PHC桩基础在姜结石土层的应用研究

汪道生

（江苏建咨工程咨询有限公司，江苏南京 210003）

0 引言

随着建筑行业新科技、新材料、新工艺的不断应用，PHC高强度预应力管桩经过不断实践和改进，以其优异的使用功能、成熟的生产工艺、稳定的质量、经济合理的施工成本、对周围环境影响较小等特点在现代土木工程建设中得到广泛应用[1]。为更好地控制PHC管桩基础在姜结石土层的施工质量和安全，本文结合工程实际，对施工程序和安全质量控制进行研究。

1 姜结石土层PHC静压管桩施工前质量控制要点

1.1 姜结石土层及施工难点分析

该项目北侧温州路红线距离基坑1.2～4.3m，西侧希望大道红线距离基坑0.7～4.3m，南侧及东侧均为河道，红线距离基坑2.2～3.6m。根据地质勘察单位的勘察报告，按其沉积环境、成因类型以及岩土的工程地质性质，自上而下分为7个工程地质层：1层杂填土，以粘性土夹碎石为主，下部主要为松软状粉质黏土，层厚为0.80～10.20m，层底标高为-3.10～2.45m，全场分布；2层粉土夹粉质黏土呈软塑～可塑状态，层厚为0.60～3.30m，层底标高为-2.45～1.13m，全场大部分地段均有分布；3层淤泥质粉质黏土含少量有机质，压缩性高，属正常固结土，层厚为1.30～6.50m，层底标高为-5.72～-1.90m，全场大部分地段均有分布；4层粉质黏土夹粉土呈可塑～软塑状态，粉土呈稍密状态，层厚为1.50～6.20m，层底标高为-8.07～-6.49m，全场分布。5～7层粉质黏土呈硬塑～可塑状态，局部夹薄层为粉土或粉砂[2]，层厚为2.80～6.10m，层底标高为-11.98～-10.43m，全场分布，其中，第7层夹有厚度约为0.4～0.8m的姜结石。

1#、2#、4#主楼桩基础进入7层粉质黏土持力层8～10m不等，PHC桩基需要穿过姜结石层，到达设计要求的持力层。因姜结层分布不均匀，没有规律，管桩在下沉过程中遇到姜结层时，桩身会因抱压力受力不均匀导致管桩倾斜，上下管桩错位无法完成对接，桩位偏差超过规范要求无法继续沉桩，造成施工进度慢，施工成本高。成片坚硬的姜结石会增加沉桩过程的反作用力，随着摩擦力的增大，不但会破坏夹具，还会挤碎桩体，甚至折断管桩，对施工机械和作业人员的安全也带来了隐患。

1.2 施工机械选用及压桩施工顺序

结合现场实际情况，选用的ZYC-800B新天和全液压抱压式静压桩机，最大压桩力800tf，最快压桩速度6.5m/min，适用桩型直径300～800mm，最大起吊16t，有效吊桩长度15m，一次压桩行程2m，主机183t±3t，可加水48t，配重铁569t，总重800t。在使用地质环境、移机方式、压桩速度、桩机最大重量、随车吊机最大吊装能力均满足施工要求的基础上，该桩机采用了可快速转换耐磨环形多浮点自适应长片夹具，在保证夹桩时桩身侧压应力较小的情况下，更能可靠地控制桩的垂直度。该桩机自带的全天候高精度GPS应用程序，也对后期寻找和校核桩位起到了很大作用。

考虑到场地狭长，压桩时会产生挤土效应[3]，宜从一端中间向另一端平行、左右对称进行跳桩静压沉桩，在临近正常通行的道路和临河道侧开挖0.5m应力释放沟，同时探明沟槽的管道线缆，做好维护工作，确保相邻管桩有7天的土体应力释放时间，防止形成排桩推挤、倾斜现象。

1.3 施工控制点复测控制要点

首次使用时，必须复测设计单位移交的坐标控制点、水准高程点数据的准确度和精度。场地内不建议引入坐标控制点，如需引入时，必须加固、保护控制点。高程控制时，必须使用水准仪一桩一测，不允许将高程点引到围墙上来控制桩位标高，这样无法达到精确度。施工桩位放样出现异常时，每月重新复测坐标控制点及高程水准点。

1.4 预应力管桩改良及进场质量控制

根据姜结层土质特点，该项目采用PHC500-A-100-35m（12+12+11）管桩。结合管桩供应单位生产能力，在首桩底部增加材质、厚度同端板一致，长度不小于0.5m金字塔形状的钢穿甲，钢穿甲四周帮焊锯齿形切刀，在压桩过程中帮助切开坚硬的土体，减小摩阻力，辅助管桩下沉。钢穿甲的法兰盘与管桩端板在使用前用高强度螺栓连接，使用力矩扳手逐个检查螺栓力矩，法兰盘和端板四周电弧加固满焊。

