PHC桩成桩质量控制要点分析

蔡美拱

随着施工技术的进步静压高强预应力管桩（PHC）在建筑工程中得到广泛应用，主要优势在于单桩承载力大、质量可靠、施工期间噪声小、振动小，有助于控制工程造价。当前可作为土层填充物结合静压高强预应力管桩技术大幅提升施工效率，因此，在实际施工中要明确施工流程做到规范施工，由此为后续工程建设打下坚实基础。本文从静压高强预应力管桩施工主要内容入手，讨论PHC 桩成桩施工质量控制要点，最后提出施工质量控制重难点，希望对相关研究带来参考。

一、项目介绍

下湖安置型商品房2 期工程B07 地块桩机地下室和上部主体工程，位于仙岳路和金边路交叉口，本工程面积为160850m2，地上建筑面积116850m2，地下建筑面积44000m2，包括地上32 层，地下2 层，主要用于住宅、商业、生鲜超市、停车库和人防工程，工程承包范围包括桩机工程、土石方工程、基坑降排水工程、地下室和上部主体工程、建筑工程、室外土建工程，施工期间应用了静压高强预应力管桩施工技术，经验收达到质量控制要求。

二、静压高强预应力管桩施工主要内容

1.进场控制

考虑到进场验收的管理难点问题，监管人员对管桩机械能了全面质量分析，运往现场的管桩强度要求达到设计值100%，比如：进场时对产品外观、外形尺寸进行检查，比如：外观要求无蜂窝、露筋，并且桩顶处无裂缝，外形上桩径和管壁厚度误差在5mm 之内，桩尖中心线不超过2mm，桩顶弯曲＜1/1000 桩长，桩身有制造日期、管桩编号的标记（如表1）。操作期间避免了碰撞，压桩前期进行了第2 次检查。

表1 PHC管桩规格及性能参数

2.压桩顺序

应用静压高强预应力管桩施工技术期间要重视管桩顺序，首先要考虑压桩基础效应，先处理管桩较多的地面，之后对不同深度的桩机加以处理，原则上做到先大后小、先深后浅，并且做到就近处理，由此避免桩机行走扰动土层影响施工质量。

3.工艺流程

静压高强预应力管桩施工技术应用期间必须严格控制工艺流程，具体如下，首先需要管桩测量定位，然后桩机就位，之后中心对齐，后续开展桩间焊接压桩、送桩等工作。挤土效应也是处理重点，为了避免挤土效应对施工造成影响，然后合理选择压桩顺序，从中间向外侧压桩处理，群桩施工期间可使用小型反铲开挖设备。通常静压高强度预应力混凝土管桩施工要控制桩压值，每隔1min 重新计算桩压值，下压期间长度14m 之内的管桩要进行2—3 次稳压操作，结合不同施工条件增加连续复压的次数，由此把控桩压值，出现压力值突然下降、桩身混凝土剥落等问题停止施工并且商讨技术优化方案。施工前期要科学规划沉桩路线，通常采取单向行进方式，从中间向四周推进，由此挤土进入紧密区时自由向外扩张，避免地表土升高导致桩身倾斜。测放桩位期间根据设计桩位平面图和规划部门提供的控制点标记延伸点，在轴线点上依次测放，桩位偏差不得超过10mm，现场指挥人员要结合标识位置就位桩机。测量人员利用两台经纬仪以及钢卷尺重新核实，吊桩落位期间要求调车处于桩位后方，使用吊车起吊下节桩送入加持气孔，然后对准并调节垂直度，误差不得超过0.5%，桩位偏差不得超过10mm，吊桩之后进行压桩处理，要求再次核实垂直度，并且仔细观察吊线锤变化，控制桩身倾斜度，之后技术人员对照地质勘查报告，关注压桩力在不同地层的变化情况，要求压桩连续进行，如果停止作业会导致土体摩擦力加大，影响压桩。接桩时使用高端板焊接，桩身下沉到地面0.8m 的位置对上节桩起吊，然后对桩中心线调节，端板错位偏差控制在2mm 之内，焊接前旗期对下端板表面的油污清理，然后对称施工，确保焊缝连续饱满，不存在漏焊、虚焊等缺陷，焊接之后自然冷却至少8min，送桩期间要确保桩身桩中心线和送桩器中心线一致，并且严格控制中压力值。为避免建筑基坑土方超挖加大施工难度，要求送桩深度控制在8m 之内，桩压标准必须执行双控要求，也就是控制桩压力以及桩端进入持力层的深度，压力桩达到压力标准是连续，下压2—3 次稳定5—10s。

