预应力高强度混凝土管桩静压施工加固地基

李玉慧

【摘 要】预应力高强度混凝土管桩基是学校建筑桩基础常选用的地基加固形式，采用静压法施工，工程造价低，材料损耗小，质量易控制、施工速度快，特别是对周边环境影响小，无噪音，无污染。笔者以学校理科教学楼选用的预应力高强度混凝土管桩静压施工加固地基为例，详尽介绍了整个施工过程，为今后同类工程建设提供一定的借鉴。

【关键词】地基 管桩 静压施工 效益

1工程概况及地质情况：

南通大学理科教学楼建筑面积30725平方米，包括教学楼三幢及连廊，1#教学楼地上5层，建筑高度21米，2#教学楼地上6层，建筑高度23.1米，3#教学楼地上11层，建筑高度43.2米，钢筋混凝土框架结构，抗震设防烈度7度。理科教学楼位于南通大学主校区，场地处于长江下游三角洲平原北翼，地表形态单一，勘探深度范围内地层除表层填土外，其余属长江冲积层。工程勘察报告描述如下：

（1）层杂填土：杂色，松散不均，以建筑垃圾及粉土、粉质粘土为主。层厚0.90～3.40米；

（2）层素填土：杂色，松散～稍密，以粉质粘土、粉土为主要成分，局部含建筑垃圾、植物根茎。层厚0.60～1.80米；

（3）层粉土夹粉质粘土：黄褐～青灰色，稍密，很湿，含铁锰质斑痕。摇振反应中等，无光泽反应，干强度低～中等，韧性低～中等。层厚2.90～4.20米；

（4）层粉砂夹粉土：青灰色，中密，饱和，含少量云母碎片。层厚3.50～5.00米；

（5）层粉土：青灰色，很湿，中密。含少量云母碎片。摇振反应中等，无光泽反应，干强度低，韧性低。层厚0.90～1.50米；

（6）层粉砂：青灰色，饱和，中密。层厚3.00～5.50米；

（7）层粉土夹粉砂：青灰色，很湿，中密。粉砂饱和，中密，摇振反应迅速，无光泽反应，干强度低，韧性低。层厚2.10～4.90米；

（8）层粉砂：青灰色，饱和，中密，局部夹细砂。层厚15.00～15.70米；

（9）层粉砂—细砂：灰色～青灰色，饱和，中密～密实，含云母和贝壳碎片。该层土未钻穿。

勘察深度范围内各层土层位稳定。地基土均匀性较好，场地稳定性良好。

2桩基选用

理科教学楼位于南通大学主校区东区，东侧为范曾艺术馆，西侧为逸夫教学楼，北侧为学生公寓，南临一条校园内主干道。根据过去桩基施工经验，由于桩基施工震动剧烈，噪音较大，既对周围建筑物造成伤害，也对学校教学和学生生活造成影响，易引起教师和学生不满情绪，影响教学科研、生活质量，还在经济上造成不必要的直接损失和间接损失。

根据本工程岩土工程勘察报告，设计单位通过设计方案比较，最后选定采用预应力高强度混凝土 管桩（PHC管桩）基础，静压法施工。静压PHC管桩施工就是利用大吨位压桩机对PHC管桩加力，克服桩与土之间的摩擦力，使桩达到设计要求的承载力和设计标高，使桩周围土层密实，提高地基强度，改善土质性质。同时，静压桩适合冬、雨季施工，施工过程中无振动，无噪音，对环境无污染，对周围建筑物影响很小。

本工程采用预应力高强度混凝土管桩共751根，桩径500，管型为PHC-500-AB-125，桩长12m、20m。

3施工准备

（1）施工场地内地上、地下、空中障碍物须清除，地面必须碾实压实，强度不够须加填碎石并压实，场地应开挖排水沟，有组织排水，无积水，场地内外道路满足运输承载力，运行方向合理，施工用水、电、通信线路接至现场，保证畅通无阻。

（2）根据测绘单位提供的水准点和设计施工图，设置平面控制网，按水平放线定位，对每根桩位进行编号，避免漏桩。

（3）施工机具的检查和人员的匹配。本工程采用ZYJ1060T静力压桩机一台套，机械设备证书齐全，配重合理，垂直度准确，机械易损件现场应有备件，以便损坏时及时更换，从而不影响施工进度。项目经理、五大员、17名施工人员匹配到位，岗位证书齐全，进行施工技术交底，责任明确，确保施工质量。

4工艺流程和压桩流程

静压桩的工艺流程：测量放线、桩定位、打桩机就位、验桩、桩起吊、就位、竖桩与插桩、垂直度控制、压桩、接桩、送桩、施工记录。

根据现场的实际情况及周边环境要求，合理安排施工顺序，尽量减少对道路的影响。压桩顺序遵循先压道路管线侧一排桩，这样可以起隔断的作用，减轻压桩施工对道路的挤压；条形基础隔桩跳打，由外向内试压，承台独立柱基，桩位在6根以下的可循桩中成对称施压，桩位8根的承台宜先中间后周边对称施压，以减小土体挤压桩位偏差的影响。

