静压PHC管桩在桩基工程中的施工控制要点

黄 安

(武汉地质勘察基础工程有限公司，湖北 武汉 430072)

静压PHC管桩在桩基工程中的施工控制要点

黄 安

(武汉地质勘察基础工程有限公司，湖北 武汉 430072)

介绍了静压PHC管桩的优缺点，从施工程序、沉桩顺序、桩的入土深度等方面，阐述了静压PHC管桩的施工要点，并针对静压管桩施工中常见的质量问题，提出了相应的解决策略。

静压PHC管桩，桩身，承载力，挤土效应

0 引言

近年来静压PHC管桩技术发展非常迅速，静压管桩把静压工艺和预制桩结合起来，以其较大的单桩承载力，无污染，无振动，无噪声，桩身质量可靠，造价合适，施工周期快，方法简单，施工场地文明整洁等优点，越来越受到建筑从业人员的青睐，现在已经被大量应用于工业与民用建筑物和构筑物的基础工程中。

由于静压管桩受力原理的复杂性和地区的差异性，静压管桩技术是一门实践性强的技术，各场地在施工前均需结合勘察报告和试桩进行分析研究，尽可能多地掌握地层分布情况，分析静压PHC管桩的受力和承载原理，以进一步推广该技术。

1 静压管桩的优点

1)优点。

a.单位承载力造价低。管桩采用预应力预制桩，其内部空心，可以节省大量钢材和混凝土原材料，且其持力层一般较浅，一般情况下单位承载力比钻孔灌注桩造价便宜。

b.适应范围更广。由于桩径范围广，桩长可根据地层和上部建筑荷载进行调节，其可以用于二级及以下基坑支护、高层建筑地下室、18层以下中低层建筑物基础等工程。

c.成桩质量可靠。采用预制品，可工厂成批生产，人为干预因素较少，桩身质量可控。施工前期准备时间较少，运至现场可直观检测质量，不存在桩底沉碴的问题。

d.施工速度快，现场施工工期较短。管桩材料在场外生产，运至现场直接采用压桩机压入地下即可，施工完成后只需放置约3 d～4 d待土压释放即可开挖，不需等待混凝土养护时间，可大量节省工期，符合了业主工期要求。

e.施工过程无噪声、无污染，安全系数相当较高。采用静压施工，不需挖土及泥浆护壁，减少了各工序之间的衔接，符合城市绿色施工要求。

f.桩基施工完毕后质量验收方便，特别是采用十字闭口桩尖时，其内部为空心，桩身质量和桩长均可用内眼查看。

2)缺点。

a.静压桩机比较庞大笨重，所以对施工现场有较高要求，地面过于软弱时容易发生陷机，且桩位上不能有太大孤石，否则容易造成压桩困难。此外对于靠近邻近旧建筑物的边桩和角桩有时也无能为力。

b.由于受桩工机械和施工条件限制，管桩截面不可能做得很大，单桩承载力受到了限制，因此，不宜用于高层建筑桩基。

2 静压PHC管桩施工要点

PHC管桩施工是利用压桩机自身配重，将PHC管桩分节压入地层中成桩，一般都采取分节压入、逐节段接长的方法。

2.1 施工程序

测量定位→桩机就位→吊桩插桩→桩身对中→沉桩→接桩→再沉桩→送桩→终止压桩→检查验收→转移桩机至下一根桩位。

2.2 沉桩顺序

预应力管桩属于挤土桩，沉桩会形成一定的挤土效应，所以沉桩时应按一定的顺序施工，具体施工顺序如下：

1)对于较密集桩群，应从场地中间开始分头向四周或两边对称施工；

2)当基坑场地不大时，压桩应逐排打设或从中间开始分头向两边或四周进行；

3)当一侧有毗邻建筑物时，由毗邻建筑物处向另一方向施工；

4)对基础标高不同的桩，宜先施工桩顶标高较小的桩；对不同规格的桩，宜先施工大桩后施工小桩、先施工长桩后施工短桩，可使土层挤密均匀，以防止位移或偏斜；

5)当基坑场地较大时，宜将基坑分为数段，然后在各段范围内分别施工，但压桩应避免自外向内或从周边向中间进行施工，以免中间土体被挤密，桩难以压入；或虽勉强压入，但使邻桩侧移甚至上冒。

2.3 桩的入土深度控制

一般说来，对于摩擦桩，以桩长控制为主，油压值为参考；对于端承桩则以油压值为主，桩长控制为辅。结合工程实例，静压PHC管桩设计成端承摩擦桩较多，设计单位一般要求实行桩长和油压值双控，这给施工现场带来了较大的施工难度。

根据大量的PHC静压桩施工实例，经常出现PHC桩过长或过短，实际施工的桩顶标高与设计桩顶标高不一致的情况，而造成截桩和接桩的现象，不仅给施工增加了一定的麻烦，还会造成不必要的浪费，甚至会造成修改设计，究其原因主要是因为静压PHC管桩的承载力预估不准确。

3 静压管桩施工常见问题

1)单桩竖向极限承载力、单桩竖向承载力特征值与终压力三者之间的关系。

单桩极限承载能力一般取静压管桩的单桩竖向承载力特征值的2倍，如式(1)所示。单桩竖向极限承载力的研究和分析是静压PHC管桩基础设计的重点，这样才能为工程实际提供可靠的参考，尽可能发挥管桩基础的经济效益。

(1)

