静压PHC管桩结构设计浅析

摘要：预应力混凝土(PHC)管桩传统的施工方式为锤击法或静压法，其中，静压法有抱压方式和顶压方式。近年来在华南地区静压法以其质量好、施工速度快、读数直观及对周围建筑物影响小而被广泛应用。现从桩端持力层确定、管桩的中心间距、桩身和桩尖选择等结构设计角度对预应力混凝土管桩(施压)进行了探讨,以达到静压管桩合理设计的效果,并确保工程质量。

关键词：施工工艺;质量控制;缺点

Abstract: Prestressed concrete (PHC) piles construction mode of traditional for hammering or static method, the static pressure method, holding pressure and top pressure. In recent years, in the Southern China region of the static pressure method with its good quality, fast construction speed, visual reading and the impact on the surrounding buildings, small and widely used. Now from the pile bearing layer, pile spacing, determine the center of pile body and pile tip and structure design of prestressed concrete pipe pile (pressure) is discussed, in order to achieve the rational design of the static effect, and ensure the quality of the project.

Key words: construction technology; quality control; disadvantages

中图分类号：U215.14 文献标识码A 文章编号：

1.PHC 管桩的优点

(1)单桩承载力高

由于PHC 管桩桩身混凝土强度高，可打入密实的砂层和强风化岩层，由于挤压作用，桩端承载力可比原状土质提高70% ～80% ，桩侧摩阻力提高20%～40% 。因此，PHC 管桩承载力设计值要比同样直径的沉管灌注桩、钻孔灌注桩和人工挖孔桩高。

(2)应用范围广

PHC 管桩是由侧阻力和端阻力共同承受上部荷载，可选择强风化岩层，全风化岩层，坚硬的粘土层或密实的砂层(或卵石层)等多种土质作为持力层，且对持力层起伏变化大的地质条件适应性强，因此适应地域广，建筑类型多。广泛应用于60 层以下的多种高层建筑。

(3)沉桩质量可靠

PHC 管桩是工厂化、专业化、标准化生产，桩身质量可靠;运输吊装方便，接桩快捷; 机械化施工程度高，操作简单，易控制;在承载力，抗弯性能、抗拨性能上均易得到保证 。

(4)工程造价最便宜 。

通过对多项工程实例的总结和分析，PHC 管桩的单位承载力造价在诸多桩型中是较便宜的一种。

2.静压管桩施工工艺

桩点测量定位--桩机械定位--吊桩--桩身对中校垂--插桩--静压沉桩--接桩--再静压沉桩--送桩--终止压桩--检查验收--桩机转移。在整个工艺流程中我们不难看出，垂直度、压力值、桩顶标高控制是静压管桩施工质量的三个重要环节。所以打桩前，建设单位必须组织监理、设计、勘察、总包、桩基单位到施工现场。进行静压管桩现场实地踏察，结合地质勘察文件和周边环境、及施工现场实际情况、图纸及图纸会审纪要以确定各种施工参数，如贯入度、持力层、压力值、垂直度、桩顶标高、接桩等。审核桩施工单位的施工组织技术方案是否科学、合理。避免管桩在饱和软土地基沉桩时，由于瞬间作用下桩周围土体的不可压缩性产生较大的挤压应力，引起土体的破坏和深层土体的水平位移。过大的深层位移及较高的超孔隙水压力不仅会造成先沉入桩身的折断和偏移影响桩的承载力，同时还会对周围建筑物、地下管线造成不利的影响。

3.管桩施工质量控制

2.1施工工艺：桩位测量定位桩机就位吊桩对中焊桩尖压第一节桩焊接接桩压第N节桩送桩终压（截桩）。

2.2压桩：

1）压桩顺序，应遵循减少挤土效应，避免管桩偏位的原则。一般说来，应注意：先深后浅，先大后小；应尽量避免桩机反复行走，扰动地面土层；循行线路经济合理，送桩、喂桩方便。工程桩施工中，对有无挤压情况造成测放桩位偏移，应督促施工单位经常复核。

2）压好第1节桩至关重要。首先要调平机台，管桩压入前要准确定位、对中，在压桩过程中，宜用经纬仪和吊线锤在互相垂直的两个方向，监控桩的垂直度，其垂直度偏差不宜大于0.5%.监理工程师应督促施工方测量人员对压桩进行全程监控测量，并随时对桩身进行调整、校正，以保证桩的垂直度。

3）合理调配管节长度，尽量避免接桩时桩尖处于或接近硬持力层。每根桩的管桩接头数不宜超过4个；同一承台桩的接头位置应相互错开。

4）在压桩过程中，应随时检查压桩压力、压入深度，当压力表读数突然上升或下降时，应停机对照地质资料进行分析，查明是否碰到障碍物或产生断桩等情况。如设计中对压桩压力有要求时，其偏差应在±5%以内。

