浅谈球形仓PHC管桩群桩施工技术

陈百斌

摘 要：盐城滨海煤炭码头球形仓桩基工程，单仓桩基由1727根PHC管桩、30根灌注桩组成的的群桩工程，且本工程地质条件复杂，施工点零星、分散，质量控制难度大。本文结合球形仓桩基工程特点，系统总结了PHC管桩群桩工程施工工艺的施工要点和重点控制措施。

关键词：球形仓 群桩 PHC管桩 施工要点

球形仓工程桩基施工作业量大，单仓1727根PHC管桩，总长54217m，由于为闭口桩，相当于在原土中增加1.5万方体积，故挤土效应严重，超孔隙水压力问题也比较突出。到时可能出现两个问题，一是后期施工桩无法沉桩，二是因为挤土效应可能会影响中心柱、地下廊道、环基等工程主体，导致其位移、隆起、开裂等质量事故。本文结合球形仓工程特点，重点阐述PHC预应力管桩群桩施工要点与方法，提出了管桩施压质量通病的控制措施。

1、PHC管桩施工工艺流程及施工要点

1.1 PHC管桩群桩施工（图1）

1.2工程设计

（1）本煤炭码头工程共有2座球形仓，单仓的直径为120m，建筑面积11569.3m2，堆煤峰线约33m高，单仓储煤量约18万吨。该工程地基基础采用PHC管桩（单仓1727根）和钻孔灌注桩基础，球型仓管桩桩型多、单桩进尺较深，桩型分为PHC 500 B 125-30、PHC 600 B 130-29、PHC 600 B 130-31和PHC 600 C 130-33、PHC 600 C 130-34等等，共3454根桩，管桩总长约10万米。

（2）球形仓工程位于滨海港废黄河口附近的海边滩及盐田和海产养殖池中，该处防潮堤外侧地貌形态平缓，近岸为潮间带，天然泥面高潮时淹没，低潮时裸露，为较典型的滨海及河口三角洲相沉积特征；地质条件复杂，且桩基由摩擦桩组成的群桩基础，通过桩侧摩擦力将上部荷载传递到桩周及桩端土层中，因桩数较多，间距较小，为闭口桩，此时群桩中各桩的工作状态与单桩的显著不同，其承载力小于各单桩承载力之和，沉降量大于单桩沉降量，因此会产生群桩效应。

1.3技术准备

（1）通过地质报告掌握本工程地质、水文特征及其他情况，确定桩机型号及规格。

（2）施工场地要求：三通一平，工地的水、电便利，由于设备自重较大，对场地平整度要求较高，开工前对施工场地进行平整，使其满足施工要求。

（3）施工放线：采用全站仪定桩位，轴线定位误差≤±2㎜，并经甲方代表、监理人员复核、签证，用水准仪测定施工场地的地面标高。

（4）施工措施：本工程为群桩工程，为减少群桩效应，项目部采用分区跳打施工，留泄压区，设减震沟，当发生挤土效应严重无法正常沉桩时通过引孔等措施保证正常施工。

（5）技术交底：项目工程师向施工员进行技术交底，施工员向工人进行技术交底。

1.4 群桩施工部署及要点

（1）施工工艺流程：

场地平整→桩位测量放线→桩机就位→吊装插管焊桩尖→对中调直→锤击沉桩→接桩焊接→再次沉桩、送桩→成桩

（2）在桩基施工过程中，以桩施工为关键线路，穿插进行中心柱及廊道部位降水土方开挖、结构施工、基坑回填、仓内复合地基回填工作。

（3）本工程为群桩工程，为环形桩施工，从n1～n21环，每环间距3m，每根桩间距3m，为减少群桩施工期间相互影响，减小孔隙水压力、避免土体隆起，同时减少环基部分PHC桩先施工对仓内后施工PHC桩的影响，项目部采取跳打的施工方法，同时从最内圈PHC桩开始，向外每三圈PHC桩挖一道0.5m×1m的防震沟。