逐根检查进场管桩的质量，要求表面光滑，颜色均匀，蜂窝面积小于总面积的0.5%。桩体破损深度≤5mm，每处面积≤5000mm2，修补后不允许漏筋。不得出现环向和纵向裂纹，但龟裂、水纹、内壁浮浆裂纹除外。桩套箍凹陷≤10mm，端头混凝土不允许高于端板，桩套箍端板不允许脱落，桩套箍与桩身不允许出现空洞和蜂窝。桩身合缝漏浆深度≤5mm，每处漏浆长度≤300mm，累计长度≤桩长的10%，或对称漏浆的搭接长度≤100mm，且需要修补。桩帽的端板和套箍的完整性和平整性，很大程度上决定了接桩后的垂直度和焊缝饱满程度，同时，端板接触面不紧密贴合，也会因受力不均匀破坏桩帽，甚至压碎桩头混凝土。管内离心灰浆厚度超过5cm，会影响后期填芯钢筋笼安放的高度和垂直度，内表面混凝土不允许塌落。

进场管桩强度必须达设计值的100%，因管桩较长，管桩进入施工现场时，根据施工规划合理分散存放在坚实、平整的场地上，松软地基和多次周转会导致管桩出现裂缝或折断。确实需要移桩时，严禁使用挖掘机推、挤、拔、拖拽等方式移动管桩。

2 姜结石土层PHC静压管桩施工过程中质量控制要点

2.1 压桩

根据施工安排，提前使用全站仪完成桩位放样，用白石灰标记后，插入短钢筋或专用小彩旗，短钢筋或小彩旗外露高度不超过15cm，且不能低于5cm，严禁使用电焊条或竹片标记桩位。静压桩机在移机过程中，可以利用机载高精度GPS和全站仪相互配合，进行桩位放样和核对。桩机就位后，测量人员配合驾驶员桩机进行微调，确定桩位。首桩就位后，对中、调直，使桩身、导向架、夹具与压板装置的中心线与机载GPS十字线、施工放样地面标记重合，桩身垂直度≤0.3%、桩位偏差≤50mm。不允许桩机带桩大幅度调整，防止折断管桩，损坏设备。为防止沉桩过程中夹具破坏桩体，沉桩夹具抱压力不大于6.7MPa。为顺利穿透姜结层，静压桩机自重加配重不小于420t，最大压桩行程不能大于2m。当出现压桩力瞬间上升、沉桩困难时，暂停压桩，调整夹具高度后，进行复压，压桩过程中不允许桩机进行横向、纵向移动。

2.2 接桩

当下段桩顶距地面0.5～1m左右时[4]，暂停沉桩，实施接桩，接桩定位前，检查桩体是否完整、有无缺陷，两端板应清洁干净，无松动变形，抱箍无开焊松脱，预应力钢筋锚孔无回缩。接桩电焊应分两层对称进行，每层施焊完成，应清除焊渣、质量检查后再施焊下一层，焊缝应连续饱满、无气泡、无焊瘤，自然冷却≥6min后方允许继续下沉。接桩上下段的中心线偏差不大于2mm，节点弯曲矢高不大于桩段的0.1%。

2.3 送桩

桩基施工必须连续进行，一次性施工到位，送桩器高程控制标识要清晰醒目，水准仪在每次使用之前必须检查水平和离地高程。在最后的送桩过程中，高程测量人员需要和桩机驾驶员密切配合，及时传递信息，确保桩顶标高控制在±50mm范围之内。根据设计要求，最大送桩轴心压桩力不小于4200kN，且不大于4500kN，不允许使用混凝土管桩充当送桩器，对管桩形成实体破坏[5]。

3 PHC静压管桩施工后注意要点

每根管桩静压到设计高程后，及时对管桩口部进行覆盖，并做醒目标识，防止基坑开挖时，挖土机破坏桩头，无法完成静载实验，造成人员跌落、磕碰等。

4 施工过程安全质量控制

吊车、桩机驾驶人员、电焊工、电工、信号丝索工、测量人员必须持证上岗。在桩机行走的线路上，预铺设宽度不小于6m、长度不小于15m的钢板，确保桩机就位平衡、稳定，行走安全。桩机供电线缆严格执行二级用电、三级保护，严禁浸泡在积水里，接头采取有效防水、防漏电保护措施，必须沿围挡周边规范敷设。线缆要留有一定的移动富余量，防止线缆被桩机拖地拉拽破坏。机上线缆规范排布，防止卷入桩机滑靴内，出现安全事故。严禁吊车超重、超范围挂桩，严禁吊车挂桩后大角度旋转。

5 结语

在城市内采用静压法施工桩基础，得益于它对环境保护、噪声控制的优势，但复杂的地质环境也会限制施工进度和施工质量，安全问题也会时常发生。本文结合浙江长兴某在建项目实际施工监理工作开展情况，对PHC管桩桩基础在富含姜结石特殊土层施工过程中的质量、安全控制要点进行研究。要求工程建设者在遇到不同的地质条件时，需要调整思路，寻找技术难题的突破点，有针对性地进行改进，同样，也要认真学习设计图纸和规范要求，不断总结和探索更能保证施工质量、更符合实际的施工方法。