软地基上PHC管桩施工监理控制措施

黄 敏，王焕新

（湖南电力建设监理咨询有限责任公司， 湖南 长沙 410004）

软地基上PHC管桩施工监理控制措施

黄 敏，王焕新

（湖南电力建设监理咨询有限责任公司， 湖南 长沙 410004）

主要介绍了皖电东送淮南至上海特高压交流输电示范工程沪西变电站工程中监理人员对软地基上PHC管桩施工事前、事中及事后监理控制措施，重点描述了桩基施工监测在PHC管桩施工中的运用及PHC管桩施工中常见的问题与预防措施。

PHC；控制；监测；挤土效应；预防措施；监理

0 引 言

沪西变电站工程位于上海市青浦区练塘镇，紧邻已建的练塘 500 kV 变电站，围墙内占地面积 8.976 5 ha.。站址所在地的原始地表水网发育，河流、沟渠纵横，站址范围内大部分为人工开挖的鱼塘。地质勘测报告显示：站区地底遍布着③灰色淤泥质粉质黏土，厚度高达 7.5 m～13.6 m 不等；地基土工程性质较差，强度低、压缩性高，对沉降变形和承载力要求高的建构筑物，需采用桩基。沪西变电站设计有 PHC 管桩、钻孔灌注桩、水泥土搅拌桩 3 种桩型，共计 16 000 余根桩。桩基工程具有桩型多、数量大、布置密集、工期紧、施工难度大的特点，在软土地基上进行 PHC 管桩施工中产生的“挤土效应”更是对 PHC 管桩施工质量带来了严峻的考验。现就 PHC 管桩施工中监理控制方法进行讨论与分析。

1 事前监理控制

在施工准备阶段，监理人员主要通过施工图会检、组织桩基施工方案评审会、审查施工方案及分包单位资质等方法，加强对 PHC 管桩施工准备阶段的监理控制。

1.1 施工图会检

在 PHC 管桩开工前，结合工程地质勘测报告对 PHC 管桩施工图进行预检，确保图纸中引用的相关标准及规范全部为现行有效标准和规范，并对预检中发现的问题及时形成预检记录。在图纸会检会上由设计院对预检记录上的疑问一一解答。

1.2 组织召开桩基施工方案评审会

针对沪西变电站工程桩基工程桩型多、数量大、布置密集、工期紧、施工难度大的特点，邀请专家组参加桩基施工方案评审会，确定了沪西变电站工程桩基施工顺序为：由深至浅，由中间向四周进行施工；相对区域内水泥土搅拌桩待PHC 管桩与钻孔灌注桩施工完毕后再进行施工；主体 PHC 管桩 1.5 倍桩长以外的钻孔灌注桩及围墙桩基可先行施工。专家组针对沪西变电站工程桩基施工的难点提出了相应的控制措施，建议在桩基施工过程中开展桩基施工监测工作。

1.3 桩基施工方案审查

根据设计图纸、地质勘测报告、国家现行规范标准和国家电网公司有效文件、桩基施工方案评审会议上专家的建议以及施工现场实际情况，审查施工方案的编制依据、施工工艺流程、技术保障措施、安全文明施工措施等内容是否切实可行，对工程质量和进度有无影响，安全文明施工平面布置是否合理，质保体系、安保体系是否健全并有利于工程大规模展开，主要施工机具配置与进度要求是否匹配。在施工过程中督促施工项目部严格按已审批的施工方案落实各项安全、技术保障措施。

1.4 桩基分包单位及供货商资质审查

根据《国家电网公司电网建设工程施工分包管理办法》及相关要求对分包单位资质进行严格审查。在 PHC 管桩开工前对 PHC 管桩供货商进行实地考察，为本工程建设选择优质的 PHC 管桩货源。

1.4.1 审查桩基施工专业分包单位资质

重点审查：(1)分包单位资质是否合格，是否具备承担分包项目的能力；(2)分包范围是否符合国家法律法规、国家电网公司有关规定和工程承包合同约定(或业主项目部书面同意)以及总承包单位在投标书中的承诺；(3)分包合同、安全协议内容是否全面，是否符合国家法律法规和国家电网公司的有关规定。在分包人员进场时，重点检查进场分包人员与报审人员是否相符，杜绝分包人员人证不符的现象发生。

1.4.2 对施工项目部上报的PHC管桩供货商进行实地考察

桩基工程是沪西变电站工程土建质量控制及进度控制的关键项目。为确保桩基施工质量及施工进度，监理项目部对PHC 管桩供货商进行实地考察，要求 PHC 管桩供货商的供货能力、供货质量、生产进度能满足本工程建设需求。

