高强预应力混凝土管桩(PHC)施工技术及质量控制

2013-08-15鄢维峰

山西建筑 2013年24期

鄢维峰

(广州城建职业学院，广东广州 510925)

桩基础在建筑结构中起着承上启下的重要作用，其施工过程属于一项重要的隐蔽工程，施工质量容易受到场地自然条件、勘察技术、施工过程、终检局限性、补救困难性等诸多因素的影响。随着经济建设的高速发展，城市多、高层建筑不断涌现和新机械设备的不断更新，也推动了桩基础施工领域技术水平的发展，高强预应力混凝土管桩(简称PHC桩)因其自身具有规格化生产、成桩质量易控制、沉桩质量有保证、施工周期短、现场噪声小、对环境污染小、振动小、易检测、经济性较好等优点，受到广泛应用。但由于建筑相关标准和规范在此领域尚不完善，施工中容易造成不规范操作影响成桩质量，因此，对高强预应力混凝土管桩施工技术及质量控制的研究具有重要的实用价值。

1 施工前的准备工作

根据桩基础的施工特点，准备工作做得好不好，对成桩质量有十分重要的影响。

1)熟悉图纸:了解设计意图。

2)弄清场地:上部如地形、地貌、表土承载力、四邻建筑物、空中高压线情况，供水、电的条件;下部如水文、地质、管线、旧基础等情况。

3)制定方案:如施工方法、设备、施工顺序、布局、安全措施等。

4)测量控制:如水准点、定位轴线;掌握施工场地、四邻建筑物的结构现状和沉降观测的原始资料。

5)选择机械:配备人员。

6)试桩:数量按总桩数的1%且不得少于5根;目的是校核设计依据和施工方案，预测单桩承载力，验证打桩设备选择是否合适，确定收锤标准。专门的试桩要压至呈破坏状态(加荷再也上不去，桩被压坏或变形超过规定)，工程桩兼试桩要压至设计承载力的2倍。

2 静力压入法施工原理及流程

2．1 施工原理

1)静力压桩的原理。静力压桩俗称“压桩”，目前有两类压桩法，一类是顶压式，即依靠桩基自身重量平衡沉桩过程中的阻力，当静压力大于桩柱的入土阻力时，桩柱就沿入土方向按加压设备的工作速度逐步压入土中而成桩;另一类是抱压式，即通过液压油缸控制的夹具，夹住桩身并向下施压，当压桩力大于“端阻力+摩阻力”时，桩往下沉，达到设计终压力和预计的桩长时终止压桩。单桩极限承载力、终压力、终压控制标准即是与此有关的三个重要压桩力学参数。

2)压桩过程与关键工序质量控制要点。定桩位(测量、编号、复核)→压桩机到位(确定型号、标定技术参数)→吊桩、对中(控制吊点、垂直度)→对中→焊桩尖(查焊接)→压第一节桩(确保桩垂直度)→焊接接桩(查电焊工资质、焊条、焊序、焊接层数、质量、自然冷却时间等)→压第N节桩(进行全过程测量、调控)→送桩→终压(对送桩压力与标高进行双控)→移机(地压耐力、压桩顺序)→截桩(锯桩器截割)→记录、核查压桩及桩基检测相关资料。

2．2 施工主要流程及要点

1)测量放线定桩位。测量放线必须严格把关，反复校核，务求不出任何差错。先要根据设计图纸进行室内计算，对建设单位提供的水准点和控制点进行校对，在图纸上标明。然后利用全站仪进行精确测量放线，复核基准水准点和控制点，并根据施工现场的具体情况定出控制网。根据控制网计算出每条桩桩中坐标并利用经纬仪放出桩位。桩机就位后还须对桩位进行再次复核。

2)桩机就位、吊桩与对中。根据工程实际情况选择合适的打桩机械与设备。桩机就位后首先要调平机台，复核桩位、对中，在压桩过程中，宜用经纬仪和吊线锤在互相垂直的两个方向，监控桩的垂直度，其垂直度偏差不宜大于0．5%，桩尖对位偏差小于20 mm。

3)压桩。当桩段垂直度符合要求后，严格按照施工方案及有关技术规范的要求进行压桩。压桩顺序应遵循减少挤土效应，避免管桩偏位的原则。在压桩过程中，应随时检查和记录压桩压力、入土深度，当压力表读数突然上升或下降时，应停机对照地质资料进行分析，查明是否碰到障碍物或产生断桩等情况。同时观测吊线锤的变化情况，严格控制桩身倾斜度，若发现桩身有明显偏离趋势，立即停止施压，采取措施后再重新压桩，当施工达到设计规定的油压值后缓慢卸压。

4)接桩。采用钢端板焊接接桩，下桩段沉至距地0．8 m左右时起吊上桩段，调整上下节桩中心线重合，对接前上下端板表面应用铁刷子清刷干净，坡口处应刷至露出金属光泽，先在坡口周围对称点焊4点～6点固定上下桩，再分层施焊，焊接层数不少于3层，内层焊渣清理干净后方能在外层施焊，焊接时应对称连续施工，焊缝饱满，无虚焊、漏焊和夹渣现象。应尽可能缩小接桩时间，焊好的桩接头应自然冷却后，方可继续压桩，自然冷却时间应大于8 min。