（4）为保证安全施工，在施工过程中应跟踪监测，对已施工的管桩，选取代表性桩用全站仪、经纬仪进行平面位移监测，用水准仪进行高程监测，并根据需要用孔隙水压力计监测打桩引起的孔隙水压力情况，其他监测项目视需要而定，按相关规范执行。其中水平位移报警值为：30mm；竖向位移报警值为：30mm；孔隙水压力报警值为：50%的上覆土层有效自重。当发现有较大位移或桩顶标高提升时，暂停桩基施工，并采取降低打桩速度、引孔、打砂井，泄压孔等方法解决，必要时可普遍实施一遍复打。

（5）本工程地质条件复杂，PHC群桩采用锤击方法施工，会对桩周围土层产生很大的扰动，致使饱和软黏土结构被破坏，强度降低，地表隆起及地基侧移，同时在饱和软黏土层中产生较大的超空隙水压力，因此通过观测打桩期间的超静空隙水压力的变化，反映群桩施工过程空隙水压力产生及消散过程，提出减小超静空隙水压力的施工措施：a、制定合理的沉桩顺序，沉桩按由内及外，有近至远的原则，分区跳打，留出卸载区域；b、控制沉桩速度。

（6）施工顺序：本球形仓群桩工程，为环形桩施工，从n1～n21环，每环间距3m，每根桩间距3m，根据本工程地质条件及群桩工程特点，我项目部采用如下施工顺序，顺利解决了挤土效应、无法沉桩及群桩效应产生的系列问题。

2、整个过程桩体检测、土体、水監测按要求同步进行

1.5 PHC管桩施工要点

（1）打桩机应按设计及有关规定配备桩机型号、桩机重量，满足沉桩的要求。

（2）施工过程中反复核对轴线和桩位，桩机就位施打前，施工人员要重新核对。

（3）桩机就位前要先找平地面，务必桩身和机体平稳、垂直，方能吊装管桩。

（4）对准备沉压的管桩要检查确认其外观质量符合设计及规范要求方可使用，起吊前要在管桩上画上以米为单位的长度标志，以便于进行记录和了解各土层的施打反应。

（5）管桩吊放对点就位后，用经纬仪在正侧两面反复校核，使桩能在同一直线上，防止偏打。

（6）在沉桩过程中，首节桩入土时，若遇地表面有弧石，必须注意桩与地表面之间是否移位，如发现移位马上终止本根桩的施工作业，待排除障碍后再施打；若桩与地表面之间没有明显移位，桩身打入土中1米左右时，再核对桩身的垂直度，使首节桩的垂直度偏差保持在0.5%之内。

（7）桩段接桩是在上一节打至距地面0.5m左右时进行，端面焊接时要将桩端铁板清理干净，坡口处应刷至露出金属光泽，并使其接面调平接直，确定桩身自然垂直后方可焊接，焊接宜在桩四周对称施焊，坡口尺寸比《预应力混凝土管桩》规定的坡口尺寸加大1mm，接头焊缝厚度比普通连接焊缝增加2mm，层数不得少于4层，第一层焊完后必须把焊渣清理干净，方可进行第二层的施焊，焊好后的桩接头应自然冷却后方可继续锤击，自然冷却时间不宜少于8分钟，不得在施焊后矫正桩身垂直度偏差。

（8） 打桩机具的控制，在替打下面垫上桩垫，桩垫可采用纸垫或者胶合板等材料，检查桩垫是否完好，是否发生偏移，以防止锤击过程中对桩造成损伤，因桩垫在锤击过程中要压缩，所以在施打时视其程度及时更换桩垫和材质，保证桩垫的厚度不小于120mm。经常检查钢丝绳是否有断丝，发现严重磨损应及时更换。