2 事中监理控制

在施工过程中，主要通过复核桩位控制点、PHC 管桩进场检验、旁站监理、桩基监测等方式进行 PHC 管桩施工质量控制。

2.1 PHC管桩定位控制

施工前，监理审查施工项目部编制的测量方案，组织对施工布设的桩位控制点进行检查验收，确保桩位控制点精度。施工中，监理通过检查施工单位桩位控制点复测记录、复核桩位控制点位置、检查桩基施工定位放样精度，确保桩基桩位偏差满足表 1 要求。

表1 桩位偏差质量标准和检验方法

2.2 PHC管桩进场检验

对进场管桩的外观质量及相关的资料证明文件进行检查，按照表 2 要求重点对桩长、壁厚及顶面平整度等进行检查，确保 PHC 管桩质量。

表2 PHC管桩质量标准和检验方法

2.3 优化不同桩型施工顺序

沪西变电站工程设计有 PHC 管桩、钻孔灌注桩和水泥土搅拌桩，现场应合理规划好各类桩的施工顺序。在相邻区域的 PHC 管桩先施工，钻孔灌注桩及水泥土搅拌桩后施工。主道路及 1 000kVGIS 西侧道路水泥土搅拌桩都安排在主变及1 000kVGIS 区域的 PHC 管桩施工完后才开始施工。受工程进度计划制约，沪西变电站工程主变区域 PHC 管桩和 110 kV 区域钻孔灌注桩必须同时施工。沪西变电站工程通过先施工靠近 110 kV 区域的 3 排 PHC 管桩形成一道屏障、安插塑料排水板、开挖应力释放沟等措施减小“挤土效应”对钻孔灌注桩施工质量的影响，并在施工过程中加强该区域的桩基施工监测。沪西变电站工程 PHC 管桩基施工行进路线如图 1 所示。

图1 沪西变电站工程PHC管桩施工行进路线图

2.4 PHC管桩施工旁站监理

2.4.1 旁站监理方案技术交底

施工前，监理项目部按照《沪西变电站工程桩基施工旁站监理方案》对旁站监理人员进行交底，让旁站人员掌握桩基施工的旁站监理范围、工作要求及旁站监理职责。

2.4.2 桩基施工旁站监理质量控制要点

(1)首节桩就位后，在施工人员将管桩调正后对桩身垂直度进行检查，确保首节桩的桩身垂直度满足≤ 0.3% 的规范要求，在随后的压桩施工中检查桩身垂直度，确保满足≤0.5%的规范要求。

(2)加强接桩质量检查，并及时留存数码照片等影像资料。在两节桩对焊前，检查 PHC 管桩对焊处焊接面清理情况，要求无锈迹、无杂物。接桩要求采用 CO2气体保护焊，焊接时两名焊工同时对称施焊，焊缝质量必须符合表 3 要求。施工过程中，及时与检测人员联系，按照要求抽取 10%做焊缝探伤试验。焊接接头应在自然冷却后才能继续沉桩，冷却时间不宜少于 8 min，严禁使用水冷却或焊接好后立即沉桩。

表3 焊缝质量标准及检验方法

(3)桩顶标高控制。在桩基施工前，根据施工人员布设的控制点标高及桩顶设计标高，核查送桩器的控制线至送桩器底部的距离，确保施工的桩顶标高偏差在 ±5 cm 以内。对于同一区域设计有多种桩顶标高的，必须严格对照施工图纸、施工桩号对每根桩的桩顶标高进行检查，确保桩顶标高控制精准。

2.5 施工过程中桩基施工质量检查

在桩基施工期间，为及时掌握桩基施工质量的相关信息，组织施工人员抽取有代表性的桩基开挖后进行测量，检查桩位及桩顶标高受“挤土效应”影响产生的位移是否超标，并通知桩基检测单位对开挖的桩基进行低应变检测，检查桩身完整性是否符合要求。指导施工单位优化后续桩基施工措施。

2.6 桩基施工监测管理

在软土地基进行 PHC 管桩施工所产生的“挤土效应”对桩基施工质量影响很大，“挤土效应”得不到控制就容易产生桩身偏斜、桩顶位移及桩身上浮甚至出现断桩现象。桩基施工监测通过对桩基施工过程中地基土中超孔隙水压力、周围土体及相邻基桩的位移变化情况进行动态监控、获得可靠数据，指导桩基施工人员合理控制和调整沉桩速率及沉桩顺序，保证桩基工程施工质量。为此我们采取了以下桩基施工监测措施。

