高强预应力管桩施工技术在建筑工程中的应用

巴明伟 赵新兵

（中建七局安装工程有限公司，河南 郑州 450000；商丘市日月新城投资开发有限公司，河南 商丘 476000）

高强预应力混凝土管桩，具有规格化生产、成桩质量高、施工周期短、现场噪声及环境污染小等特点，在建筑工程中得到了十分广泛地使用[1]。在实际应用中，高强度预应力管桩施工的不同环节必须合理控制其不同施工工艺，才能发挥其在建筑工程中的作用。

1 高强预应力管桩概述

预应力管桩是使用预应力工艺和离心成型法构成的空心混凝土构件，在建筑工程施工中，对解决地基问题有着良好的效果。高强预应力管桩的混凝土强度不低于C80，具有极高的承载力，更易打入密实沙化层和强化风层中，拥有比沉管灌注桩更强的承载力，有利于节约施工周期和提升施工效率。

2 静力压入法施工

2.1 施工原理

静力压入法施工包括两种压桩方法，分别是顶压式和抱压式。顶压式利用桩机的自重来平衡桩体沉桩过程中存在的阻力，并且从桩顶提供下压力，推动桩身的沉降，随着静压力高于桩体入土的阻力，桩柱就会沿着入土方向下降，沉入土壤中形成桩[2]。抱压式通过液压系统来控制夹具，然后夹住桩身之后向下施压，桩体的下压力超过阻力之后，桩身就会开始下沉。

2.2 施工流程和控制要点

采用静压入法施工时，需要先对桩做好定位工作，之后控制压桩机到位，进行吊装、对中控制，然后进行压桩。很多工程中，由于桩体较长，因此不会仅有一节，而是会采用多节的形式进行施工，所以还需要经过焊接等工序，以保证对桩体总体质量的控制效果，见表1。

表+ 施工流程和控制要点

2.2.1 测量放线

施工中，首先需要做好测量放线控制工作。根据设计图纸做好计算，对水准点和控制点进行校对，并在图纸上做好标记[3]。按照控制网的位置计算出每根桩的坐标，确定桩位。桩机就位后，做好桩位复核。

2.2.2 桩机选择和对中

压桩机的选择应该结合现场的实际情况，在桩机就位之后先选择调平机台，并复核桩位，做好对中。压桩工作中，使用吊锤和经纬仪来对两个方向进行控制，做好桩体垂直度的监控工作，控制其垂直度偏差在0.5mm，以及保证桩尖的偏差在20mm以内。

2.2.3 压桩

压桩过程中既要减少挤土效应，避免桩位偏离，也要做好压力、入土深度的检查和记录工作[4]。如果发现压力突然上升或者下降，应停止压桩，结合地质信息分析目前存在的问题，查明当前是否存在断桩情况。其次，如果压桩的过程中发现桩身偏移，就要停止施压，在采取相应措施之后继续进行压桩工作。

3 锤击法施工

3.1 施工原理

锤击法就是通过锤击将桩体打入到地下，锤击法就是俗称的打桩，在打桩的过程中，会使用桩锤的冲击动能。在使用锤击法时，会经过定位放线、放桩尖、桩管起吊、试击等步骤。

3.2 锤击法的施工要点

3.2.1 放线和桩机就位

施工前根据轴线放出桩位线，使用短木桩或钢筋做好定位，使用白灰进行标记[5]。打桩区附近要设置至少两个水准点。做好桩基的轴线和标高复核工作，绘制桩位平面布置图。确定桩基的行走路线，桩机就位后，平移桩架，控制导杆中心线和打桩的方向保持一致，确保桩位准确。

3.2.2 打桩

确定打桩的先后顺序，根据基础标高采用先深后浅的方式进行施打。施打参数还要考虑桩位和周围建筑物之间的距离，一般采用先远后近的方式[6]。在打桩的过程中，应该先用短落距轻打，桩体入土1m~2m之后，再以全距离进行施打。

3.2.3 截桩

完成打桩之后，要将桩头以及不能打入的桩身截掉，保证桩顶满足设计高程要求。截桩时应该使用专用的锯桩器，避免使用大锤横向敲击截桩，或者强行扳拉的截桩方法，以保证截桩后桩体依然有较高的质量。

4 工程施工案例

4.1 工程概况

某建筑工程为九层框架结构，共32.5m高，地质土层淤泥层较厚，采用高强预应力管桩，桩径为550mm，壁厚100mm，采用锤击法进行施工，管桩的混凝土强度为C80。每根管桩的承载力为700kN，平均有效桩长为27m，总共使用214根管桩。