压桩过程中，记录人员必须及时、认真做好原始资料记录、整理工作，桩位编号，随压随填，以免发生差错，每换班打桩前后，都要核对桩位、桩数以防错压和漏压，准确记录每根桩入土深度和压力表读数的，做到桩桩有档案。

5质量控制

（1）预应力高强度混凝土管桩的质量是整个桩基工程施工质量的基础。PHC管桩应按总平面布局堆放在施工场地的合理位置，易单层堆放，多层堆放时不得超过二层。质检人员严格按设计图纸、图集和规范对进场的PHC管桩验收，首先检查桩外观应无粘皮、无麻面、无漏筋、无漏浆、无磕损、无裂缝、无露筋、无断筋、无脱头，桩端面平整，桩套箍无凹陷，桩内表面无砼塌落、内壁无浮浆。其次，用仪器检测允许偏差： 桩径±5mm，管壁壁厚±5mm，桩尖中心线<2mm，桩体弯曲<1/1000L，顶面平整度10mm。不合格产品严禁在工程中使用。

（2）试桩是保证桩基工程质量的关键。通过试桩，能进一步探明地质情况，了解压桩力与承载力的关系，了解施工过程中遇到的各种问题和反常情况。通过实践来校核拟定的设计、压桩方案、保证质量措施和压桩技术要求，进一步优化方案，以便更好地降低工程造价。因为本工程占地面积较大，工程量大、桩数量多，又是静压法施工，所以，设计单位根据规范要求必须先试桩，试桩根数为7根（1#楼2根、2#楼2根、3#楼3根），采用静载荷试验。根据岩土工程勘察报告，选择能代表工程地质的桩位，由有资质的检测单位进行试桩，试桩要做的详细记录，测出桩的承载力、压桩时间，精确地测量出贯入深度，根据试桩结果，由勘察、设计单位制定终止压桩条件。

（3）桩的垂直度控制。为了保证桩的垂直度，桩架应平稳，桩身必须垂直。当桩尖进入土层500mm后，用两台互成90o的经纬仪调整桩机桩架处于垂直位置，然后再调整首节桩的垂直度，垂直度偏差不应超过桩长0.5%，即可压桩，在压桩过程中进行跟踪监测。如果发生超差，应拔出管桩，以砂土回填后再进行施工，不允许采取强扳的方法进行快速纠偏，而将桩身拉裂、折断。桩身的不垂直沉入，偏心受力容易将桩体压碎裂而降低桩体承载力。

（4）桩顶标高控制。送桩杆送桩时，施工人员应根据设计要求计算好送桩深度，并在送桩杆上做好醒目标志，当至距设计标高1m左右时，减小送桩速度，观测送桩情况，达到设计标高时停止送桩。送桩过程中如有异常情况，应立即报告勘察、设计单位，采取有效措施补救，保证桩的承载力。桩顶标高允许偏差±50mm。

（5）压桩力的控制。桩机组装调试正常后，根据试桩情况，观察土质情况，校核压桩力系数。当压桩力超过压桩力系数较多时，基本达到压桩机满荷载值，接近桩身强度时，可终止压桩。如终压力不能满足设计要求，应立即采取措施送桩加深处理或补桩。

6 质量检测

为了保证工程质量，严格按施工图设计和施工规范要求，必须对静压桩进行单桩竖向（抗压）静荷载试验和桩基低应变动力检测，按照《建筑桩基检测技术规范》中的有关条款进行测试，并对测试结果进行分析确定。本工程所有检测的桩基都能满足设计要求的承载力和桩顶标高，符合设计要求，桩基工程一次验收合格，为主体优质结构工程打下基础。

7 综合效益分析

（1）采用预应力高强度混凝土管桩与其它桩基工程（灌注桩、夯扩桩）比较造价低，材料损耗小，质量可靠，施工速度快，在工程质量、工期、社会效益等方面有明显的优势，值得在学校的基础工程上使用。理科教学楼工程造价253.89万元。

（2）静压管桩施工噪音很小，不受季节影响，可连续作业，缩短工期。理科教学楼施工工期仅用53天。

（3）静压管桩施工场地几乎无噪音，周围环境不受声、震、泥浆、灰尘影响，保证学校教师和学生的正常教学科研和生活，对建设方来说，减少一笔巨大的开支，从而降低工程造价。

（4）施工时，施工人员根据仪表读数能及时掌握压桩力和送桩深度的情况，了解每根桩的施工情况。遇特殊情况，能及时采取补救措施，保证桩基的质量。