2.6.1 桩基施工监测监测点位布置

沪西变电站工程主变、1 000kVGIS 区域桩基比较集中，设计桩长为 23 m～24 m，故在主变、1 000kVGIS 区域布置有孔压计 8 组(P1～P8)，每组 4 个孔压计，深度按 4 m、8 m、12 m、20 m，分别监测所在土层在沉桩过程中超孔隙水压力的变化情况。深层土体位移采用测斜观测，考虑到主变桩基施工对临近的钻孔灌注桩区域的影响，在主变东侧 PHC 管桩与灌注桩之间布置 6 个测斜孔(C1～C6)，在 GIS 东侧布置 3个测斜孔(C7～C9)深度为 30 m，进入⑥号草黄色粉质黏土层。桩顶位移监测在密集桩群中选取有代表性的工程桩为监测桩，主变区域选取 4 根(Z1～Z4)，1000 kV 区域选取 4 根(Z5～Z8)做为监测桩。为方便桩顶位移监测的正常开展，将监测桩进行加长，至地表以下 40 cm，并在桩基全面施工前先施工。在原有的练塘站与沪西站之间的临时围墙上设置 4 个位移观测点(W1～W4)，进行围墙位移的监测。沪西变电站工程桩基监测点平面布置图如图 2 所示。

图2 沪西变电站工程桩基监测平面布置图

2.6.2 监测管线布设

孔隙水压力计的埋设采用钻机成孔，达到预定深度前0.5 m 终孔，使用专用设备把孔压计测头压到预定深度，各测头单独成孔，测头导线引至某点集中量测。测斜管的埋设采用钻机成孔，到达预定深度后埋入φ76PVC 测斜管，测斜管与孔壁之间保持紧密接触，使测斜管与周围土体同步变形。位移观测通过控制网联测，在场地外不受施工影响处布置 2只基准点。施工现场监测管线必须采取有效的保护措施，施工人员在施工中加强对监测管线的保护。当桩基施工造成监测管线损坏时，必须第一时间通知监测人员及时修复，确保桩基施工监测数据齐全、可靠。

2.6.3 过程监测管理

超孔隙水压力监测：对离沉桩位置较近的观测点，要求每 1 d 观测 1 次，距离沉桩位置较远的观测点要求每 2 d 观测1 次，处于休止期，超孔隙水压力趋于稳定消散时可 5 d～7 d观测 1 次。深层土体位移监测：离沉桩位置较近的观测点，要求每 2 d 观测 1 次，距离沉桩位置较远的观测点要求每 4 d观测 1 次，当处于休止期一般 7 d 观测 1 次。桩顶位移监测：离沉桩位置较近的观测点，要求每 2 d 观测 1 次，距离沉桩位置较远的观测点要求每 2 d 观测 1 次，当处于休止期一般 7 d观测 1 次。深层土体位移监测如图 3 所示。

图3 深层土体位移监测

2.6.4 观测数据整理、分析及现场应对措施

沪西变电站工程的报警值设置为：超孔隙水压力达到上覆有效应力 80% 时报警；土体位移每天达 30 mm，或累计达到 60 mm 报警；桩顶位移连续多日达 10 mm，或累计达到100 mm 报警，抬升累计 20 mm 报警。通过对监测数据的分析统计，监测人员及时为施工现场提供超孔隙水力监测成果表、典型的观测曲线、桩顶位移监测成果表、深层土体位移监测成果曲线等资料。当桩基施工监测报警时，及时通知施工单位采取应对措施处理。通过安插塑料排水板、开挖应力释放沟、合理安排沉桩顺序、减慢沉桩速率等，降低超孔隙水压力。

3 事后监理控制

3.1 基坑土方开挖

由于 PHC 管桩主要承受竖向力，对水平力的抵抗能力较小，土方开挖时，应严格遵循“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的十六字原则。土方开挖开挖宜需桩基四周超孔隙水压力消散率大于 60% 或超孔隙水压力小于上覆盖有效土压力的 30% 时进行，一般为 40 d。基坑开挖需注意保持边坡土体的稳定，基坑周边不得堆土或其他重物。机械开挖时应小心操作不得碰及桩身，挖到离桩顶标高 0.4 m 以上，宜改用人工挖除桩顶余土。基槽开挖后，对桩基的轴线位移及桩顶标高进行检查。

3.2 桩基检测

桩基完成后，须按照设计及规范要求开展桩基检测工作，桩基检测合格后才能开始上部结构的施工，对重要设备基础可适当提升抽检比率。沪西变电站工程桩基检测：高应变检测不少于总桩数的 5%，且不得少于 5 根，同时每个承台下不得少于 1 根；低应变检测数量不应少于总桩数的 30%，且不得少于 10 根，同时满足柱下三桩或三桩以下的承台抽检桩数不得少于 1 根。考虑到设备基础的重要性和设备正常运行对基础的不均匀沉降的要求，沪西变电站工程 1 000kVGIS桩基低应变检测数量要求不少于总桩数的 50%，1 000 kV 构架桩基要求全部进行低应变检测。对施工过程中出现异常现象的桩基必须进行桩基检测。

