谈静压高强预应力管桩施工

李永飞

(阳泉煤业太行地产投资管理有限公司，山西阳泉 045000)

1 概述

整个工程建设中，基础工程的设计与施工永远是非常重要的环节，不但关系到整体工程的耐久性、安全性，还与工程进度和工程造价息息相关。所以，基础设计形式与施工方法如果选择不好就会事倍功半，甚至满盘皆输。

桩基是目前在地基地质条件复杂、环境多变的情况下，被广泛采用的一种形式。其中，预制桩基础在近几年的发展更是迅猛。这其中不得不得益于先进的静压桩法的成桩施工方法和相对低廉的成本。

成桩方法比较而言，古老的锤击桩法施工方法，不但锤击过程中对桩身有影响、桩帽容易破坏，而且施工噪声大，锤击振动还会对周边产生环境污染和扰民等不良影响。因此，这种施工方法，我国部分城市已经相继出台了禁止、限制使用的约束法规。而静压桩法的成桩施工方法却是备受推崇，它具有可连续施工、工期短、成桩质量稳定、单桩承载力高、穿透力强、低噪声、无污染、无振动、运输吊装方便等显著特点。目前，其以明显的优势已经完全形成取代其他预制桩成桩施工方法的趋势。

2 工艺特点

静压预应力管桩静压法沉桩是一种新型环保的基础施工方法，其主要优缺点表现在:

优点:

1)由于无振动、无噪声，因而不存在环境污染和扰民，适合在市区或郊区等各种场合施工。

2)对地质条件复杂地区有较强的适用性。

3)单桩承载力高，可打入密实的砂层及强风化岩层，桩尖附近的强风化岩层或密实的砂层受到挤压，桩端承载力可比原状态提高近1倍。

4)配桩灵活，接长方便。

5)压桩机械自动记录和显示压桩力，减少人为参与和干扰因素。

6)运输吊装方便，接桩快捷。

缺点:

1)地下障碍物不明的地区不宜采用静压管桩;

2)有坚硬、难以穿越的隔层时不宜采用静压管桩;

3)桩身易倾斜。

3 适用范围

适用范围非常广泛，尤其适用于持力层为硬塑、坚硬黏性土、中密～密实砂土、粉土、全风化岩及强风化岩，而持力层以上为软土的高压缩性土层。

4 工艺原理

利用桩机自重及配重为反作用力，挤压、切削桩周和桩端土体，使桩逐渐下沉，桩尖进入持力层，最终达到设计控制标高或承载力。

5 工艺流程

主要施工工艺流程:测量放线定桩位→桩机就位、配重→吊桩、压桩→桩身对中调整→静压沉桩→接桩→终压、测量贯入度→桩基移位。

6 施工要点

6.1 测量定位

先测量放线，定位建筑物的控制点。再由这些控制点依次引出轴线位置，并在两边用木桩固定。根据图纸和现场轴线可确定每根桩的桩位，用40cm长的光圆12钢筋固定桩位中心，并用白灰根据桩径围护桩位。每日打桩前须复测桩位，发现问题立即纠正。

6.2 桩机就位、配重

桩机移动过程中应尽量保持机身水平，机身平面倾斜角度不能过大，纵向行走时两边移动装置必须同时、同向运动，压桩机应根据土质情况配足额定重量。

6.3 吊桩、压桩

吊桩时应于桩上部1/3处捆牢，起吊时严格按有关吊装安全操作规程操作，起重机应将桩缓慢转到桩机夹桩钳口位置，并缓缓将桩插入钳口内，使桩头与地面或前一根桩头接触并确认桩机已钳好桩身后，方可脱钩并准备下一根桩的吊桩、插桩工作。

6.4 桩身对中调直

桩机夹紧桩身后应通过操作桩机的纵移、横移机构，将桩尖中心准确对准桩位点，通过调节桩机的支撑四脚的升降将机身精确调平和将桩身精确调垂直。并用吊锤检测桩身垂直度(误差应小于0.5%)，重复操作检查对中和垂直度均符合规定后方可进行静压沉桩施工。保证桩帽、桩身和送桩的中心线重合。