5)送桩。利用送桩器将桩顶送入设计标高。送桩器中心线要与桩身中心线吻合一致。

6)终压条件。正式压桩前，应按所选桩机型号对管桩进行试压，以确定压桩的终压技术参数。施工中常视设计要求及工程情况以桩长(或标高)和油压值进行双控，根据设计单桩极限承载力和桩端进入持力层的深度，结合桩顶压力标定值来控制。如果油压值达到设计要求，而桩长小于设计桩长时，将终压值提高1级再压，方可终止施工;当桩长已满足设计要求，而油压值未得到控制时，须继续送桩直到满足设计要求为止(若送桩深度超过1．5 m还未能达到终压值，则应及时通知设计人员，以便作出相应的调整)。

3 锤击打入法施工原理及流程

3．1 施工原理

1)锤击沉桩的原理。锤击沉桩俗称“打桩”，即利用桩锤的冲击动能使预制桩沉入土中。

2)打桩过程与关键工序质量控制要点。定位放线→放桩尖→桩管起吊就位、焊接桩尖→试轻击→打入第1 m，校正垂直度→打顺后全落距施打→接桩→记录每下沉1 m的锤击数和下沉量→测量完成后的桩顶标高和地面标高→迁移桩机至下一个桩位。

3．2 施工主要流程及要点

1)定位放线与桩机就位。根据轴线放出桩位线，用短木桩或钢筋打好定位桩，并用白灰作出标志，便于施打。桩基轴线的定位点，应设置在不受打桩影响的地点，打桩地区附近需设置不少于2个水准点，施工中据此检查桩位的偏差以及桩的入土深度。桩基的轴线和标高均应进行复核，并做好桩位平面布置图。根据工程实际情况确定合适的桩基行走路线，根据地层情况，选择合适的桩尖。桩基就位时，桩架应平移，导杆中心线应与打桩方向一致，并检查桩位是否正确，然后将桩提升就位并缓缓放下插入土中。

2)稳桩。桩头端插入桩位后，先用低锤击一两下，桩入土一定深度稳定后，目测、吊线锤或经纬仪纵横双向校正桩身垂直度。同时，应在桩架或桩身上设置尺寸标志，以便在施工中随时观测、记录打桩数据。

3)打桩。施工前应确定打桩先后顺序:根据基础设计标高，宜先深后浅进行施打;根据桩的规格，宜先大后小、先长后短进行施打;根据桩位与原有建筑物的距离，宜先近后远进行施打。打桩时，应先用短落距轻打，待桩入土1 m～2 m后，再以全落距施打。打桩一般宜重锤低击，桩入土的速度应均匀，锤击间距时间不要过长，要连续打入，打桩时防止锤击偏心。

4)接桩。管桩的连接可采用焊接、机械快速啮合连接。焊接接桩:当下节桩段的桩头高出地面0．5 m时，先做管桩的封底，清理好上下节桩的接头，在下节桩的桩头处装设导向箍，引导上节桩对位后固定，拆除导向箍，2人～3人同时在桩的四周对称地分层施焊，焊缝应连续、饱满，焊完后应自然冷却不少于5 min，严禁用水冷却或焊好后立即施打(压)，雨天焊接时应采取可靠的防雨措施。检查焊接质量符合要求(宜采用探伤检测)后再继续施工。机械快速啮合接桩:采用啮合连接的桩需要专门定制，由专门开有销槽的端板制作。当下节桩段的桩头高出地面0．5 m～0．8 m时，先做管桩的封底，清理好上下节桩的接头，将接头板面满涂沥青涂料，把连接销插入下端连接板的销槽内，将上节桩吊起，使连接销槽对准下面的连接销，然后放下利用桩的自重加压，完成接桩。

5)送桩。对于送桩，送桩的深度不宜大于2 m，否则由于土的摩阻，送桩器难以拔出，送桩前应先测量桩的垂直度，检查桩顶质量，合格后及时送桩;送桩的最后贯入度应参考相同条件下不送桩时的贯入度并修正。送桩后的桩孔应立即回填或覆盖。

6)截桩。打桩完毕，应将桩头和无法打入的桩身截掉，以使桩顶符合设计高程。截桩宜采用锯桩器，严禁采用大锤横向敲击截桩或强行扳拉截桩，确保截桩后管桩质量。

7)管桩封底和插筋封顶。为了增强桩端持力层的承载力，必须对管桩的桩下端进行封底。在第一节桩打到距地面约0．5 m时，先向桩管内浇筑C30的细石混凝土，把桩下端约1．5 m～2．0 m高内芯封堵密实，然后再进行接桩。

桩顶填芯和插入连接钢筋，对承压桩，须对桩上端1．20 m的内芯插入连接钢筋，用C30的无收缩混凝土封堵密实;与桩承台连接的钢筋，一般对桩径 300(4Φ14)，400(4Φ16)，400(4Φ20)等插入填芯部分加箍筋Φ6@200，伸入承台内不小于30d。

4 高强预应力混凝土管桩施工质量检查验收

按时间顺序分为三个阶段:施工前检验，施工中检验，施工后检验。

1)施工前检验:桩的外观质量、桩身混凝土强度;电焊条、打桩或压桩设备检验;桩基定位复核等。2)施工中检验:打或压入深度、停锤标准、静压终止压力值、桩身的垂直度;接桩的质量，接桩的间歇时间，桩顶完整状况;每米进尺的锤击数、最后1 m进尺锤击数、总锤击数、最后三阵十锤的贯入度和桩尖标高;桩顶、桩位地面土体的竖向和水平位移观测值等。3)施工后检验:应在桩承台土方已经开挖完毕后进行，应进行桩位、桩长、桩径、桩身质量(动测)和单桩极限承载力(静载)的检验。全部检验合格，才能进行桩承台的施工。