引孔法静压预应力混凝土管桩在圆砾(卵石)层中的应用

[摘要]本文通过恩平市广平化工厂三旧改造项目的工程实例，对预应力混凝土管桩在圆砾层中应用的施工方法、施工质量控制、应用效果、常见的施工中遇到的质量问题以及相应处理措施等作了深入的分析和探讨，并进一步总结了静压预应力混凝土管桩的优点，以期能够将该方法加以有效地推广应用。

[关键词]引孔法 静压预应力 混凝土管桩 圆砾层

[中图分类号] TV546 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-2-305-2

施工速度迅速、桩身混凝土具有较高强度和较高的抗锤击能力以及质量容易保证等，是引孔法静压预应力混凝土管桩所具有的有点，这种管桩适合应用在不同载荷及不同埋深的圆砾（卵石）层，其对静压桩的施工技术、工艺流程以及施工质量等施工管理方面具有较高的要求[1]。本文以恩平市广平化工厂三旧改造项目静压预应力桩施工为例，分析并探讨该桩的施工方法。

1工程概况及地质分析

恩平市广平化工厂三旧改造工程项目包括地块一和地块二。地块一改造项目为新建的总占地面积为14432.4m2商业楼，采用的框剪结构的建筑类型，拟采用预应力管桩基础。地块二平面形态为L型，建筑总基底面积20005.00m2，改造项目为新建的商业楼和住宅楼，拟采用的结构类型为框剪结构，拟采用的基础型式为预应力管桩基础。

根据勘察可知，本工程在钻探所达深度范围内，场地岩土层可分3个主层：包括杂土层、主要回填物质为粉质粘土和建筑垃圾的人工填土层；由粉粒和粘粒构成的粉质粘土、圆砾（卵石）层、粗砂以及中砂构成的第四系晚全新统冲积层；由全风化泥质粉砂岩、强风化泥质粉砂岩以及中风化泥质粉砂岩等构成的晚古生界晚泥盆统天子岭组泥质粉砂岩等。

2圆砾层施工中常见的质量问题及其对策

在圆砾层中施工常见的问题有，放线失误造成的桩位偏差、断桩或者裂缝、挤土效应及振动、土方开挖不利引起的桩位偏移、沉桩过程遇到浅层或硬夹层障碍物等。

（1）出现桩基偏位或断桩的问题。根据对该工程土质勘察结果可知，其填土中局部地段存在大块状中风化粉砂质泥岩，并且部分地段卵石颗粒分布与圆砾层厚度的密实程度不均，从而导致局部地段发生桩基偏位甚至是断桩的现象。为此，一方面需要对岩土工程勘察报告加以详细研究，另一方面还要有针对性低利用引孔法来进行预应力管桩沉桩操作。为了保证静压沉桩的整个过程中桩身、桩帽以及桩锤均处在同一铅直线上，在对每一根桩进行自由落锤沉桩之前，都要对桩位及其基桩垂直度及时进行校准，沉桩时还应对桩身垂直度加以严格控制，避免由于受到偏心静压而导致桩身受到强大的弯矩或扭矩的作用。

（2）在控制桩端持力层过程中容易出现的问题。通常情况下，管桩比较容易穿透人工填土层和第四系晚全新统冲积层，但对于第四系晚全新统圆砾（卵石）层和晚古生界晚泥盆统天子岭组强风化泥质粉砂岩，有些管桩可以穿透（厚度较薄），有些则不能（厚度稍厚点），因此很难对桩端持力层进行控制，并容易导致同一承台下局部基桩桩尖高差不符合规范，进而导致基桩沉降不均匀。为此，要满足应力层要求，可以通过选择引孔法静压预应力管桩来实现。

（3）挤土效应缺陷及其解决措施。尽管该工程地形比较平坦，四周也不存在邻近的建筑物，因而在沉桩过程中给已有建筑物造成的挤土破坏很小，然而该预应力管桩仍然给邻近桩基带来很大的挤土效应。因此，为尽可能低避免沉桩时发生较强挤土效应的缺陷，应当预先设置预应力释放沟或者应力释放孔的方法，同时还应严格控制桩基施工工序、施工工期以及关键点的施工质量等，并注意采用敞口型的基桩桩尖等。

由于该工程有大量的密实圆砾层，利用预应力管桩很难穿透地层，根本无法把桩端送到理想的持力层；而采用引孔法静压预应力混凝土管桩，由于其具有的单桩承载力高、送桩器与工程桩桩头接触面吻合较好、压装施工中引起的应力较小等特点，因而，能很好地将桩端送入持力层。

3引孔法静压预应力混凝土管桩施工

由本工程的环境特点以及地址状况，选择引孔法静压应力沉桩施工，配重在2-2.5倍单桩竖向承载力特征值的桩架可以达到设计要求，因此选择的千斤顶型号为FQS-320型、油泵选择型号为DYB系列的超高油泵、压力表的型号选择为YB-150A型。现场对该桩基进行试桩，结果表明桩端能够贯入圆砾（卵石）层，进入强风化泥质粉砂岩层，因而满足设计要求。