5）遇到下列情况之一时，应暂停压桩，并及时与地质、设计、业主等有关方研究、处理：

a. 压力值突然下降，沉降量突然增大；b. 桩身混凝土剥落、破碎；c. 桩身突然倾斜、跑位，桩周涌水；d. 地面明显隆起，邻桩上浮或位移过大；e. 按设计图要求的桩长压桩，压桩力未达到设计值；f. 单桩承载力已满足设计值，压桩长度未达到设计要求。

6）按设计要求或施工组织设计，在预应力管桩施工前，宜在场地上先行施工砂袋桩，袋装砂井施工完成后进行管桩施压，不得交叉作业。砂袋桩的布置及密度，应满足地基深层竖向排水和减弱挤土效应的要求，其桩长宜低于地下水位以下，且大于预应力桩的1/2。

7）桩压好后桩头高出地面的部份应及时截除，避免机械碰撞或将桩头用作拉锚点。截除应采用锯桩器截割，严禁用大锤横向敲击或扳拉截断。

8）对需要送桩的管桩，送至设计标高后，其在地面遗留的送桩孔洞，应立即回填覆盖，以免桩机行走时引起地面沉陷。

9）预应力管桩的垂直度偏差应不大于1%。

10）应随机检查施工单位的压桩记录，并抽查其压桩记录的真实性。

3、接桩：

1）接桩时上下节桩段应保持顺直，错位偏差不应大于2mm。

2）管桩对接前，上下端板表面应用铁刷子清刷干净，坡口处应刷至露出金属光泽。

3）为保证接桩的焊接质量，电焊条用E43，应具有出厂合格证。电焊工应持证上岗，方可操作。施焊时，宜先在坡口周边先行对称点焊4-6点，再分层施焊，施焊宜由两个焊工对称进行。

4）焊接层数不得小于3层，内层焊渣必须清理干净后方可在外层施焊。焊缝应饱满连续，焊接部分不得有咬边、焊瘤、夹渣、气孔、裂缝、漏焊等外观缺陷，焊缝加强层宽度及高度均应大于2mm。

5）应尽可能缩小接桩时间，焊好的桩接头应自然冷却后，方可继续压桩，自然冷却时间应>8min.焊接接桩应按隐蔽工程进行验收。

4、终压：

1）正式压桩前，应按所选桩机型号对预应力管桩进行试压，以确定压桩的终压技术参数。

2）其终压的技术参数一般采用双控，根据设计要求，采用以标高控制为主、送桩压力控制为辅或者相反。应视设计要求和工程的具体情况确定。

3）终压后的桩顶标高，应用水准仪认真控制，其偏差为±50mm.

4. 静压桩缺点和局限性

然而静压桩也有它自身的缺点和局限性,如所需的施工机械设备投资大,挤土量大,送桩深度多,特别在深基坑开挖后截去的余桩较多,在某些地质条件下不宜采用静压桩。基于其缺点及局限性,设计时不能盲目采用。下面从结构设计的角度对静压管桩的若干问题进行了探讨。1不宜采用静压管桩的地质条件及其他外部条件1)在孤石和障碍物多的地层这种情况下,容易发生的工程质量事故有:管桩不能全部沉至设计持力层,同一承台桩长有时相差很多,桩身容易偏位或大幅度倾斜,桩尖破损或桩头被打断。2)有坚硬的夹层时不宜应用或慎用。若该层厚度大且无软弱下卧房时,可以考虑作为管桩的持力层。若该层较厚而其下又为软弱层或一般土层,管桩必须穿越该土层直到以下坚硬的设计持力层,这时管桩要么穿越不了,要么破损率相当高。3)石灰岩地层不宜应用。在石灰岩地区,溶洞、溶沟、溶槽等,“喀斯特”现象相当发育,桩的承载力较难得到保证。4)施压边桩时,边桩以外的净距小于4 m,这是多数压桩机的要求

5. 结束语

静压管桩在事前应采取预防措施，在压桩作业临近的建筑物设观测点，加强监测工作，做到信息化施工，以便及时采取相应措施，特别是建设、勘察、设计、施工、监理、监测各方要共同重视，防患于未然，一定能使静压管桩基础工程得以顺利完成，取得满意结果。

参考文献

[1]建筑桩基技术规范（JGJ 94-2008）.

[2]徐培福,黄小坤.高层建筑混凝土结构技术规程理解与应用,2002.

[3]郑炳飞,蔡长赓.第全国高层建筑结构学术交流会论文集.