混凝土管桩施工技术探讨

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0引言

预应力管桩是一种空心混凝土结构，通过离心成型技术和预应力技术制作而成，适用于建筑工程地基处理［1］。预应力高强管桩的混凝土标号通常在C80以上，承载性能强，对强化风层和密实沙化层能轻松楔入，承载能力比沉管灌注桩高，施工效率高，能有效缩短施工周期［2］。

1工程概况

某工程位于罗源湾北岸宝钢德盛不锈钢有限公司厂房区域内，属浅海滩涂地貌。场地临时堆放有大量土方和水渣，地面标高在-2.0~4.5m之间，平均值约为3.25m，地势起伏较大。工程桩基均采用先张法预应力高强混凝土管桩，桩基型号为PHC500-AB125。桩长为62~72m，桩基数量为7717套。桩端持力层为⑥2层（花岗岩强风化），桩端进入持力层深度≧1.0m，施工以贯入度控制为主，桩长控制为辅。桩尖采用封口型十字型钢桩尖或圆锥形桩尖。

2先张法预应力高强混凝土管桩施工技术

2.1工艺流程

具体流程［3］为：定位测量→对齐中心→焊接桩尖→压桩→接桩→送桩→截桩。

2.2施工准备

2.2.1场地要求

作业现场须保证低于1%的地面坡度，保证地面超过140MPa的耐力度，把桩机自重先卸掉10%，彻底清理作业现场，不能残留任何杂物或其它构造物遗物，确保桩机运输顺畅，运输桩机的过程须保证其中心点和所经之处邻近建筑物的安全间距大于5m。

2.2.2管桩堆放

管桩成料须经过严格检测后，测试其强度数据100%达标后方可进场，堆放的管桩层数须小于等于4层，堆放场地须提前整平夯实，管桩堆放要牢固固定，严防侧滚或侧滑，不得因任何震动因素导致管桩滑落。

2.2.3桩位测量定位

调平桩机，严格测试对正展开测量网络，由总线控制点向外延伸6~8m范围，以白石灰圈定，测量过程须保证低于10mm的桩位差距值，如果是群桩，则该数据须低于20mm。

2.3压桩技术

2.3.1桩机及管桩就位

移动桩机到达压桩位置，实施调平处理，桩位的中心和桩机夹持器中心完全对正，安装在桩机上的吊车开始起吊邻近管桩，管桩向夹持箱内插入，司机负责把夹持箱夹口打开，按照指挥人员命令夹持箱内放入管桩，整个过程须缓慢进行，管桩慢慢下落，和地面还有10cm时暂停，夹关器检测夹紧管桩，须保证压力不得大于5MPa，加压过程严格按照技术标准进行，对管桩进行对中，把低于500cm的钢筋模具置于地面，管桩中心对齐模具周边，管桩微提，开始焊接桩尖。

2.3.2压桩

（1）压制第一节桩。压制首根桩对压桩量有关键性影响，严格测量定位，牢牢控制垂直度，桩体下压过程须实时监测桩机水平仪动态数据，结合数据变化随时调整桩位，要设置合理经纬线或吊线锤，分布在桩体的侧面和正面合适位置，保证桩体低于0.15%的垂直度偏差，如果出现过大垂直度偏差，已经压入的桩体须尽快拔出，调试精准后再次下压，尽量确保首根桩体精准压制，为保证下压过程能一次成功，压桩作业须加快速度，时间越短越好，避免下压过程遭遇外部因素产生偏差［4］。（2）合理调配管节长度。接桩过程中须合理调整桩位，保证管桩接头数量少于4个，如果接头处于一个承台桩体上，则互相之间的位置必须错开，不得处于相同的位置区域，否则接桩过程会有挤压力产生。（3）现场测量。相关测量作业须及时跟进压桩过程，测量完成速度要快，须保证垂直面和水平面测量数据准确无误。（4）停止作业。现场作业过程中难免会有特殊情况出现，一旦有特殊情况，必须立即停止作业，例如作业过程突然出现压力数据的异常下降，而沉降量急剧增大，桩身严重倾斜或跑位等，作业人员须立即排查成因并迅速处理，消除全部异常情况后方可重新开始压桩作业。