施工工序及其要点：静压管桩的施工工序包括首先进行定位测量，然后让桩基就位并进行吊桩和对中，接着焊接桩尖和压第一节桩，随后接桩及至压第N节桩，最后进行送桩、终压以及截桩操作。引孔法静压预应力混凝土管桩的施工主要包括五个要点：

第一，明确打桩顺序，该过程需要依据工程所处的地理位置、土质以及桩基密度来决定[2]。由于拟建工程场地内为平整后的平地，东侧为美华东路，西侧为恩平市华豪房地产开发有限公司用地，南侧为荣誉市民大道，东南侧为空地，因此，采用静压式预应力管桩时要严格控制打桩的顺序[3]。

第二，严格控制桩的垂直度。沉桩质量的核心关键便是调校桩的垂直度，因此需要对其格外加以重视。在进行沉桩时，插入土层的桩身在30-50cm时，应当将两台用以监测的经纬仪构成90度夹角，并将倾斜度控制在0.5%以内[4]。当倾斜度超出这个范围时，应当利用在桩侧加垫或者调整桩机的方法来实现拔起或调整重压的目的。同时，在接桩过程中，也应注意确保桩身保持垂直。

第三，严格控制压桩及终桩过程。进行沉桩施工时，遇到大卵石块造成偏位的现象很普遍，若阻碍物较浅，则应当将阻碍物和桩身挖出并重新进行放线压桩操作；若阻碍物较深并引起偏位甚至断桩的现象，则应进行记录并向监理及设计单位回报，由后者根据实际情况再作补桩处理[5]。该工程所用到的桩身长达17m，由本地地质情况选择8m、9m的配桩，并选择较软土层进行接桩。

第四，接桩的有效控制。本工程选择的接桩方法为焊接接桩，该过程为两人同时对称进行，并需要保证焊缝连续饱满、焊接中不能出现夹渣、气孔、裂缝以及漏焊等明显问题，同时保证焊缝的加强层宽与高均要超出2mm。此外，还应注意接头焊好后需要进行超出1min的冷却时间，才能继续进行沉桩操作。

第五，对送桩及截桩的有效控制。送桩是指桩顶与地面临近，但压桩力仍然没有达到规定值，并且因为受到桩基平台高程以及桩架结构等的影响，而导致桩无法被直接压入，此时需要利用专用钢管送桩器来进行送桩[6]。在完成终桩后，为了确保机械移位的正常，并防止出现碰撞或者桩顶被用作拉锚点的情况，应当及时将高处地面的桩顶部位截除。需要注意地是，因为预应力混凝土管桩的脆性较大，其在承受猛烈撞击时，易造成纵向贯穿性裂缝的现象，因此在截除多余桩身时，需要利用工具钢套箍将切口下部桩身箍紧，并选择专用的沉桩切割机进行截除。

将引孔法静压预应力混凝土管桩应用于本工程的圆砾（卵石）层中，一方面能够将单桩极限承载力充分发挥出来，比较适合应用于高层建筑及多层建筑，另一方面该基桩还具有良好的耐压及抗裂行，因而具有极强的穿透力以及可靠的沉桩质量。此外，在沉桩后的桩长及桩身质量均能用简易的方法直接监测，所以能够实时地控制基准的施工质量，并且该基桩的造价比较低廉，施工速度较快，因而还能获得良好的经济效益及社会效益。

4结束语

尽管静压预应力混凝土管桩已经在圆砾层中得到大力的推广与应用，然而当前这种静压管桩还存在着不少问题，并且在处理持力层控制与配桩等问题上还存在着一定的难度，很容易导致资源的浪费。所以，需要我们在日后工作实践中，对地形及土质进行精心勘察和严格把关，更多地总结经验教训，不断提高静压预应力混凝土管桩施工水平，严格控制其沉桩的施工技术、工艺流程以及施工质量等，使之更好低服务于社会。

参考文献

[1]王宁伟，李天祺，董巍等.静压管桩技术在沈阳地区的应用[J].沈阳建筑工程学院学报（自然科学版），2004，20（3）：186-188.

[2]《探矿工程（岩土钻掘工程）》2000年总目次[J].探矿工程-岩土钻掘工程，2000，（6）：68-70.

[3]蔡鹏飞，彭小林，陈小勇等.南宁地区深厚圆砾层中深基坑施工技术[J].探矿工程-岩土钻掘工程，2006，33（2）：33-35.

[4]杨雷霞，杨浩浩，黄刚等.引孔法静压预应力混凝土管桩在粉土层中的应用[J].浙江建筑，2011，28（7）：32-39.

[5]李轶川.浅析某商住楼引孔静压桩法施工技术难点及对策研究[J].城市建设理论研究（电子版），2011，（22）.

[6]林伟达，郭继业.静压法预应力砼管桩穿过中密砂层的施工技术[J].价值工程，2010，29（21）：146-146.

[7]周兴隆.某商住楼引孔静压桩法施工技术难点及对策研究[J].城市建设，2010，（32）：330-331.