浅谈PHC管桩在建筑工程中的应用研究与实践

王学斌

摘 要：本文主要是介绍了PHC管桩在建筑工程中主要的应用范围和条件，并介绍了几种PHC桩的承载力计算方法，提出了PHC管桩单桩承载力在超静空隙水压力消散和桩周土固结作用下的预测。

关键词：PHC管桩；承载力；应用

中图分类号：TU753 文献标识码：A

一、PHC管桩的主要适用范围

20世纪80年代，由于PHC管桩的性能卓越并且适应我国南方的软土地基，我国引进了日本美国等发达国家对PHC管桩预制的技术并加以改进成功研制生产出了PHC管桩，在20世纪90年代，经过建设部的推广，PHC管桩成为一种成熟的工程产品被广泛应用。它能够得以广泛应用的原因主要是其适用性和经济性都非常优异。对于实际场地地基情况在基岩埋藏较深浅表层软弱，强风化岩层或这风华残积土层较厚的地质条件下，PHC管桩能够有效地起到稳定的作用，而对于桩尖在强风化岩层1m～2m的，持力层的选择一般是在该强风化的岩层中，对于承载力的设计要求而言是满足要求的，并且沉降量与灌注桩差别不大。对于抗震设防的烈度在9°以下的地区可以使用PHC管桩。对于在市区内部或者建筑比较密集的地方为了减少噪音可以使用静压法进行施工，而对于在对施工要求没有限制时可以采用锤击、钻孔植桩的方法进行施工。不过对于孤立的岩石比较多或者底下的建筑以及障碍物多的地方或者底层，以及有坚硬的夹层并且该夹层不能作为持力层的情况，不应当选用PHC管桩。对于石灰岩和其他熔岩地区，以及微风化基础岩石地基，也是不能够选取PHC管桩作为基础的。

二、PHC管桩的优缺点分析

主要优点有：

PHC管桩成型的工期短、功效高，在能够保证一定质量的情况下可以批量生产预制，并且能够保证一定的施工质量。实验研究表明在一定的情况下选取PHC管桩作为桩基础较其他基础而言，耐久性更好并且单桩的承载力更高，对于建筑地区的持力层起伏变化大的地区应用更好。尤其是在我国的软土地基区域，PHC管桩的应用解决了很大的问题。并且PHC预制管桩在施工的后期便于监理人员及检测人员检测。在经济性方面，在满足复核单位承载力与其他桩相同的情况下价格比普通桩要低30%。

主要的缺点有：

PHC管桩在需要进行锤击桩施工法以及人多或者建筑密集的地区施工还是首选考虑静压施工桩。并且PHC管桩的送桩长度有限，应当选取合适的桩长并避免截桩断桩。PHC管桩有一定的挤土效应，会对周围建筑物及地下管线布置的产生一定影响，要求边桩的中心离建筑物的间距要大。对施工场地的耐力要求高，湿软土地基施工会产生塌陷。

三、PHC单桩承载力确定的主要方法

对于地质条件、水文条件比较复杂的地区，以及一级建筑物或者还没有应用实践经验的地区，应当先采取试桩实验，并且进行现场的静载，实验以确定单桩承载力的标准值。在了解现场的工程情况后获得实用的最后贯入度控制值。现行的规范中，对于PHC管桩并没有明确的计算公式或者参数要求来确定单桩的竖向承载力，所以对于在实际工程中的PHC管桩计算可以参考借用钢管桩的经验公式。并且综合该经验公式的基础上采用适当的修正系数计算极限承载力标准值。还有一种方法即采用高应变动力试桩的方法，它能够通过有效的统计和分析来计算出预应力混凝土管桩在锤击打入过程中桩锤的最大冲击力以及桩头位移与承载力之间的有效关系，并且通过估算，可以得出该桩的竖向承载力是否满足工程需要。而在正常施工过程中，往往需要考虑时间效应来确定单桩承载力，PHC管桩在打入软土地基中时，周围土体的强度会受到损伤，因此桩的承载能力也会减小，而随着时间的推移并且软土的固结，桩周的承载力逐渐增强，计算公式及其参数的确定参照规范要求。

四、对于施工压桩技术的简述

施工前首先要保持场地平整清洁，坡度不大于1%，场内排水顺畅，地质情况满足规范要求，地面的基本承载力要满足压桩，为了控制桩身垂直度，夹角机具选择长度选用较长值。根据设计图纸进行实地测设放线工作时可采用直角坐标法，桩位的轴线结合平面图进逐桩综合布置，在桩基周围布置至少3个水准点检测桩入土深度情况，待桩基轴线的测定完成后，相关人员进行复核检测，达到规范要求后方可进行压桩。

