对静压预制管桩基础结构设计的研究

欧红军

（广宁县建筑设计室，广东 肇庆 526300）

现阶段，人们对房屋建筑工程的需求量与需求质量均有所提升，也推动建筑工程企业与施工技术的迅速发展。为了更好地满足人们的现实需求，预制管桩基施工技术在房屋建筑工程施工中得到广泛应用。该技术中主要使用了预制管桩基构件，因此能够在保证施工质量的基础上大幅缩短施工工期，降低成本消耗。可以说，预制管桩基施工技术在房屋建筑工程中有着极高的应用价值，值得深入探究。本文结合软岩地区某工程中两个预制管桩应用案例，分析基岩软化对桩基承载力的影响，并提出相应的防治措施，供类似工程参考。

1 工程概况

1.1 项目概况

项目拟建建筑采用框架结构，采用桩基础。

1.2 工程地质条件

根据该场地的岩土工程勘察报告，可将该场地地层划分如下：

（1）第①层素填土，主要由黏性土及块状、碎块状泥质粉砂岩、页岩等组成，该层土自重固结尚未完全完成，重型动力触探试验实测击数平均值6.8 击，离散性较大；

（2）第③层粉砂，松散状，标准贯入试验实测击数平均值9.9 击；

（3）第⑥1层全风化泥质粉砂岩，已风化成半岩半土状，遇水易软化、崩解，干钻可钻进；

（4）第⑦1层强风化泥质粉砂岩，层状构造，泥质胶结，节理裂隙很发育，遇水易软化，岩芯多呈块状、碎块状，岩体基本质量等级为Ⅴ级，重型动力触探试验实测击数平均值44.5 击；岩块饱和单轴抗压强度范围值3.43～23.30MPa，平均值9.17MPa，标准值7.95MPa；

（5）第⑧1层中风化泥质粉砂岩，层状构造，泥质胶结，节理裂隙较发育，岩芯多呈柱状、短柱状，锤击声脆，岩体基本质量等级为Ⅴ级；岩块饱和单轴抗压强度范围值7.99～30.30MPa，平均值15.62MPa，标准值13.78MPa。

1.3 场地基岩特点

场地基岩存在明显的软化特性，基岩干燥时，岩基承载力较高，遇水软化后，手易掰断。实验室软化系数约为0.5。场地岩基载荷板试验结果显示，干燥状态下，基岩承载力特征值不小于3000kPa，饱和状态下，基岩承载力特征值为1800kPa。因此，场地基岩的软化系数约0.5～0.6。

1.4 水文地质条件

拟建场地的地下水主要是赋存于第①层素填土及第③层粉砂中的潜水，稳定水位埋深1.40～5.60m，无承压性。地下水主要受大气降水下渗及相邻含水层侧向渗透补给，以蒸发和侧向渗透的方式排泄，水量受季节影响较大。

2 桩基设计方案

限于篇幅，本文主要研究库房和综合楼桩基的方案设计。

2.1 库房桩基设计方案

库房为门式刚架，单柱竖向荷载标准值为1600kN，拟采用PHC400AB95 预制管桩，根据试桩的单桩竖向抗压承载力特征值，设计两桩或三桩承台。桩长按照进入⑦1层强风化泥质粉砂岩不少于2m 进行控制，预计桩长9m。

2.2 综合楼桩基设计方案

综合楼为二层框架结构，单柱竖向荷载标准值为5000kN，拟采用PHC600AB130 预制管桩，单桩竖向抗压承载力不小于1300kN，拟设计四桩承台。桩长按照进入⑦1层强风化泥质粉砂岩不少于2m 进行控制，预计桩长8～12m。

2.3 施工工艺与质量标准

基线放样→桩位放样→试桩→吊桩定位→对位插桩→打桩→接桩→继续施打→收锤成桩

2.3.1 桩基施工

静压管桩施工顺序具体如下：测量放线→探桩排障→放线定位→桩尖就位、对中→吊桩插桩→桩身对中调直→静压沉桩→接桩→再压桩→送桩。在此过程中，需要重点落实的内容如下：保证桩机从一个方向开始运行，并顺序施压；开动压桩油缸将桩压入土中0.5m 左右，同时保证桩双向垂直度低于0.5%；在第一段桩压入土后且露在地面上的长度为800mm 时，接上另一段桩展开静压；接桩前，必须保证预埋件、接头处的干净整洁，不得存在锈蚀或杂物；参考设计单桩的极限荷载值进行按桩试验，以该数值复压至少3 次，且每次稳压持续时间保证在3～5s，完成稳压贯入度的记录，以此到达审核静压管桩施工质量的效果。

