浅谈预应力混凝土静压管桩技术

夏兵兵 刘伟 吴见

摘要：针对管桩锤击施工的噪音环境污染，为了改善城区施工环境，我国开发了静压法施工技术和装备，并得到了广泛推广应用，不仅改善了城区施工环境，还提高了对不同地质条件的适应性。本文描述了城区采用液压静力压桩机进行PHC管桩的施工，然后浇筑灌芯混凝土，施工完成后进行试验检测的施工工艺。

关键词：预应力;管桩;静压

1 工程概况

鹤问湖污水处理厂二期项目建厂地质位于九江市八里湖护池河北侧，鹤问湖污水厂一期西侧，总规划用地规模为83619.5m2，工程设计规模为7.0万m3/d。构（建）筑物设计使用年限为 50 年，结构安全等级为二级。污水处理厂二期工程主要内容包括新建25座构（建）筑物及电器设备及管道安装、调试，厂区内景观绿化、厂区道路、围墙施工等内容。

根据厂区地质情况，构（建）筑物基础采用管桩基础。管桩为直径为400mm的PHC預应力混凝土管桩，AB型，壁厚95mm，桩尖选用《预应力混凝土管桩》（10G409）第37页的十字型桩尖，管桩尖部以上灌注C35混凝土，高度1m。桩单桩竖向受压承载力特征值Ra=1200KN，抗拔承载力特征值Ra=250KN。管桩端部进入持力层深度要求不小于1m，桩长17～22m。根据设计要求，预应力混凝土管桩采用静压沉桩方式，采用压桩力及桩长双控。

2 工程测量

2.1测量仪器

为满足设计要求，本工程拟投入的所有测量仪器都必须有检定合格证，并在检定有效期内使用。

2.2平面控制测量

首先对红线桩及定位控制桩和施工区域平面控制成果进行检验核准，再用全站仪向施工区附近施测控制点，控制点应互相通视，并尽可能布设牢靠不影响施工的位置，控制点的密度将根据相关规范和现场实际情况而定。施测后进行复测，并按半永久性控制桩要求埋设。埋设后，请业主或监理进行验核，精度验核合格并出具验核成果后，方可使用。

2.3标高控制测量

标高控制点的施测应结合平面控制测量进行。施测和验核程度与平面控制测量相同，精度应达到测量规范要求。

2.4桩点布设及桩施工测量

桩的施工测量，包括向施工区内布置控制点，桩点布设，桩长的测量和压桩过程中的贯入度控制，桩长控制以压桩的贯入度控制为准。

3 主要施工方法

3.1施工流程

预应力混凝土管桩施工工艺流程为：场地平整→桩位放线→桩机就位→桩机调整→吊桩定位→垂直检查→试桩→压桩→接桩→再压桩→压桩完成→灌芯混凝土浇筑→试验检测。

3.2施工工艺

3.2.1 施工准备

（1）桩机施工前对场内表层土质进行试验，确保承载力能够满足静压桩机施工及移动要求，避免出现沉陷影响桩机施工安全及桩基施工质量。若场地不能满足桩机承载力要求，可对软土层采取换填或铺设路基板的方式进行作业。

（2）液压静力压桩机设备运入现场安装就位后，应认真检查压桩设备各部位的质量和性能，施工前机械设备试行运转正常，并定期对机械设备维修保养。。

（3）定桩位，确定压桩顺序。根据本工程的桩基平面布置情况、桩的密集程度及深度，桩机移动方便考虑桩基施工先后顺序。

（4）由测量人员测量出场地内的静压桩的位置，同时在场地适当位置设置控制点标注好准确高程，数量不宜少于2个，以便观测桩身入土深度。

（5）记录员要认真观测桩的入土深度及该深度时的压力值，要准确做好记录。

3.2.2 液压式压桩机作业的施工要点

（1）压桩机应按有关规定配足重量，符合最大压桩力的要求，一般按压桩终压力的1.1倍控制。

（2）施工过程中，桩机就位后将桩吊放入压机内，启动液压夹头夹紧桩身，对准桩位中心、调直、然后压桩：每个沉桩高度为一个压桩行程，反复往下沉桩，完成一节桩的沉桩过程，然后焊接接桩，再重复下节的沉桩过程。

（3）带有桩尖的第一节桩插入地面0.5～1.0m，应严格调整桩的垂直度，偏差不得大于0.5%，然后才能继续下压。

（4）压桩过程中应经常观测桩身的垂直度，当偏差大于1%时，应找出原因并设法纠正;当桩尖进入较硬土层后，严禁用移动机架等方法强行纠偏。

（5）压桩过程中应经常注意观察桩身混凝土的完整性，一旦发现桩身裂缝或掉角、应立即停机，找出原因，采取改进措施。

（6）每一根桩应一次性连续压到底，接桩、送桩应连续进行，中间不得无故停歇，且尽可能避免在桩尖接近设计持力层时进行接桩。

（7）压桩时应由专职记录员及时准确地填写压桩施工记录，并经现场监理人员（或建设单位代表）验证签名后才可作为有效施工记录。

（8）终压力和桩长达到终压控制要求后方可停止沉桩。一般采取终压桩力及桩长作为控制标准。终压力按设计承载力2倍控制。在压桩过程中，若出现达到设计桩长而未达到终压力，需与监理、设计、业主协商确认是否需要按终压力继续送桩;若出现达到终压力而未达到设计桩深，需与监理、设计、业主分析原因，达到持力层则停止压桩，按设计桩顶高程截桩。

