浅析超高强预应力混凝土管桩在施工中的应用

孙伟

摘 要：預应力高强混凝土管桩（简称PHC桩），其特点是单桩承载力高、设计范围广、抗弯性能好、桩身耐锤击、抗裂性好、穿透力强、造价低廉、施工速度快、工期短。施工过程包括测放桩位、桩机就位、吊装与运输、插桩、锤击沉桩、接桩和施工记录。

关键词：超高强预应力；混凝土管桩；施工技术

1 PHC桩特点

（1）工地的机械化性能好，场地很整洁，一般不会发生泥浆遍地的现象，也不会存在随处抽水以及到处运土的现象，可以持续的开展建设工作。（2）建设速率非常快，单一的设备一般可以完成少八根桩。因为建设时间缩减了，带来了非常丰厚的利润，进而减少了成本。（3）建设时期因为压桩导致的应力不是很大，同时桩身在建设的时候一般不存在拉力，桩头非常的完整，负压很简单。（4）单桩承载力高。由于挤压作用，管桩承载力要比同样直径的沉管灌注桩或钻孔灌注桩高。（5）对持力层起伏变化大的地质条件适应性强。因为管桩桩节长短不一，通常4—16m一节，可以灵便的搭接，在建设场地之中可以结合地质状态来对长度进行调节，节省用桩的总数。（6）吊装便捷。

2 使用过程中注意的问题

（1）预应力筋必须锚入承台。（2）截桩后应考虑预应力损失，在预应力损失段的桩外围应包裹钢筋混凝土。（3）宜采用单节管桩。（4）多节管桩可考虑通长灌芯，另行设置通长的抗拔钢筋，或将抗拔承载力留有余地，防止墩头拔出。（5）端板与钢筋的连结强度应满足抗拔力要求。

3 材料的要求

（1）配制高强度混凝土宜选择高强度水泥，可采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥。立窑生产的水泥须经仔细检验其化学成分后方可确定使用与否。

（2）配制用的细骨料，除应符合规定外，尚应满足如下要求：宜使用级配良好的中砂，细度模数不小于2.6，含泥量应小于2%。

（3）配制用的粗骨料，除应满足有关规定外，尚应满足如下要求：应使用质地坚硬、级配良好的碎石，骨料的抗压强度应比所配制的混凝土强度高50%以上，含泥量应小于1%，针片状颗粒含量应小于5%，骨料的最大粒径宜小于25mm。

（4）拌制高强度混凝土用的水应符合规定。

（5）配制高强度混凝土必须使用高效减水剂，并根据不同的要求辅以助剂配制，其掺量应根据试验确定，外加剂的性能必须符合规定。

（6）配制时宜外掺的混合材料为磨细粉煤灰、沸石粉、硅粉。混合材料的技术条件应符合规定，其掺量应根据试验确定。

（7）高强度混凝土中的氯离子含量，对位于温暖或寒冷地区、无侵蚀物质影响及与土直接接触的桥梁不应超过水泥重量的0.2%，对位于严寒和海水区域，受侵蚀环境，使用除冰盐的桥涵，不应超过水泥重量的0.1%。

4 PHC桩施工

PHC桩施工顺序一般宜采用“先长桩后短桩，先大径后小径，从中间向四周并且对称进行”。

（1）测放桩位。测放桩位时应根据设计要求，首先确定桩的位置相对坐标，将桩中心位置用木桩打入地面下50cm，再在木桩上将桩中心点放出，用生石灰线将桩径圈定，由于打桩时振动较大，所以，桩位放置不能一次放数个桩位，要根据控制线放护桩，然后用护桩引测，施打一根，放一根桩位线，护桩距桩机应保持一定距离，太近时则影响桩位的准确。护桩应采取保护措施，防止扰动。

（2）桩机就位。桩机设备进场后，先进行安装调试，然后移至桩位处就位。桩架安装就位后应垂直平稳。在桩机移至桩位对中后，用2台经纬仪对桩机进行垂直度调正，使导杆垂直，打桩期间经常检查，随时保证导杆的垂直度。