6.5 静压沉桩

压桩前必须确认起重机的吊钩已脱离吊桩工具，桩身已经准确对中调直。压桩系统的压力均不能超过桩机最大额定压力及桩身所能承受的正常最大压力，以免造成对桩机和桩身的损坏。发现异常应马上终止沉桩并查明原因。压桩时必须时刻检查桩身垂直度，以防压桩时因桩尖遇到地下不明物或其他原因发生桩身偏斜。

6.6 接桩

本工程预制桩接头形式为电焊焊接。当下节桩露出地面0.5m～1.0m时可停止压桩，进行管桩焊接，焊接前用钢丝刷将两个对接接头上的泥土、铁锈和油污等杂质清除干净。将待接的上节桩调直，用保护焊在接缝口四周对称点焊4点～6点，待上下节桩固定后再正式施焊。接头处如有空隙，应用楔形铁片全部填实焊牢。焊接坡口槽应焊接饱满，每层焊接应彻底清除焊渣。焊接采用人工对称焊接，预防气泡和夹渣等焊接缺陷。焊好接头自然冷却10min后方可施压。禁止用水冷却或焊好即压。

6.7 沉桩终压

对纯摩擦桩，终止条件宜以设计桩长为控制条件;对长度大于21m之端承摩擦桩，宜以设计桩长控制为主，终压力值作对照;对长14m～21m静压桩，应以终压力达满载值为控制条件，开挖后采用截桩处理，压桩工艺流程见图1。

7 技术效益分析和工程实例

该项目在山西省临汾市尧都区迎宾大街路南，一期工程为五座18层～21层高层住宅及中央人工湖工程，建筑面积约为18万m2，基础设计全部采用静压桩。其中:人工湖工程桩基设计概况为:桩型Z1:PHC-AB500(100)，桩长17m，电焊接桩，单桩承载力为4508kN，总桩数451根。桩型Z2:PHC-AB500(125)，桩长17m，电焊接桩，单桩承载力为5096kN，总桩数:100根。桩混凝土标号均为C80。

根据地质报告，各地层主要特征及侧壁摩阻力如表1所示。

1)压桩机械选择:根据压桩力的大小选择压桩机械。根据工程实践经验，压桩力可以根据静力触探Ps值及桩侧土层摩阻力进行预估。

式中:Pc——压桩力;

Pc'——平均压桩力;

Ps——桩端土层的静力触探比贯入阻力;

Ap——桩的横截面面积;

Up——桩的截面周长;

fi——第i层土的摩阻力值;

li——第 i层土的厚度。

根据式(1)，式(2)进行压桩机械选择时，所选择的压桩机最大压桩吨位必须接近或大于所预估的压桩力才行，否则将给沉桩带来困难。

表1 地层主要特征表

最终人工湖工程桩基的静压桩力为:

50 号厂房压桩力:Pc'=213.52t;Pc=1.3Pc'=277.6t。

故实际选择的压桩机型号为ZYJ-800，满足了最大压桩吨位大于压桩力的要求，而且还留有相当大的余地，故施工时沉桩较顺利。

技术经济分析:静压管桩与冲钻孔灌注桩进行经济比较如表2所示。

表2 静压管桩与冲钻孔灌注桩经济比较

从表2可以看出，仅施工人工湖工程采用静压PHC桩比冲钻孔灌注桩节约造价165.7万元，即静压PHC桩比冲钻孔灌注桩降低造价47%，可见经济效益是相当可观的。

2)工期分析:单机沉桩每天36根左右，长度570m左右。比冲孔灌注桩效率高4倍以上。大大的缩短了工期，产生了巨大的隐性经济效益。

3)质量保证:使用静压PHC桩能更好的保证施工质量和工程质量，避免了因质量问题而导致的损失。

该工法不但技术层面得到肯定，也为我公司赢得良好的社会经济效益和口碑。

[1]陈 敏.PHC管桩静压施工技术探讨[J].山西建筑，2010，36(6):81-82.