4 PHC管桩施工中常见问题分析与预防措施

4.1 桩身垂直度超过规范容许的0.5%

原因分析：(1)桩机出现故障，如液压系统漏油导致桩机支撑下滑；(2)地基承载力较低，施工过程中桩机产生不均匀沉降，导致桩身偏斜；(3)接桩过程中，上下节桩不在同一直线上；(4)沉桩过程中遇到大块坚硬物，把桩挤偏；(5)桩布置过多过密，且施工顺利不当，桩四周应力过大且扩散不均把桩挤偏；(6)基坑开挖方法不当或管桩休止期未到就进行开挖，使桩一侧承受很大的土压力，出现斜桩。

预防措施：(1)加强机械设备的维修；(2)施工场地要平整坚硬，在较软的场地中适当铺设道渣，不得使桩机在打桩过程中产生不均匀沉降；(3)严格控制第一节桩入土时的桩身垂直度，接桩时确保上、下段桩的中心线偏差不大于 2 mm，在送桩过程中送桩杆与桩身应在同一条直线上；(4)在沉桩过程中架设两台经纬仪在相互垂直的方向对桩身垂直度进行控制；(5)制定合理的沉桩顺序，防止因沉桩顺序不科学而导致超孔隙水压力过高将桩挤偏；(6)桩基施工后应在休止期后再进行基坑开挖，基坑开挖应分层均匀进行，防止土压力过大引起桩身偏移。

4.2 沉桩过程中桩身断裂或桩头破坏

原因分析：(1)管桩质量不符合要求；(2)桩身垂直度超标时，施工人员强行移动机架校正桩身垂直度；(3)桩机施工中压桩力过高，压桩操作人员野蛮送桩，导致桩身破坏。

预防措施：(1)加强管桩供货商资质审查和进场管桩的质量验收；(2)在第一节桩入土时对桩身垂直度进行校正后再压桩，并在沉桩过程中加强桩身垂直度检查；(3)加强对施工人员的技术交底。

4.3 压桩力已达到设计极限承载力而无法压至设计标高

原因分析：地质报告存在一定的局限性，地质勘察不可能做到每个桩位都勘察到，地下土层可能在该桩位发生突变，或该桩位下存在障碍物。

预防措施：(1)地质勘察单位需提供准确的地质勘察报告；(2)合理选择桩基施工机械的型号，确保压桩机有足够的压桩力。

4.4 桩顶标高不符合设计、规范要求

原因分析：(1)标高控制点出现沉降；(2)施工过程中桩机操作人员不能及时获得桩顶标高控制人员发出停止压桩的信号；(3)桩机施工顺序不当，产生较高的挤土效应导致桩身抬高。

预防措施：(1)标高控制点设置需规范，施工过程中要定期组织对其进行复测；(2)桩机施工中必须确保桩机操作人员能及时获得桩顶标高控制人员发出停止压桩的信号；(3)合理安排施工顺序，对桩基布置密集的区域可通过安插塑料排水板、优化沉桩路径等方式减小挤土效应。

5 结 语

软地基 PHC 管桩施工难度极大，监理人员只有通过对桩基施工事前、事中、事后实行全过程精细管理，严格开展每道工序间的检查验收，才能保证桩基施工质量。桩基施工监测技术在桩基施工中的应用，将超孔隙水压力、深层土体位移及桩顶位移情况量化，通过对采集到的超孔隙水压力、深层土体位移及桩顶位移的数据进行分析，为桩基施工质量控制提供理论依据，指导施工，保证工程质量。

[1]贺虎，王志强，李岩，周宏，马勇杰. 桩基监测法在“皖电东送”沪西1 000kV变电站工程中的应用 [J] .电力建设，2012(12).

[2]JGJ 106—2014，建筑桩基检测技术规范[S].

[3]JGJ 94—2008，建筑桩基技术规范[S].

[4]DGJ 08—37—2002，岩土工程勘察规范[S].

[5]DL/T 5024—2005，电力工程地基处理技术规程[S].

通信地址：湖南省长沙市天心区五凌路169号 康园大厦1405室。

TU712

B

1007-4104(2015)04-0058-05

2015-01-20

黄敏(1988—)，男，本科，工程师，主要从事输变电工程建设监理及工程技术管理工作；王焕新(1969—)，男，本科，高级工程师，主要从事输变电工程建设监理及工程技术管理工作。