4.施工准备

其一，场地要求。下湖项目要求现场地面坡度不超过1%，地面耐力达到140 兆帕，桩机运作上坡期间坡度在10%之内，场地中存在的混凝土地坪以及建筑物杂物要及时清除，由此为桩机运行提供良好环境，与此同时桩机运行期间中心距离和周边建筑物距离至少达到5m，由此降低桩机运行对原有建筑物的影响；其二，管桩堆放。管桩吊桩时采用两支点法，装卸起吊时要平移，并且管桩最下层按两支点法设置垫木，管径400mm 可堆放3 层，管径500 和600mm 可堆放3 层，按管桩的不同规格、型号分别堆放，并且要求堆放场地平整，周边设置防滑和防滚措施，避免震动以及人为走动导致管桩移动；其三，管桩测量定位，调平桩机后对桩备中心定位，总线控制点引出6—8m 的测量控制网络，并且桩位测量差距值在10mm 之内，群桩距离控制在20mm 之内；其四，人员配备。静压高强预应力管桩施工技术应用过程中，桩机司机、吊车司机、电焊工、电工都需要持证上岗，并且安排现场监管人员；其五，材料和设备准备。施工现场要配备水准仪、经纬仪、钢卷尺等测量仪器。

5.技术规定

结合地质勘查报告发现下湖项目施工区域存在局部持力层，其中有效桩长区域不超过8m，选择植入法工艺施工。施工期间选择旋挖成孔直桩方法，成孔直径为700mm，成孔后桩长达到10m，以压桩力控制为主，并且桩端持力层进行分化达到1m，外芯填充料为C25细石混凝土，灌注量为0.6L，坍落度为180—220mm，植入法主要采取定位桩、旋挖成孔、下导管、清孔、灌注填充料等流程，之后进行成孔和灌浆施工，确保整个施工过程连续。灌浆之后及时植入并且灌浆间隔不超过3h，结合地质勘查报告发现个别孔位的沙层较厚，如果现场施工穿过粗沙层存在难度需要配合引孔的方法。本工程选择螺旋钻杆作业法，并且引孔垂直度偏差控制在0.5%之内，引孔作业连续进行，间隔作业时间在12h 之内完成，个别孔位表层含有填块石施工前期仔细进行地勘报告分析，使用机械挖除硬质杂物。

6.桩机和管桩就位

把桩机移到压桩的位置，桩机调平，然后使夹持器中心和桩备中心对应，并且用桩机上的吊车将就近管桩吊起管桩插入桩机夹持箱内部，之后司机打开夹持箱夹口指挥吊车缓慢将管桩放入夹持箱内部，在管桩下方与地面10cm 位置暂停，利用夹管器夹紧管桩，要求压力不超过5 兆帕，并且根据安装要求逐渐加大压力管桩，操作期间使用钢筋制作成500mm 的模具，并放置在地面，让管桩中心和模具周边对齐，然后管桩提起部分高度焊接桩尖部位。

7.压桩处理

其一，在第1 节桩的压制中要求严格控制垂直度，下压期间结合桩机水平仪调整桩的位置，并且在桩机正面以及侧面设置经纬线和吊线锤，桩体垂直偏差不得超过0.15%，如果桩身垂直度偏差较大需要及时将插入部分拔出重新下压，由此最大限度地确保第1 节桩压精确。下压期间尽量一次性完成，并且短时间操作，避免其他因素导致压桩偏差；其二，调节管节长度。接桩期间中间位置要合理调整，管桩接头数量不超过4 个，并且同一台桩接头位置错开，避免同一水平位置导致接桩压力集中；其三，做好现场测量工作。压桩期间要及时完成测量工作，包括水平面测量、垂直面测量，保证测量的精确性；其四，停止作业。在接桩过程中会出现特殊情况，由此停止作业，比如：压力值下降或者是沉降量增加，导致桩身倾倒和跑位，以上问题出现时必须及时停止压桩，做到具体问题具体分析。

8.接桩处理

下湖项目施工期间接桩位置使用二氧化碳气体保护焊接，将二氧化碳气体设置在电弧周边，形成局部保护层，由此避免有害气体进入，保证焊接质量，二氧化碳浓度必须超过99%，并且焊接期间做好防风工作。要点如下：其一，管桩前处理。管桩需要延长或者延伸时入土部分的桩断，桩头要超过地面50—100cm，便于后续接桩焊接，上下桩断要保持顺直，并且误差控制在2mm 之内，管桩对接前期清理上下管桩表面，保证保护层清洁，露出金属光泽；其二，焊丝选择。通常管桩接桩口为U 型破口，主要选用 GM-56 型焊丝或者 GM-215 焊丝，焊接期间需要在窗口外侧对称设置4—6 个焊点，然后逐步分层焊接，要求焊接至少3 层，焊接下一层时需要对上一层的焊渣及时清理；其三，缩减焊接时间。接桩处理过程中焊接完成的桩接头需要自然冷却，由此进行压桩操作，自然冷却时间应超过8min，避免使用冷水，冷却处理桩机冷却时间过长会导致焊接点断裂，严重影响接桩质量；其四，第一节管桩起吊就位插入地面的垂直度偏差不得大于0.5%，从正面、侧面按90 度方向架设经纬仪监测下桩垂直度，严禁移动桩机纠偏；其五，管桩接长时在桩头高出地面0.5-1m 进行；其五，接桩时上下节桩保持顺直，错位偏差不超过2mm；其六，对接时清理干净接驳面和坡口，如果桩节间隙较大用铁片填实焊牢。

