浅谈预应力混凝土管桩复合地基施工

何颖彦

（中铁二十五局集团第一工程有限公司 518000）

1 引言

深圳国际会展中心项目位于深圳市宝安区的宝安机场以北、空港新城南部，位于传统意义上的临空经济区。深圳国际会展中心（一期）软基处理方案主要采用管桩复合地基，其中管桩复合地基分为桩网复合地基和刚性桩复合地基。

根据本区域地质资料和勘察成果，场地地层从上到下有：第四系人工堆质层、第四系海积层、第四系冲洪积层、第四系风化残积层、下伏基岩为加里东期混合花岗岩。本工程管桩基本为摩擦端承桩，桩端持力层为强风化混合花岗岩，平均桩长为25～30m。

管桩分为室内展厅区和室外区。室外区域经场地平整处理后填筑至高程4.1m，然后对各地段有序实施静压沉桩，管桩顶部设桩帽、加筋层和回填碾压垫层，形成整体桩网复合地基；采用φ300mm，壁厚70mm的预应力高强度混凝土管桩，混凝土强度等级为C80，管桩布置间距2.0～2.2m，采用正方形布置。桩网复合地基典型剖面图如图1。

图1

室内展厅区域经回填碾压至5.7m高程后实施管桩，桩顶设碎石垫层，形成刚性桩复合地基。采用φ500mm，壁厚125mm的预应力高强度混凝土管桩，混凝土强度等级为C80，管桩布置间距2.5m，采用正方形布置，四根管桩共用一个平台，平台之间中心距离9m。

2 桩网复合地基施工

桩网复合地基采用静压沉桩方式进行桩基施工。

2.1 工艺流程

施工工序：桩位测量放线→桩机定位→吊桩→压桩→喂桩、电焊接桩→压桩→终压力达标后送桩→桩机移位。

2.2 施工准备

（1）施工前，施工现场实现“四通一平”即：场内道路，施工用水，施工用电，现场通信，施工场地压实、平整。

（2）组织桩机、机械设备及人员进场。

（3）根据设计提供的坐标控制点进行轴线的复核和标高的引测，保护好原有的控制轴线做好建筑轴线和桩位的定位工作。

（4）管桩进场后，应对管桩的外观、桩径、长度、壁厚、桩身强度以及桩身上的材料标识等按规范进行自检和验收，并检查出厂合格证，严禁将不符合规范要求的管桩进场。

管桩现场堆放平整，不超过三层，采用木垫按二点法做相应支垫，应设在距两端0.21倍桩长处，且支撑点大致在同一水平面上，见图2。

图2 两点支垫示意图

2.3 施工工艺

2.3.1 管桩试桩

首先根据施工图纸中的设计桩长确定配桩的根数和每根桩的长度。按所选桩机型号对管桩进行试桩，通过试桩确定压桩的终压技术参数、校验静压桩设备的技术性能、工艺参数及技术措施的适应性，确定荷载-沉降曲线，每个区域试桩3根。

2.3.2 桩位放样

沉桩前由导线点施测出桩位轴线，定出桩位中心，以钢筋或小竹片桩标志。在每一纵、横排桩位中心延线上设置控制桩，以方木桩标志，木桩加固保护。

2.3.3 桩机就位

机械、人员、设备进场向监理单位报验。检查机械的出厂证明，机械性能须良好，桩机自带的压力表符合规范要求。

2.3.4 吊桩喂桩

吊桩时将管桩上端4m处的用钢丝绳固定，缓慢升起管桩至垂直状态，放入压桩机内的固定装置内，调整好管桩垂直度后，固定装置夹住管桩，离地面约50cm后静止，进行桩尖焊接，为沉桩做好准备。

2.3.5 桩身检查

用目测法观察桩身有无裂缝，用角尺检查桩端与桩身是否垂直及直径、壁厚、法兰盘是否满足要求，用弦线拉直观看桩身是否顺直，用回弹仪检查桩身混凝土强度是否合格，并要填好交接记录。

2.3.6 静力压桩

首节管桩被压装机夹稳固定，在离地面50cm处静止，安排电焊工将十字型钢桩尖与管桩端头的法兰盘进行焊接，然后缓慢将管桩压入地下，待管桩露出地面100cm后停止压桩。一般情况下，首节管桩下压入土过程中所遇地质情况较好，均能垂直压入土内。

2.3.7 接桩

吊上第二节桩，压桩机夹稳管桩缓慢下降，距首节管桩端头50cm处静止，安排人员将上下段桩的法兰盘用钢丝刷清理干净，应刷至露出金属光泽，然后把第二节桩吊放在首节桩端板上，法兰盘应完全重合，拼接处坡口槽电焊分两次对称焊接，焊后清除焊渣，焊缝连续饱满（满足二级焊缝），焊接采用二氧化碳保护焊，焊好的焊缝应自然冷却5min后方可继续施压。待桩沉入到距地面100cm左右时，停止沉桩，吊上第三节桩，重复沉桩。

末节桩沉桩时，当终压力达到每根桩的单桩竖向抗压承载力特征值的2倍且不小于设计桩长时可以停止下压，进行下一根桩施工。最后稳定压桩力不得小于终压力，稳定压桩的时间宜为5～10s。

