻，为保证管桩桩身和成桩质量，先用引孔机，引孔5～12米，穿过卵石层，再进行压桩施工）

该桩尖能有效地减小管桩与土（或砂和风化岩）间的瞬间摩擦力，从而增强桩尖的穿透能力。随之可打（压）穿根厚的砂层及压缩性小的土（岩）层。降低打桩能耗，提高施工效率，使桩尖能顺利到达理想的持力层，同时减少施工过程中对（压）桩身的损伤，以及桩机及场地的震动。减少打（压）桩时对其它建筑物及市政设施的影响。

目前PHC管桩出厂时均按C95以上混凝土强度等级控制，超过标准强度30%以上，上述地质想一次性压入管桩到指定持力层都非常困难。我们对10根桩进行试验，只有l根能压到21.5m，其余都是7-8m，且￠400-95桩的终压力为4200kN，而￠500-125桩的终压力为6200kN，都达到了极限。在接下来的PHC管桩施工中，我们在第1节桩配6-7m压平地面后继续压后面的桩位，次日早上再接配11-15m压入第2节桩达到理想持力层，如此反复施工。最后采用2台大型静力压机经过1个月的施工，终于完成了该项目的管桩施工，后期桩基检测效果良好。

虽然终压力较大，但小应变，检测结果显示I类桩达到96.22%，II类桩为3.78%，没有III类桩，静载试验检测沉降量很小，一般总沉降量为1.5mm，抗拔桩上拔量约为1.3 mm。

6、结论

随着施工工艺和机械设备的不断进步和更新，以及大型静压桩机的研制和投入使用，静力压桩技术日趋成熟，在施工艺方面更具有明显优势，将会在桩基础工程中得到广泛应用。

参考文献

[1]GB 13476—2009，先张法预应力混凝土管桩

[2]徐醒华，我国管桩的生产、应用和发展，建筑技术，2006