在压桩时，首先要确定工序的衔接问题，避免打桩机多次往返，尽量做到先深后浅，先密后疏，最大限度地保证工程经济性合理。在压桩过程中，应当根据放线实际情况选出控制点，然后根据控制点以此引出轴线的位置并且选择好固定的位置进行固定，每根桩都应当根据现场的情况用钢筋固定好桩位，桩位之间根据现场轴线定位选择机具行进顺序，测量人员在压桩的施工进程中应当持续检测复核，避免施工误差的出现导致桩体歪斜以及入土深度不到位。在压桩机到达合适位置后对其进行整平安装，保证压桩机夹持钳口的中心和桩体中心在同一水平线上不会倾斜和移动。为了能让桩体在起吊的时候能够不偏斜，并且竖直进入夹桩钳口，选用双千斤方法起吊。在桩体进入夹桩钳口后进行微调并对中调整，缓慢将桩体的尖部压入土中约1m，然后进行复核桩体垂直情况，确保误差小于0.5%。然后进行静压沉桩，每一节的入土深度大约在1.5m左右，具体的操作工序为压桩机夹具放松，上升后加紧，再压的往复工作。各层桩位之间如果需要接桩的化，通常会选用焊接的方式，保持下届桩头处的导向箍筋到位，接桩的过程中需要复核其上下桩体是否数值，偏差保持在两毫米以内，接桩焊接固定过程中在桩体对称进行，在上下节桩体固定后应当拆掉导向箍筋，然后进行分层焊接，保证焊接层数在两层艺术，焊缝连续无空腔，保证其焊接强度，等到焊接完毕自然冷却后一段时间再进行锤击，冷却实际尽量在10分钟以上，保证接桩的质量达到规范要求。

五、施工中要点及难点的分析概述

在施工过程中，有可能会遇到相邻桩体的横向位移，这是由于桩入土后，遇到较大的坚硬障碍，把桩尖挤向一侧。这种情况下，为了有效地减少桩顶的位移，在施工前应当最桩位下做清障处理，对与桩身玩去超过规定值千分之桩长的情况下或者桩尖不能桩中心轴线上应当及时纠正，避免后期产生其他问题。还有可能会产生地面的隆起或者桩体浮起的施工问题，而这两种种情况产生的主要原因主要有两个：在桩体沉入过程中，由于土在瞬间挤压力作用下是不可压缩的，会导致的桩周土体产生的一定的挤压应力，这种挤压应力引起周围土体中孔隙水压力的提高，并产生桩周土体相应的剪切形变，也叫作挤土效应。另一个重要的原因就是压桩的顺序不合理，导致周围土体应力分布情况不均，正确的沉桩顺序应当由内向外，由深到浅进行。这种问题在实际的施工过程中很常见，基于这种情况，应当采取的相应对策主要也是改进压桩的施工方法并进行合理的施工过程监测。在此仅简述一种施工方法，即进行预钻孔取土再进行打桩，就是隔一个桩钻一个孔，将钻孔与PHC管桩施工交替进行，按照由外到内的方法，逐一压完一排取土桩，再压不取土桩，在场地中央的桩进行压桩后再进行对周边桩的压桩。同时应当合理进行地质勘测避免出现地基深层的土体变形而导致浅层软土地基的侧向位移或者隆起，减少对周边建筑物的损坏。

另一种主要的难点在于，由于实际的地质情况问题，会产生密度相差较大的夹层出现，这种夹层的稳定性不足以满足作为地基的承载力要求，不能够作为桩基的持力层，所以在这种地质情况下要穿越过这一地质情况较差的底层，让桩端进入下面较为稳定的持力层中。但是实际的工程中，可能会出现较为复杂的情况，当夹层的密实程度较高且厚度较大，采用静压法施工时桩体往往会在穿越过程中受阻。如果桩尖不能够穿透该夹层到达稳定持力层，会产生极大的安全隐患。因此应当采用钻孔设备预先引孔，也就是说用钻孔设备先对桩位的预穿透位置钻一个能够穿透过夹层的孔，然后再进行静压桩体。这一过程中需要准备及掌握的问题主要有两个，一个是对于钻孔所钻取的孔径大小的选取，一般而言，如果桩体直径在4m～5m之间，则应当用钻孔设备钻取小于该直径1m～1.5m之间的钻孔。如果钻孔太小，就不能产生足够的侧向剪切强度起到让桩身破坏夹层的能力，导致桩体不能够进入下持力层，无法实现引孔的作用。而如果钻孔的孔径过大，会导致桩身周围产生摩擦力造成损伤，影响桩整体的承载能力。二是对沉入持力层深度的把握，应当尽量控制在桩尖进入持力层1m左右，太深会影响持力层的强度，减弱承载力，太浅则不能够达到承载力的要求。

结语

通过本文的分析，为了进一步提高PHC在实际工程中的应用并改进施工质量，应当在工程实际情况中注意几个问题，为了避免造成人力资源和工程资源的浪费，应当做好施工前的检测形成报告，减少桩不到位的情况。

参考文献

[1]杜澎.关于高层房屋建筑工程施工安全风险管理探究[J].四川水泥，2015（4）：286，218.