在此环节中，为了保证施工质量，需要对预制管桩的偏差值进行严格控制，具体有：保证桩位释放的误差值不高于30mm，桩的垂直度偏差不高于桩长的0.5%；将上下桩中心线的偏差值稳定在5mm 以内；在桩台下桩数为1～3 根的情况下，预制管桩的允许偏差值为100mm；在桩台下桩数为4～16 根的情况下，预制周边桩的允许偏差值为100mm，中间桩的允许偏差值为直径的桩直径的1/3；在桩台下桩数在16 根以上的情况下，预制周边桩的允许偏差值为桩直径的1/3，中间桩的允许偏差值为直径的桩直径的1/2。

2.3.2 桩接头焊接

本次施工中主要使用焊接的方式对桩连接接头进行处理。在此过程中，应当重点关注的操作如下：在进行桩接头焊接时，要使用二氧化碳等惰性气体对焊接位置展开保护；接桩操作时，保证下桩露出地面0.8m，且接头处干净；利用吊线确保上下桩的桩身均呈顺直的状态，并控制连接位置的错位不高于2mm；展开两次焊接，可以由两名焊接人员实施对称焊接，保证焊缝的饱满与连续；完成焊接后需要落实隐蔽检查，检查合格后对焊缝展开持续8min 的自然冷却，其后可继续进行沉桩。

2.3.3 压桩

首先维护桩机基础的稳定，确定实际压桩阶段桩机的送桩器、导向压桩架与桩身保持在同一中心线，定位锤击，过程采用双向经纬仪对桩身的垂直度展开校正，将仪器放置于距离桩机20m 的位置。在第一段桩下压的过程中，保证垂直度偏差低于0.5%，一旦发现垂直超标的问题应第一时间进行调整，并重新展开压桩操作。

2.3.4 收锤验收

为了保证房屋建筑工程中预制管桩基施工的高质量，需要制定收桩标准，并依照此标准对实际施工质量展开检验。在本次工程中，φ400 桩的终压值分别为2800、2360、2200kN；φ500 桩的终压值为4000kN；针对入土深度在11m 及以上的桩，应当落实至少3 次复压，且稳压的力度高于终压力、时间持续3～5s。

2.3.5 引孔施工

相比其他方法，螺旋钻干作业法在预制管桩基的引孔施工中有着更高的应用优势，控制引孔垂直度的偏差低于0.5%；保证引孔施工与压桩施工连续展开，两者的间隔时间不得高于12h，若是施工现场的土地为软土地基，则两者的间隔时长不得高于3h；若发现引孔中存在积水，则可以使用开口型桩尖；在密集桩、地基为饱和淤泥、土质为黏性土或淤泥质土时，需要加设袋装砂井，实现对超孔压的降低。

2.3.6 旧桩基处理

在展开预制管桩基施工中，施工现场存在旧桩的现象较为常见，为了保证施工质量，相关人员必须要对旧桩基进行妥善处理。此时，可以使用pc200 炮机对旧桩基展开破除操作，并在完成破除后及时清理现场。在利用现场旧桩基前，应在破除承台后结合施工现场实际情况展开截桩操作，并妥善处理桩顶构造。

2.4 质量控制措施

2.4.1 压桩垂直度保证措施

①维护桩机基础的稳定，保证在实际压桩阶段桩机的送桩器、导向压桩架与桩身保持在同一中心线位置；②依托双向经纬仪对桩身的垂直度展开校正，将仪器放置于距离桩机20m 的位置。在第一段桩下压的过程中，保证垂直度偏差低于0.5%，一旦发现垂直超标的问题应落实第一时间的调整，并重新展开压桩操作；③对桩顶的平整度进行严格检查，确保缓冲垫的薄厚始终均匀；④使管桩的轴心始终受压，一旦发现偏移必须及时调整。

2.4.2 成桩质量注意事项

在实际的预制管桩基施工中，需要重点落实的质量控制措施如下：将桩位施放误差稳定在30mm 以下；控制上下桩中心线偏差不高于5mm，节点弯曲高度不高于20mm 且不高于桩长的0.1%；对于最后一段桩，应使其高出设计桩顶标高至少1.5 倍桩直径，为后续截桩操作的顺利展开提供支持；完成收桩后，必须第一时间落实封底操作，防止水进入其中浸泡岩层，导致施工质量下降。

3 结论

本文结合软岩地区某工程中两个预制管桩应用案例，分析基岩软化对预制管桩单桩竖向抗压承载力的影响。现阶段，预制管桩基施工技术在房屋建筑工程施工中得到广泛应用，其能够达到在保证施工质量的基础上大幅缩短施工工期，因此有极高的应用价值。在明确预制管桩基施工规范的前提下，通过施工机械的合理选择、施工准备工作的完善落实、施工顺序与施工计划的确定、桩基施工、桩连接接头处理、引孔施工、旧桩基处理与质量控制，并着重关注桩身断裂、桩顶破碎、接桩部位开裂的控制，提高预制管桩基施工的技术水平，以及房屋建筑工程的整体施工质量，推动相关行业产业的升级。