2.3.8 截桩

当末节桩压完后，若有露出地面的桩段必须在移机前截去，管桩应用锯桩机截割，严禁利用压桩机行走推力强行将桩扳断的作法。

3 刚性桩复合地基施工

刚性桩复合地基采用锤击沉桩方式进行桩基施工。

3.1 工艺流程

图3 锤击桩施工流程图

3.2 锤击桩施工方法

3.2.1 管桩的吊运及插桩

单根管桩吊运时采用两头勾吊法，竖起时采用单点法，见图4。管桩起吊运输过程中应平缓轻放，以免大幅摇摆碰撞。

图4 管桩起吊示意图

管桩吊起后，扶正处于垂直静止状态时，根据要求焊接十字型桩尖，然后将桩插入土中1m后，采用两个线锤进行垂直度控制，确保管桩位置和垂直度符合要求后压桩。

3.2.2 锤击沉桩

桩就位前在桩身上作出以米为单位的长度标记。

桩就位后双向校正垂直度，发现垂直偏差有效值超出单节桩长的0.5%时，应停止打桩及时纠正，以保证桩身垂直度，用水准仪控制标高，以保证桩顶标高与设计标高一致。

沉桩：开始时轻放桩锤，使桩均匀缓慢下沉，并检查桩的垂直度（偏差不大于0.5%）；打桩时重锤低击，落锤的起锤高度小于0.5m，起始时管桩下沉较大，随着沉桩加深，下沉速度缓慢，起锤高度宜渐增，最终稳定在高度约1m处锤击。在整个打桩过程中，保持桩身的垂直度，避免桩身倾斜并发生位移。每根桩宜连续一次打完，不要中断，采用两个线锤进行垂直观测，确保桩的垂直度（打桩架的垂直度不大于1%），并控制桩顶偏差不大于5cm；沉桩中设专人进行测量并记录标高、贯入度。

3.2.3 接桩

第一节桩顶离地面0.5m左右时，即可进行接桩。

接桩前，安排人员将上下段桩的法兰盘用钢丝刷清理干净，应刷至露出金属光泽。上下两节桩的法兰胖应重合，并应保证上下两节桩的垂直度。若下节桩身略有倾斜，上节桩身应与下节桩身保持顺直，两端身应紧密贴合，不得在接头处出现间隙；严禁在接头处空隙处塞填铁片、铁丝等杂物。

施焊采用两台焊机对称焊接，焊接时要采取防风措施，减少焊接变形。焊后清除焊渣，检查焊缝饱满程度，自检合格后方可继续沉桩，焊好的焊缝应自然冷却5min后方可继续施压。

3.2.4 送桩

送桩时上下桩的法兰盘应重合，使接触面紧贴。施工中，时刻用水准仪观察桩顶标高，符合设计要求后停止锤击，并将上段桩孔用木板块及时回填覆盖，以防泥土石块掉入，同时确保安全。

3.2.5 管桩的收锤

管桩施工收锤标准应通过静载试验桩或试打桩确定，以达到桩端持力层（定性）和最后贯入度或最后1～3m的每米沉桩锤击数（定量）作为主要的收锤控制指标。试打桩时最后三阵锤（每阵10击）的贯入度控制值为常用收锤贯入度25mm/10击，打桩过程中详细记录每1m的锤击数、最后一阵（10击）的贯入度。

每根桩的总锤击数及最后1m沉桩锤击数应符合下列规定：PHC桩总锤击数不宜超过2500，最后1m沉桩锤击数不宜超过300。

4 质量检测

4.1 桩身完整性检测

所有试桩均进行低应变动测法试验，检测管桩的完整性。抽检数量不应少于总桩数的10%，且不小于三根。

4.2 单桩竖向承载力检测

所有试桩均进行单桩竖向抗压静载试验，抽检数量不应少于总桩数的0.5%，且不小于3根。室外展场、货运通道及卸货区的单桩承载力特征值不小于520kN，室内展厅及室外其他配套设施场地单桩承载力特征值不小于360kN。

图5

4.3 一般项目检测

表1

5 质量控制

5.1 测量定位

根据设计院提供的控制点，测量工程师进行管桩几何中心点的放线测量，插上短钢筋作为标记，以短钢筋为圆心撒放圆形白灰，使管桩外轮廓与之重合，从而确定桩位。测量工程师收集测量定位放线的原始资料，以备报审和内业资料的编制。

5.2 桩身垂直度

采用两个线锤进行垂直度控制，压桩时施工人员必须经常从两个线锤的垂直方向进行观测桩身的垂直度，发现倾斜必须及时调整。晚上不适宜施工，照明不足且避免噪音污染。

5.3 桩位偏移

测量工程师复核已完成管桩桩位，观察是否偏移，如发现偏移则立即找出原因并采取相应措施；桩机移位时应尽量避免碰触已完工的管桩，造成偏移。

5.4 接桩焊接

采用二氧化碳气体保护焊，焊接前桩端处的法兰盘进行除锈，露出金属光泽；电焊工在对接处四周焊接4个焊点用以固定，然后沿着焊点逐步焊接相连，要求焊缝饱满；焊接完毕后待焊缝自然冷却5min后方可施工；焊接过程必须连续流畅，整个过程不得超28min，以免桩周土体回弹，导致沉桩困难。

6 结语

深圳国际会展中心（一期）软基处理工程管桩施工进度快，检测指标合格，质量优良。

高强度预应力混凝土管桩（PHC桩）具有承载力高、质量稳定、耐久性好、锤击性好、施工方便、无污染、便于运输吊装等优点，近年来被广泛采用。沉桩的施工方法一般为静压或锤击，锤沉桩引起的噪声大，所以近年来已经很少使用，但锤击沉桩施工成本低，地基承载力要求不高，在不太密集，对环境要求不高的情况下可能仍然会采用。

通过对静压沉桩和锤击沉桩施工工艺的初步探讨，严格控制施工中每个工序环节，保证施工质量，提高管桩施工技术水平，从而在实践中提高施工效率，实现项目顺利完成。

[1]林晋宏.桩基工程的质量控制[J].太原科技，2014，6.

[2]《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）[S].

[3]《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）[S].

[4]《先张法预应力钢筋混凝土管桩》（GB13476-2009）[S].