2.4接桩

接桩作业过程中，接头位置须用二氧化碳实施保护性焊接作业，二氧化碳气体的焊接过程能在电弧周围产生保护层，虽然只是局部的，也能达到保护效果，避免产生化学反应的气体或其它有害气体进入，有效提升焊接质量。保证超过99%的二氧化碳气体浓度，焊接作业过程要严格防风，需要注意以下问题［5-7］：（1）桩前处理。如果管桩有延伸或接长的必要，须保证进入土体部分桩头高度比地面要高50~100cm，方便后续接桩焊接作业的实施，上部和下部的桩体必须顺直，误差不得大于2mm，而且对接桩体时，须对桩体表面进行彻底清理，务必除去所有保护层，以金属光泽裸露出来为止，确保焊接作业优质高效。（2）焊丝选择。通常接桩的接口坡口都是U形的，215焊丝或GM-56型焊丝都是适用材料，焊接作业过程中，桩口外围须达到4~6个的焊接点位，接下来是分层焊接过程，焊接作业层数必须达到3层以上，焊接一层完成后彻底清理残渣，再开始下层焊接作业。（3）缩减焊接时间。接桩过程的焊接作业须确定接头已经彻底冷却后，压桩作业才能开始，这个自然冷却时长须保证超过8min，不得以冷水直接泼到对接基桩位置进行冷却，这样会导致焊接点位出现断裂，严重危害焊接作业质量，接桩作业质量也会受到负面影响。

2.5异常情况处理措施

沉桩必须连续施打完毕，不得中途停止，但遇到下列情况，必须立即停止施工，待处理完毕方可继续施工：（1）贯入度发生巨变；（2）桩身突然发生倾斜、位移或严重回弹；（3）桩顶或桩身出现严重裂缝、破碎等情况；地面明显沉降或隆起、邻桩上浮或位移过大；（4）施工时，如未达预定桩长但贯入度已满足停锤标准时，应注意观察地勘报告中相应地质剖面图。为防止桩身损坏，任一单桩的总锤击数不宜超过2000击，最后1.0m的锤击数不宜超过250击，当持力层为较薄弱的强风化覆盖层且上覆土层较软弱时，最后贯入度可以适当减少，但不宜小于25mm/10击。

2.6桩基检测

桩基检测数量不少于总桩基数量的20%，且不少于10根。当采用低应变法检测时，受检测混凝土强度不低于设计强度的70%，且不低于15MPa；检测仪器应符合基桩动测仪的有关规定，且应具有信号显示、储存和分析功能；单桩水平承载力进行静载试验时，水平加载装置采用油压千斤顶，加载能力不小于最大实验荷载的1.2倍；桩基位移测量的基准点设置不受试验和其他因素的影响，基准点应设置在与作用力方向垂直且与位移方向相反的试桩侧面，基准点与试桩净静距离不小于1倍桩径。测量桩身应力或应变时，各测试断面的测量传感器应沿受力方向对称布置在远离中性轴的受拉和受压主筋上；埋设传感器的纵剖面与受力方向之间的夹角不得大于10°。在地面下10倍桩径的主要受力部分，应加密测试断面，断面间距不宜超过1倍桩径；若超过此深度，可适当加大测试断面间距。