3.2.3 送桩的施工要点

（1）当桩顶被压至接近地面需要送桩时，应测出桩的垂直度并检查桩头质量合格后应立即送桩，压、送桩应连续进行。

（2）送桩应用专制钢质桩器，不得借施压用的工程桩作送桩器。

（3）本工程送桩深度不宜超过3m。

（4）送桩的最大压力一般不宜超过桩身允许压桩力。

3.2.4 复压桩的施工要点

压桩终止前应连续二到五次满载复压，复压时每次都要注意贯入度，总贯入度不得大于20mm即可。

3.2.5 接桩方法

桩基工程接桩方法采用二氧化碳保护焊焊接方式。当下节桩压入土层后未达设计要求的高度，须接桩处理时，下节桩必须露出地面100cm以上。接桩时，用铁刷子清理好上下节桩端头后，先将四角点焊固定，然后对称焊接，以确保焊缝质量和设计尺寸;焊缝应连续、饱满，且焊好的焊缝应在自然冷却大于8分钟后方可继续施压。为避免应力集中，应避免浇水冷却。接桩时上下段应顺直，错位偏差不大于2mm。

3.2.6 机械清运打桩弃土、桩间保护土层机械清运打桩弃土

（1）根据现场土质情况，为防止桩位偏移，需采用挖机将淤泥、杂填土等土质疏松、软土层挖除。施工现场配备履带式挖掘机，同时配备足够的人工配合挖掘机进行整平，用水准仪严格控制标高，挖掘机工作时需严格控制标高，不得超挖。

（2）在挖掘机清土过程中，若达到设计高程，在设计高程以上300mm的土层由人工清除。

（3）挖掘机不能对预留桩头和设计桩顶标高以下的桩体产生损害，不能扰动桩间土。

（4）挖掘机进入施工现场需在打桩工作面以上铺垫不小于1.0m的保护土层后方可行走，禁止在打桩工作面上行走。

（5）由挖掘机将打桩弃土、桩间保护土装车运走。

3.2.7 截桩头

（1）水准仪确定桩顶标高后，沿桩顶标高用墨线弹出标记，用切割锯将桩切割一条线。

（2）桩头用切割锯切割桩头，切割时桩头分左右两侧切割，将桩头截断。严禁一侧切割桩头或用其它方法切割或者击打桩身。

（3）桩头截断后，用钢钎、手锤将桩顶从四周向中间修平至桩顶设计标高，并把桩顶找平，桩顶表面不可出现斜面，桩顶标高允许偏差为 0～20mm。

3.2.8 灌芯混凝土浇筑

据设计要求，压桩完成后，桩尖以上需灌注C35混凝土，高度1m。在浇灌芯混凝土前，应先将管桩内壁浮浆清理干净，采用内壁涂刷水泥净浆，以提高填芯混凝土与管桩桩身混凝土的整体性。

3.2.9 试验检测

预应力混凝土管桩施工完成后，需按照规范要求进行管桩检测，检测数量及要求如下：

（1）做单桩竖向抗压静荷载试验，进行受压承载力验收检测，提供检测报告。检测数量为总桩数的1%且不少于3根，总桩数少于50根时不少于2根;

（2）做单桩竖向抗拔静荷载试验，进行抗拔承载力验收检测，提供检测报告。检测数量为总桩数的1%且不少于3根，总桩数少于50根时不少于2根;

（3）采用低应变法检测桩身完整性，提供检测报告。检测数量不少于总桩数的20%，且不少于10根;每个柱下承台不少于1根。

3.2.10施工要点图片

4 材料与设备

预应力混凝土静压管桩施工材料设备配置如下表：

5 质量控制

5.1 管桩的外观质量控制

5.2 静压管桩允许尺寸偏差

5.3管桩的吊装、运输和堆放

（1）当管桩的混凝土强度达到设计强度的 70%后方可起吊，吊点应系于设计规定之处，达到 100%的才能运输和压桩。如提前吊运，必须采取措施并经验算合格后方可进行。管桩在吊装和搬运时，应把桩扎牢塞紧，防止产生滑动或滚动，必须做到平稳提升，避免撞击和振动;

（2）管桩水平运输时，强度应达到 100%，桩机和吊车应配合使用，运输可采用平板拖车，装载时应将管桩摆放稳固，并支撑、绑牢固。垂直运输靠桩机自身作业;