三、静压高强预应力管桩施工常见问题及预防措施

静压高强预应力管桩技术可靠，不过在实际应用中依旧会受到人员、材料、设备和技术因素的影响，难以保证工程质量，由此出现桩身断裂、桩头打爆、接头松脱挤土效应。研究发现，主要问题如下：

桩身断裂的主要因素如下：其一是遇到地下障碍物，比如：施工期间未能严格根据地质勘查报告进行探桩，桩身承受抗弯强度超过混凝土抗弯强度，导致桩身断裂；其二，管桩养护时间不足，未达到设计强度；其三，外观质量存在缺陷，尺寸出现偏差；其四，管桩起吊运输和堆放期间操作不当，导致桩身受到破坏。此外，在接桩处理过程中接头偏位两节桩未处于同一直线，由此出现折弯情况。为避免上述问题出现施工期间必须严格按照地质勘察报告进行，对存在障碍物的区域探桩处理，确保施工范围内不存在障碍物，压桩力不超过设计值。与此同时要对进厂管桩质量进行验收，管桩养护时间至少达到一天，直到满足设计强度才能沉桩处理，使用管桩前期还要加强质量检查，而管桩的起吊、运输和堆放同样做到轻拿轻放，根据规格长度类型合理堆放，做好防滑、防滚等措施，接桩期间要求接头偏差控制在2mm 之内。

接头松脱主要原因如下：其一，焊接期间未能保证焊接质量；其二，接桩期间接头出现偏移，不处于同一直线，由此出现弯折的情况，导致压桩期间由于局部应力破坏连接。施工第28 天监测单位抽查现场的静载和接头情况，发现存在桩头焊接处松散、开裂情况，基础土方开挖之后也发现接头焊接部位存在松脱开裂，因此，总包单位向设计单位咨询分析接桩焊接期间存在的质量问题，从基本工序施工操作、监管确认到规范验收进行全面管理，不过接桩焊接每个细节进行全程旁站跟踪难度较大，为此针对接桩焊接环节制定处理措施，其中包括桩端头卡槽接口焊接以及桩端头承插接口连接处理。为防止以上问题要求接桩前期彻底清理接头位置的油污和杂物，并且焊接过程中严格按照设计规范施工，采取分层焊接的方法，焊接过程中保持连续。焊接时先对称点焊4-6 点，再由两个焊工对称施焊，焊接层数不得少于2 层，第一层用中3.2mm焊条打底，第二层用粗4mm 或5mm 焊条，内层清理干净后施焊外层，电焊厚度应高出坡口1mm，焊缝应饱满、连续，并且无气孔、裂缝。如果现场有风设置防风措施，焊接之后冷却5min，然后沉桩处理，接桩过程中误差控制在2mm 之内，并且要求施工前期做好场地平整工作。

桩位偏移及上浮主要原因如下：施工期间周边的管桩出现横向位移或者上浮和膨胀土及土效应明显有关，在四周建筑物较为密集的情况下更为明显，主要原因在于焊接期间未能控制垂直度，并且压桩顺序存在不合理情况，连续压入的桩数量偏多。为了预防以上问题要求施工期间仔细检查管材的外观，单桩弯曲度不能超过规范要求，并且接桩处理时要对垂直度偏差加以控制，确保上下两节桩处于同一轴线，按照相关规范焊接，压桩处理过程中不能同时开挖基坑，而是在全部管桩施工后开挖。此外，需要控制压桩顺序，合理调整桩终压力值，并且扩大监测范围。

四、结论

综上所述，本文分析了静压高强预应力管桩施工主要内容，其中包括进场控制、压桩顺序、工艺流程、施工准备、技术规定、桩机和管桩就位、压桩处理、接桩处理等内容，对生产具有一定的指导作用，静压高强度预应力桩混凝土管桩施工涉及诸多环节，施工单位需要严格落实技术规范，根据勘察报告、技术要求落实各项控制措施，由此为后续施工打下基础。