（3）吊装与运输。①PHC桩混凝土强度超过80%时才能吊装。吊装方法有：当桩长大于13m 的PHC 桩宜采用支点法，两支点设在离桩两端0.2L处；当桩长小大于13m时，可采用直接进行水平起吊。②PHC桩强度达到100%时可进行运输，桩在运输过程中要绑扎牢固。③PHC桩堆放场地要坚实平整，最下层要在两支点下放垫木，堆放层数不得超过四层。

（4）插桩。桩打入过程中修正桩的角度较困难，因此就位时应正确安放。第一节管桩插入地下时，要尽量保持位置方向正确。开始要轻轻打下，认真检查，若有偏差应及时纠正，必要时要拔出重打。校核桩的垂直度可采用垂直角，即用两个方向（互成90°）的经纬仪使导架保持垂直。通过桩机导架的旋转、滑动及停留进行调整。经纬仪应设置在不受打桩影响处，并经常加以调平，使之保持垂直。

（5）锤击沉桩。初打时保证落距在0.5-0.8米，全落距打桩时保证桩锤落距不超过1.2米。在整个打桩过程中，要使桩锤、桩帽、桩身尽量保持在同一轴线上。必要时应将桩锤及桩架导杆方向按桩身方向调整。要注意尽量不使管桩受到偏心锤打，以免管桩受弯受权。打桩较难下沉时，要检查落锤有无倾斜偏心，特别是要检查桩垫桩帽是否合适。

（6）接桩。接桩采用端板式焊接接头，接桩时要注意新接桩节与原桩节的轴线一致，当下节桩的桩头距地面1-1.2m时，要进行接桩。两施焊面上的泥土、油污、铁锈等要预先清刷干净。焊接层数应大于等于二层，施焊第一层时，宜适当加大电流，加大熔深。采用手工焊接，第一层用[?]3.2或[?]4.0的E4320型焊条，第二层以后用[?]4.0～[?]5.0的E4320型焊条焊接。焊好的桩接头应自然冷却3-8分钟后方可锤击沉桩。

（7）施工记录。在打桩过程中，每打入0.5m～1m的锤击数、桩位置的偏斜、最后10击的平均贯入度和最后1m的锤击数等应详细记录。按规范要求进行质量评价。

5 质量要求

（1）高强度混凝土的施工技术要符合有关规定。（2）配料数量的允许偏差应符合预制场或集中搅拌站拌制的规定。（3）配制高强度混凝土必须准确控制用水量，砂石中的含水量应仔细测定后从用水量中扣除。除事先规定的部分用水可留在现场补加外，严禁在材料出机后再加水。（4）高效减水剂宜采用后掺法，如制成溶液加入，应在用水量中扣除这部分溶液用水。加入减水剂后，混凝土拌和料在搅拌机中继续搅拌的时间，当用粉剂时不得少于60s，当用溶液时不得少于30s。（5）拌制高强度混凝土必须使用强制式搅拌机，宜采用二次投料法拌制。（6）混凝土的浇筑应连续进行，如因故必须间断时，其间断时间应小于前层混凝土的初凝时间或能重塑时间。允许间断时间应经试验确定。若超过允许间断时间，须采取保证质量的措施或按工作缝处理。

6 大管桩与PHC管桩的区别

最根本的差别在于制造工艺，大管桩是后张法，PHC是先张法，再者，后张法的大管桩由于先制造多个管节，然后管节拼接，穿钢筋，上锚具，最后灌浆，可以制造长度较大的管桩，最后，大管桩的锚具是无法取下来的。PHC管桩则是现在预支台座上张拉钢筋，然后浇筑混凝土，在混凝土达到一定强度的时候放张，最后取下锚具，由于PHC桩需要一次成型，目前主要用于制造较短的管桩。

7 总结

（1）“重锤低打”能有效降低锤击应力。桩锤对桩头的锤击速度越快，在桩身上产生的应力波强度也越高，即打桩应力与锤击速度成正比，所以为降低锤击应力并保持较好的贯入度，采用了较重的桩锤和较低的速度施打，效果良好。

（2）桩头衬垫效应对锤击应力也有直接影响。为延长锤击作用时间、降低锤击速度，并借以降低锤击应力，选用软厚适宜的木桩垫，收到良好效果。

（3）选择合理的打桩施工顺序，能减小桩的侧向位移，对周围建筑物不会有大的影响。

（4）采用PHC桩，可做到现场清洁，文明施工。