（9） 桩接头施工质量的监控，上下节桩接头表面应用钢丝刷清理干净并保持干燥，坡口处应刷至露出金属光泽，接桩时上下节桩身应对中，错位不宜大于2mm，两端面应紧密贴合，不得在接头处出现间隙，对称施焊，焊缝饱满均匀。当第一节桩打设完成后，将桩锤慢慢提起，然后桩架重新竖直，提桩，然后再将桩套入替打，与下节桩对接时，尤为注意。在上节桩头端头的铁板上焊接3个4cm钢筋头，让上下节桩头靠紧钢筋头，然后桩架慢慢倾斜至一定的角度，保证上下节桩头接缝靠紧，接缝宽度均匀，对接错位在规范允许范围内，然后对称施焊，焊缝从低向高分层焊接，焊缝均匀饱满。

（10）斜桩控制要点：球形仓工程斜桩直径为600mm，单根长度最长34m，所以在选用桩机时尤为重要，一般桩机最大倾斜角度可以达到7度，要求本桩机倾斜要达到11.31°，而且考虑桩机的重心问题，本工程选用筒锤。斜桩应重点做好以下工作：a、桩的平面控制，对桩位原地面标高进行测量，根据倾斜角度计算实际施打位置坐标；桩的倾斜方向控制，在图纸上标识另外一点，以两点确定方向来确定桩的倾斜方向；桩的倾斜角度的控制，根据桩机桩架的倾角来确定桩的倾角，在桩架上定位一点，距离桩机底盘面高度为5m，焊接一个螺母，在螺母上系一个重为1kg的线锤，根据三角函数的关系，确定直角边长为0.98m，在桩机的底盘上，距桩架0.98米处焊接一钢筋頭，每次桩架倾斜至线锤靠上钢筋头上，桩架则满足倾斜角度11.31°。

（11） 收锤的监控，施打过程中测量人员应通过水准仪，利用桩面上的读数、替打读数，结合标高对所沉桩进行观察与记录，本工程管桩以桩顶标高控制为主，贯入度控制为辅的原则进行控制，直至锤击到设计所要求的桩顶标高或贯入度时收锤。

1.6 PHC管桩的质量通病及控制

（1）在预应力PHC管桩施工过程中，常见的有质量通病有：桩身断裂、桩头爆裂、沉桩达不到设计要求、桩顶位移和桩身倾斜等。预防措施： ①个别沉桩达不到设计标高的管桩，经比对地勘资料，桩端进入局部隆起的土层（可作为持力层）且不下于1.5倍桩径，以最后三阵10击的平均贯入度不大于30mm作为停锤标准；②对于桩身倾斜问题，施工时检查桩架是否垂直；稳桩时桩帽、桩锤、桩是否在同一直线；接桩时保证在两桩在同一直线；避免边打桩边在附近挖土，造成侧移；③严格控制沉桩顺序和沉桩中桩的垂直度及接桩时的焊接质量，并通过成立QC控制小组，有效控制管桩施工的质量通病，并达到预期的效果。

（2）桩基的质量控制：a、施工前应检查进入现场的成品桩，接桩用电焊条等产品质量。b、施工过程中检查桩的贯入情况、桩顶完整状况、电焊接桩质量、桩体垂直度、电焊后的停歇时间c、桩基施工完成后，根据《建筑桩基技术规范》JGJ94和《建筑基桩检测技术规范》JGJ106对桩基进行高应变、低应变和声波透射检测。低应变检测混凝土桩的桩身完整性，判定桩身缺陷的程度及位置。高应变测定与判定单桩竖向抗压承载力是否满足设计要求，检测桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别，分析桩侧和桩端土阻力分布情况。通过对PHC管桩检测与控制，有效的避免质量通病，并使桩基施工质量有较大的提高。

2、结束语

项目部通过创新，打破常规，见缝插针，在大的工序间实现立体施工，小的工序甚至同一工序间也实现立体施工，优化了桩基施工工艺，体现了桩基基础、土方开挖回填、主体施工之间良好衔接，在施工工期方面减少了窝工、返工现象，同时提高了劳动效率。在质量方面桩身垂直度及接桩质量有了明显的提高，桩位偏差和桩体完整性得到有效的控制，通过桩基检测无断桩、上浮等现象，有效的避免了质量通病和群桩效应。

参考文献

[1]《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008.

[2]《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2014.

[3]《建筑地基基础工程施工规范》GB51004- 2015.