4.2 施工准备

4.2.1 桩锤和桩架的选择

本工程使用的桩架为D308S履带行走桩架，该桩架的特点在于移动和行走比较灵活，因此在现场使用比较简单。

在桩锤的选择中，综合分析桩锤在尺寸、形状、入土长度的影响，并且要保证能够利用桩锤使管桩克服阻力，因此桩锤必须提供比较大的夯击力。桩侧的摩擦力和桩尖的阻力是影响灌入的主要因素。

4.2.2 施工方案的完善

为了保证施工方案的完善性，确定打桩顺序时需要考虑很多不同方面因素的影响，包括打桩位置的地质状况、施工现场的整体情况等。因此桩位的测点需要严格按照桩基的施工图进行。施工过程中，需要对吊点的位置进行合理布置，对方管桩也要做好避免出现震动或者碰撞的情况，可以在下面专门放置木垫来限制管桩的移动。

严格控制管桩成型制造到打桩施工的间隔，保证混凝土的强度能满足施工设计要求。如果现场需要堆放管桩，必须要坚持先进场先使用的原则，避免管桩在现场存放过长时间影响管桩质量和强度，也能保证科学的管理流程，提升打桩工作的秩序性。

4.3 施工流程

4.3.1 试桩施工

施工之前进行静载荷抗压试验，使用锚桩横梁作为反力装置，以及两台千斤顶。实验中使用了锚桩和试桩，第一根试桩的静荷载力为6200kN，符合7级标准要求，沉降量在1h后增大，标准为16.7mm/h，直到地基被破坏后停止。第二根试桩荷载力是5000kN，符合9级标准要求，沉降量在45min之后加大，标准为15.2mm/h，加载到地基受到破坏。第三根为4000kN，稳定后到增加4500kN。经过试桩，确定满足施工要求，方可进行后续施工。

4.3.2 测量施工

施工之前需要做好测量工作，先进行场地清理，清除场地中的杂物，然后确定场地平整之后的标高，以及准备好测量器具和施工设备。同时完成对中线的测量和控制桩的测量工作，在测量放线工作完成后进行技术交底。

4.3.3 打桩机的安置

移动打桩机之前，需要做好对现场尤其是对移动路线的勘查，以便可以确定桩基移动的安全性。对于钻杆和地面的角度，应该使用吊锤进行测量，并且将误差控制在1%，在桩机的长度标定好之后，再根据设计进行工程的施工工作。

4.3.4 下节桩的起吊和压桩施工

在桩机就位之后就要进行起吊工作，管桩起吊之后要对桩外壁的标记进行准确处理。使用了两条线锤来控制垂直度，并以90°的标准控制夹角。对于管桩压入的开始阶段，应该避免和地下障碍物碰撞，所以一都使用低速压入的方式。压桩过程中，应该观察压桩力的情况，保证桩体可以顺利沉降。施工过程中，应该控制上节管桩垂直度误差在0.15以内，所以需要严格控制桩锤、桩帽、送桩器的位置，保证处在一条直线上，做好沉桩施工中桩身垂直度的观察，控制误差始终在1%以内。如果硬土中有桩尖插入，那么不能强行进行施工，而且施工过程中一旦出现桩身损坏的情况，要马上停止施工[7]。

4.3.5 上节桩施工控制

本工程的上节桩施工中，管桩的桩头需要多出地面长度0.5m~1.0m，并且施工过程中应该控制下节桩保持完成。桩身起吊之后，上节桩必须和下节桩的中心对准，而且要矫正垂直度，以及避免出现扣缝问题。对于下节桩桩头位置还要设置导向箍，方便对上节桩的施工，而且要控制上下节的错位在2mm以内。

4.3.6 焊接施工

焊接之前要对桩头的位置进行检查，以及对上下端板的表面做好清理工作，施工时可以使用铁刷子。在上下节固定之后，可以移除导向箍，然后采取分层的方法开展焊接工作。本工程使用了手工焊接的方法，焊接的数量为3层，焊接接头自然冷却之后再进行后续的工作。

5 结语

使用高强预应力管桩施工时，需要根据现场情况做好施工技术的选择，并且在桩体沉降的过程中，做好对垂直度的检测和控制，保证压入的角度和精度。另外，不能忽视施工之前的准备工作，做好现场勘查和设备准备，保证施工的顺利进行。