浅析PHC管桩在苏南地区的应用

2012-07-13张国祥

黑龙江交通科技 2012年3期

关键词：苏南地区沉桩管桩

张国祥

(江苏鸿成工程造价咨询有限公司)

浅析PHC管桩在苏南地区的应用

张国祥

(江苏鸿成工程造价咨询有限公司)

PHC管桩是软粘土地区广泛使用的一种预应力、高强度桩，主要用锤击法或静压法进行施工。介绍了PHC管桩的一般施工方法和常见质量问题，并探讨了PHC管桩在苏南地区应用的实例。实例表明预应力管桩的施工应重视场地土层的性质，要根据不同的土层分布选择不同的施工工艺，以避免发生工程质量问题。

PHC管桩;锤击法;静压法

1 PHC管桩的施工方法

预应力管桩的沉桩方法较多，施工时应根据现场具体的土质与土层情况、沉桩能量要求、周围建筑物及环境状况、噪声控制要求、打桩设备的进出条件等认真选择合适的方法，目前经常采用的是锤击沉桩和静力压桩法。

锤击法沉桩的工艺流程:测量、放样桩→打桩机就位→喂桩→对中、调直→锤击法沉桩→接桩→再锤击→打至持力层→送桩→收锤。

静压桩的施工流程为:测量定位→压桩机就位→吊桩→喂桩→桩身对中调直→压桩→接桩→再压桩→送桩→切割桩头。

2 PHC管桩施工常见的质量问题

2.1 锤击PHC管桩的质量问题

(1)桩顶击碎，在锤击桩的施工过程中，如果桩顶受到的锤击次数过多、桩顶与桩帽接触不平，桩帽变形倾斜、沉桩时桩垫不合要求，失去缓冲作用以及施工中落锤过高或遇孤石等都会发生桩顶被击碎的现象。

(2)桩身断裂或开裂，在施工过程中，PHC桩尖遇到坚硬的障碍物或桩身在施工前就已开裂以及焊接不牢、偏心打桩等则会引起桩身断裂。

(3)沉桩达不到设计要求，设计选择的持力层不当、打桩锤选择太小以及布桩密集、打桩顺序不当或桩头被击碎后桩都无法到达设计深度。

(4)挤土现象导致桩周边土体以及已沉入的桩上涌，由涌桩而引起桩身拉裂。锤击法打桩施工时或施工后一段时间应对每根桩进行沉降观测，一旦发现上浮，则要进行复打。

2.2 静压PHC管桩的质量问题

(1)静压施工后PHC管桩上浮，桩沉入土体以后，桩周和桩尖一定范围内的土体受到很大的水平挤压，由于地基土体的低压缩性以及群桩施工的叠加因素，土体发生的位移和隆起会使已打入的桩产生侧向偏位和上浮。

(2)PHC管桩发生浅部缺陷或断桩，静压桩的机架重量很大，桩机在移动过程中经常发生下陷，导致桩机支座下已经施工的工程桩承受不均匀的水平横向荷载，当水平横向荷载超过桩的抗弯承载力时，则桩将在浅部受力较差的位置出现严重缺陷或断桩。

(3)接桩部位薄弱，桩顶本身不平或接桩处缝隙大或垫片填充不均匀而导致焊接质量差。加上沉桩过程中的挤土效应对邻桩产生的上浮力，使一些小桩距大直径的桩将邻桩焊接处拉断。

(4)静压PHC管桩的抱桩力一般为压桩力的2倍，在施压过程中，当压桩达到终压力时，桩身侧面所受的抱桩力最大。整个压桩过程是抱紧→下压→松开→上升→再抱紧的反复进行。因此在最后一节桩的桩身上部，易产生横向或竖向裂缝。

3 PHC管桩在苏南地区的应用实例

3.1 工程实例一

苏南某市经济开发区光电子产业园标准厂房为四层框架结构，基础采用Ф600 mm的预应力管桩，锤击法施工。桩长33 m，桩数488根，施工日期2010年9～10月，单桩设计承载力1 850 kN，桩端持力层为第7层—含砺粘土层，场地土层分布如表1所示。

表1 土层分类情况

桩基工程完工以后，经低应变监测，桩身的完整性均满足要求，建设单位随机做了6根桩的静荷载试验，其结果如表2所示。

表2 锤击桩静荷载试验结果

测试结果显示:6根桩的总沉降均小于40 mm，且沉降稳定。因此推断该场地锤击桩的竖向抗压极限承载力不小于3 700 kN，满足设计要求。

3.2 工程实例二

该市金城花园住宅楼为14层地框架剪力墙结构，层数为14层，基础设计Φ500 mm和Φ400 mm的预应力混凝土管桩，桩长34 m，桩数共267根，其中238根桩的单桩设计承载力为1 850 kN，29根桩的单桩设计承载力为1 350 kN。全部采用静压法施工，施工时间为2011年9月，桩端持力层设置在第8层—硬塑粘土层，场地土层分布如表3所示。

表3 土层分类情况

桩基工程完工后，于10月份进行了低应变监测得出桩身的完整性满足要求的结论，随后建设单位抽查了5根桩的静荷载试验(单桩设计承载力为1 850 kN的桩中抽3根，单桩设计承载力为1 350 kN的桩中抽2根)，其结果如表4所示。

表4 静压桩静荷载试验结果

从抽检桩的静载试验结果来看，5根桩的总沉降均小于40 mm，且沉降稳定，因此断定该场地静压桩的竖向抗压极限承载力不小于3 700 kN和2 700 kN，也满足设计要求。

4 分析与讨论

从以上两个工程实例可知，PHC管桩的锤击法和静压法施工在苏南地区都是可行的，主要取决于施工现场的土层性状。实例一中，场地土层主要是粉土和粉砂土，土层的渗透系数大。在砂土中沉桩时，沉桩产生的超孔隙水压力会迅速消散，沉桩阻力是桩端阻力和桩侧阻力的共同反映，它随桩端砂层的密实度及沉桩深度的增加而增大，所以采用锤击法施工，利用桩锤自由下落时的瞬时冲击力所产生的机械能去克服土体对桩的阻力，会导致土的静力平衡状态破坏使桩体快速下沉;实例二中，场地土层以粘性土为主，在粘性土中沉桩，桩周土体会受到剧烈扰动，导致孔隙水压力急剧上升，土体的抗剪强度下降，由于粘性土的渗透性差，所以土体强度不能立即恢复，采用静压法容易沉桩。因为静压桩的沉桩阻力主要来自桩尖穿透土层时的冲剪力，它不一定随桩的入土深度而增加，而主要随桩尖土体的软硬、松密程度而变化，随着桩贯入压力的逐渐增大，土体发生急剧变形后达到极限破坏，只要桩顶的静压力大于抵抗阻力，桩将一直“刺入”下沉。因此，PHC管桩施工前必须对工程场地进行详细的勘探，充分了解施工场地内的土(岩)层分布及不良地质情况，以便针对不同的土层性质选择不同的施工方法。