2.7施工注意事项

施工前应进行工程试桩。试桩时，请监理、业主、设计单位参加。预应力管桩采用打入法施工，桩端持力层花岗岩强风化层，桩端进入持力层深度≥1.0m；应参考试桩报告选取合适的锤重；施工过程中，应以贯入度控制为主，桩长控制为辅，单桩承载力特征值及预估桩长及地质剖面图详见相关资料，终止沉桩宜以贯入度结合桩端标高进行双重控制，控制最后三阵锤的贯入度(每阵十锤），要求每阵锤击贯入度≤20mm，且每阵贯入度呈递减状。桩插入时的垂直度偏差不得超过0.5%，桩位最大允许偏差100mm。桩接头采用焊接连接，焊接完成后需待焊缝冷却3~5min后才能继续施压管桩，管桩接长时，接头处外露钢结构先涂环氧富锌底漆三遍，厚150μm，并在焊缝周边涂抹快干型沥青涂料。应严格控制桩顶标高，要求不允许出现负误差，以保证与承台的连接。若需要截桩时，应采用专用工具切割，严禁采用风镐破除或大锤横向敲击截桩，以免损坏桩头。开挖基槽时，应采取排水措施，分层均衡开挖，防止桩体发生水平位移。同时避免基底部位土层被挠动，如土层被挠动，则必须挖除被挠动部分，用中粗砂回填夯实。由于地质情况的特殊性，为了满足后续工艺的要求，当施工完成后，宜对桩实施一次复打。

3质量控制要点

3.1加强管桩进场检查验收

进入施工现场的成品管桩须接受严格的质量性能检测，检测内容包括管桩的外观美观度，是否平整以及有无开裂现象等，管桩的吊装运输须保证轻拿轻放，不得因意外磕碰损害管体，现场堆放的管桩层数必须小于等于4层，一旦超过2层，取桩作业必须利用吊装机械，严禁人工拖拉或滚动，到达压桩作业现场，管桩还须进行严格复测，确保静压法实施的预应力高强混凝土管桩压桩作业质量达到设计标准［8］。

3.2考虑挤土效应

压桩作业如果是成群的承台压桩，作业人员须提前做好挤土效应的应对方案，详细勘察现场地质情况，尤其要重点关注土壤杂物的含量及相关土质的实际情况，必须严格执行土地监测，以实际需要为准确定压桩次序，先是中心压桩，再逐步向外扩展，针对群桩压桩作业，土方开挖作业须采用小反铲，确保土层和积土应力能尽快散发出去，避免产生挤土效应。

3.3终压值控制通常情况下，以静压法开展预应力高强混凝土管桩混凝土作业，须严格控制终压值，以1min的间隔重复测算终压值，如果管桩长度没有超过14m，则须实施2~3次的稳压，须结合现场实际情况实施连续性复压，复压频次增幅依据现场情况而定，合理管控终压值。

4结语

综上所述，桩基施工是建筑工程建设中最为关键的施工环节，桩基施工质量直接关系着整个建筑物的稳定性和耐久性。目前，我国的桩基施工技术和施工工艺越来越多样化，预应力高强混凝土管桩施工技术凭借独特的技术优势，在建筑、铁路以及水利等建设项目中得到了广泛应用，深入分析该技术工艺及施工质量控制措施，有助于相关施工作业的顺利推进。

参考文献

［1］张忠孝.浅谈邻近既有铁路营业线沉入预应力管桩应力释放孔施工技术［J］.江西建材，2017（6）：2.

［2］熊锡佳.对预应力混凝土管桩基础施工中打桩应力的影响分析［J］.住宅与房地产，2015（22）：1.

［3］蓝煌展，焦晓兵，李定君，等.沿海地区淤泥地质预应力管桩施工技术研究［J］.城市住宅，2021，28（1）：3.

［4］原鹏举，魏国宏.浅谈静压预应力混凝土管桩施工技术［J］.建筑工程技术与设计，2017（11）：404，397.

［5］周鑫.PHC管桩接桩处和桩底后注浆极限承载力试验研究［D］.延边：延边大学，2016.

［6］李世乾.预应力管桩锤击和静压施工方法浅谈［J］.工程技术（引文版），2015（3）：280.

［7］冯浩.邻近既有线预应力管桩地基处理施工技术研究［J］.石家庄铁路职业技术学院学报，2020，19（3）：6.

［8］李振华.浅谈基于应力释放孔技术的邻近营业线控制预应力管桩挤土效应的施工技术［J］.城市建设理论研究（电子版），2015（6）：948-949.

作者:史卫东 陈海亮 单位:中国二十冶集团有限公司