其中，Ra为单桩竖向承载力特征值;K为安全系数，一般取2;Qu,k为单桩竖向极限承载力。

而静压PHC管桩的单桩竖向极限承载力与终压力有本质的差别，两者的量值均不相同。单桩竖向极限承载力是指基桩施工完成后，桩周土应力再平衡后基桩能抵抗由上部结构传来的长期作用荷载的能力，主要是桩底端承力和桩周摩阻力。终压力是指桩尖达到设计深度后终止压桩时出现的最终压力，其持续时间在几秒到几十秒之间，主要来自桩工机械克服桩端土体的抗冲剪切力。

因桩径、桩长、地质条件不同，单桩竖向极限承载力与终压力之间的关系是联系紧密但又不确定的。单桩竖向极限承载力是在终压力的基础上，土体经过固结再平衡发展后的竖向承载力。大量的实践资料表明，极限承载力与终压力不存在同比例关系，其相对值可大可小，不具有规律。因此研究二者之间的关系，指导下一步施工，成为很多工程技术人员十分关心的问题。具体意义有如下几点：

a.合理地确定终压值，选择合适的静压桩机配重，确定配桩长度；

b.知道了终压力、桩长以及地质条件，可以估算出单桩竖向承载力特征值；

c.为类似工程提供参考依据。

就目前的研究水平来看，直接寻求单桩竖向极限承载力与终压力二者之间的普遍关系还较困难，最为常用的方法是根据类似区域经验公式法，其二者之间的关系可用式(2)表示。

Pu=αQu

(2)

其中，Pu为终压力;α为效应系数，根据试桩或同一区域施工经验确定;Qu为单桩竖向极限承载力。

2)桩身破裂。

静压管桩在压桩过程中桩身突然倾斜错位，当桩尖处地质条件没有特别变化，而贯入度突然异常增大，可能就是桩身了。桩身爆破压裂的主要原因有以下几个方面：

a.管桩材料质量原因，如生产时混凝土标号太低，养护时间太短，预应力筋张拉力太小，单节管材本身垂直度偏差较大。

b.地质条件原因，地表桩位上有块石、孤石等地下障碍物，地层中含有难以贯穿的坚硬土层或地层倾斜度较大。

c.施工方面原因，起吊安装操作方法不对，压桩机本身倾斜、桩身垂直度偏差大，抱箍器损坏致使抱裹力不平衡。当空孔太浅时桩机行走时容易压坏桩头；采用的截桩方法不符合规范，土方开挖过程中挖机强行钩拉拽扯。

针对上述出现的原因，施工现场应该严格控制进场材料的质量，进场后应立即组织验收，不合格材料严禁用于工程，应立即清理出场。施工前仔细研究施工图纸、试桩资料和勘察报告，充分掌握设计意图。由项目经理组织编写施工组织设计或施工方案，给全体施工人员进行技术交底，保证操作行为规程符合现场要求。

3)接桩质量。

受限于吊装及运输等原因，一般单根管桩最长为15 m，现场每根基桩一般采用两根单桩对焊而成，接头位置是受力薄弱位置，沉桩时接桩位置容易出现松脱开裂现象。其控制的方法主要有：

a.检查端头板是否平整，有无较大空隙，有问题时必须进行修正。

b.接桩前应先清理干净端头板油污等杂质。

c.采用二氧化碳气体保护焊，每个接头由两个工人同时对称施焊，保证两节桩中轴线重合，焊接完成后应由专业质检员验收后方可继续沉桩。

4)挤土效应。

静压PHC管桩属于排土置换桩，往往由于压桩使周围地层土体受到不同程度地扰动，改变了地层中原有的应力状态，在含水性较大的软土中，大量桩体在短时间内压入地层中，很可能造成周围基桩水平位移，桩周和桩尖一定范围内的土体受到很大的挤压以及不排水剪切，与桩体在沉桩过程中向桩周发生较大的侧向位移和隆起。埋深较浅的土体是向上隆起，而在埋深较深的较深层土体，由于上覆土层压力作用下不能向上隆起，就向水平挤压。根据实践经验，不管设计依据试桩结果提出和修改的设计多么精确合理，即使是地质情况非常均匀，全部是单桩条型基础，工程桩的压桩力总是高于设计试桩的压桩力，后施工的基桩的压力总是高于先施工的基桩压力。

4 结语

1)静压PHC管桩基础设计方法多样，施工单位应及时总结施工经验，确定静压PHC管桩的适用范围，减少静压管桩工程质量事故。

2)静压PHC管桩基础设计时应防止因挤土效应而产生的负面效应，采取有效应对措施，如桩型、布桩、桩长、施工方法与顺序等原因考虑合理。

3)在抗震设防烈度8级及以上的液化场地、深厚软土地区，静压桩使用受到较大局限性，应优先选用钻孔灌注桩。

4)深厚饱和粘性土区域沉桩时应采取相应措施，防止产生桩体位移、倾斜甚至管桩断桩等事故。

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The construction control key points of static pressure PHC pipe pile in pile foundation engineering

Huang An

(WuhanGeologicalSurveyFoundationEngineeringLimitedCompany,Wuhan430072,China)

This paper introduced the advantages and disadvantages of static pressure PHC pipe pile, from the construction procedure, pile sinking order, pile depth into earth and other aspects, elaborated the construction main points of static pressure PHC pipe pile, and according to the common quality problems in static pressure pipe pile construction, put forward corresponding solving strategies.

static pressure PHC pipe pile, pile body, bearing capacity, compaction effect

1009-6825(2017)03-0084-02

2016-11-13

黄 安(1987- )，男,助理工程师

TU473.1

A