（3）管桩运到现场经检查确无质量问题的按如下规定堆放：

a、堆放场地应平整、坚实，不得产生不均沉降;

b、管桩堆放时，应按规格分层叠放在平实的地面上;

c、垫木与吊点的位置相同，并保持在同一平面上;

d、叠层堆放时，必须在最下层管桩下设置二道贴地垫木，各层垫木应上下对齐，最下层的垫木应适当加宽;

e、桩的重叠层数应根据具体情况确定，但不应超过四层。

5.4施工中的质量控制措施

（1）当管桩的混凝土强度达到设计强度的70%后方可起吊，吊点应系于设计规定之处，达到100%的才能运输和压桩。如提前吊运，必须采取措施并经验算合格后方可进行。管桩在吊装和搬运时，应把桩扎牢塞紧，防止产生滑动或滚动，必须做到平稳提升，避免撞击和振动。

（2）管桩水平运输时，强度应达到100%，桩机和吊车应配合使用，运输可采用平板拖车，装载时应将管桩摆放稳固，并支撑、绑牢固。垂直运输靠桩机自身作业。

（3）桩机在定位后应将桩机垂直调校在0.5%范围内方可压桩，在压桩过程中要随时测桩身垂直度，若发现偏差过大时应立即停机，调整后再行施压。压桩后的垂直度不应大于1%。

（4）桩上下节必须接直焊牢，上下节桩的中心偏差不应大于 2mm。就位时下节桩须设导向箍以保证上下节接直，如桩节之间间隙较大，应用铁片填实焊牢，结合面之间间隙不得大于2mm。

（5）一根桩原则上应一次压入，中途不得人为停止压桩。压桩应做到随送随压。

（6）测桩应严格按照规范测量，必要时做好测桩记录。

6 安全措施

（1）工人上岗前必需进行安全教育，特种作业要求持证上岗。

（2）设备安装验收后方能使用，在使用过程中必须悬挂安全标志。

（3）吊装作业人员必须遵守“十不准”规定。

（4）上班前必须在桩机各部件及钢丝绳、转动部分加润滑油，各制动部分要灵敏，试机正常后方能施工。

（5）樁机行动时，指挥员应注意地面及空中的情况，要保证桩架的稳定、平衡、垂直移动，保证安全。

（6）重物要有专职指挥，起吊时，吊装范围内严禁站人。

（7）机电设备维修时必须切断电源，停电后方能进行操作。

（8）严禁酒后操作。

（9）所有用电设备必须安装漏电保护装置，保证一机一闸一漏电开关。配电箱和机具采用黄绿双色线进行接零保护。

（10） 配电箱必须具备防雨功能，门锁齐全，出线电缆化，一律架空，不得拖地。

（11）施工现场严禁无关人员进入，现场设立警告牌。

7 环保措施

（1）施工废水经沉淀后定点排放，施工弃渣专人清理，覆盖外运至指定弃渣点。

（2） 施工道路硬化，且洒水除尘，进出车辆均冲洗干净，保证道路整洁。

（3）对易飞扬的细颗散体材料，应库内存放，室外临时露天存放时，必须下垫上盖，严密遮盖防止扬尘。

（4）禁止在施工现场焚烧油毡、橡胶、皮革、树叶、枯草和其他会产生有毒、有害烟尘的恶臭气体的物质。

（5）施工中不能把建筑垃圾随意堆放，在工程竣工后，对临建拆除彻底，保证施工现场不留垃圾和杂土，达到环境优美、清洁。

（6）静压管桩沉桩时，应安排选择好合理时间，场区内施工机械不得空运转，不得带病工作，机械性能不理想的要及时改良，以减少噪声声源。

8 总结

在城市基础设计建设过程中预应力混凝土静压管桩沉桩速度快，有效提高施工效率。压桩过程中一般较少断桩，质量较好，造价经济。预应力混凝土静压管桩施工振动小、噪音小，符合环境保护的要求，更适应城市发展需要，施工现场整洁，压桩工程属于文明施工、环保要求标准高，值得推广应用。

参考文献：

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[2]彭龍超.浅谈PHC管桩静压法施工[J].山西建筑，2010，36（30）.

[3]朱晓艳.建筑中静压预应力管桩施工技术的探析[J].建筑工程技术与设计，2015，（6）.

[4]包继业.静压预应力管桩施工技术在建筑工程施工中的应用[J].科学与财富，2018，（14）：127.

[5]季翠华.静压预应力管桩施工及质量控制[J].工程建设与设计，2011，（1）：99-100，104.

[6]肖祖伟.浅析建筑工程施工中静压预应力管桩的特点与施工技术[J].建筑工程技术与设计，2018，（30）：378.

第一作者：夏兵兵，1984年2月，男，土家族，湖南石门，大学本科，高级工程师，研究方向：水环境治理、水利水电工程。

第二作者：刘伟，1987年12月，男，汉族，湖南长沙，大学本科，中级工程师，研究方向：水环境治理、水利水电工程。

第三作者：吴见，1981年11月，男，土家族，湖南慈利，大学本科，高级工程师，研究方向：水环境治理、水利水电工程。