预应力高强度混凝土管桩施工的异常桩控制

摘要:高强度预应力混凝土管桩具有施工工期短、质量稳定、承载力高、施工速度快、穿透力强、无污染、运输吊装方便等优点，得到了广泛的应用。但是此管桩在施工过程中受到复杂地质影响极易影响到工程的施工。本文就预应力高强度混凝土管桩施工的异常桩控制进行了探讨，并结合某具体工程实例，对管桩的施工技术作了详细介绍和研究。

关键词:预应力高强度混凝土管桩；异常桩；施工技术

中图分类号：TU375 文献标识码：A 文章编号：

随着我国房地产经济的迅猛发展，预应力高强度混凝土管桩是近年来发展起来的一种桩基础。由于其桩身强度高、耐打性好、成桩质量可靠、施工周期短、文明环保、综合造价低等优点，在高层建筑工程的基础设计中应用前景十分看好。但是预应力高强度管桩若在施工工程中遇到复杂地质情况，施工很容易受到影响，而导致影响工期及成本。因此，为了确保工程的施工质量，就要对预应力高强度混凝土管桩施工的异常桩进行控制。

1 工程概况

该工程桩基础采用锤击PHC管桩，桩型为PHC600－130AB，设计桩长30～39m，总桩数2850根，持力层为第⑼层强风化花岗岩。地基基础设计等级:甲级，建筑桩基础设计等级:甲级。单桩竖向抗压承载力为3000kN。

2 施工难点与特点

2.1 地质条件复杂

地质结构层内存在较厚的残积砂质粘性土夹层(厚度达9～30m)，该层结构具有不稳定性的特点，若管桩在该层停滞时间越长，则沉桩阻力也就越大。

2.2 锤击数量偏高

因设计桩长较长且水文地质条件复杂(水位较高)，因此造成锤击数量偏高，若采用常规的衬垫根本无法满足现场需要，最终将可能导致衬垫失效，锤击应力加大。

2.3 配桩要求高

Φ600PHC管桩福建省内使用极少，厂家要求必须提前定制，如因配桩不合理造成的剩余将不予退货，因此对配桩提出很高的要求。

2.4 接头施工时间长

传统单个焊接接头施工时间为30min，本工程每根桩接头平均数量为两个，则接头施工时间长达1h。接头施工时间长将造成桩身在残积砂层粘性土层中停滞时间长，则桩受该不稳定性土层的不断回抱、固结后阻力增大且大直径管桩桩身摩檫接触面大，沉桩过程摩阻力上升快，从而增加阻力至极限状态，因此沉桩过程造成异常桩数量偏多。

3 控制异常桩的施工技术

3.1 提高衬垫的使用效果

衬垫对管桩施工过程的重要性不言而喻，衬垫可以均匀分布锤击桩应力，可以减少桩锤对管桩桩头的直接打击破坏，衬垫的有效利用是控制异常桩数量的必要的技术措施，然而现在我们施工过程中往往忽略对衬垫使用的重视度，一般仅仅采用钢丝绳+纸垫作为送桩的衬垫，殊不知该类型衬垫不但在沉桩过程中(锤击数量较高)容易损坏、失效，而且当在有丰富的地下水的地质环境中，衬垫将根本无法使用，此时桩顶将直接承受冲击荷载，应力将增大，从而提高异常桩率。我们通过改进衬垫来解决衬垫使用率的问题，具体实施如下:

首先，改进桩帽和桩顶间增加缓冲垫，我们采用的缓冲垫材料是经过大量实验后选用的，如采用包装纸板其缓冲作用优于硬木、橡胶。改进后桩帽和桩顶间的缓冲垫构造图详(图1)；

图1 桩帽衬垫构造图

其次，在送桩器上安装衬垫保证最后送桩过程中衬垫有效利用。通过上述桩帽和桩顶间的衬垫改进，有效地提高了衬垫的有效率，但在最后送桩至设计桩顶标高过程中因场地内地下水位较高，造成衬垫无法使用。为解决地下水位高造成衬垫失效的影响，我们采用在送桩器上加30mm厚可拆装钢板。

2)，在两块钢板上安装衬垫，可随时更换损坏的衬垫，简单快捷；同时可以缓冲应力，增加作用时间，对端头板也可以起到保护作用，克服送桩器不正和因桩锤过大而损坏桩头。

通过改进衬垫方式降低了锤击应力，延长了桩头锤击作用时间，具有很强的实用性。

3.2 合理配桩，降低沉桩阻力及减小浪费

3.2.1 优化定配桩方案

因本工程地质极为复杂，残积砂质粘性土夹层厚达28m(埋深8－36m)，该层结构具有不稳定性的特点，若管桩停滞时间长，则沉桩难度极大且Φ600PHC管桩福建省内使用极少，厂家要求必须提前定制，如因配桩不合理造成的剩余将不予退货，因此提前策划配桩方案事关重大。为解决配桩的难题我们特制定了配桩流程图见(图2)，按照制定的配桩流程图配桩有效的减小少了浪费。

图2 配桩流程图

3.2.2 现场合理配桩避免施工第一个接头时，桩身就进入残积砂质粘性土层

异常桩主要出现在残积砂质粘性土较厚的区域，查阅施工记录并结合三维地质模拟图得出前期施工的异常桩配桩极不合理。如持力层埋深为43m，送桩至地面以下4m的位置，已施工的配桩按(13+13+13m)，此配桩会造成正常施工两个接头时桩身都处于残积砂层粘性土层中，尤其在施工第二个接头时，桩身因在残积砂层粘性土层中停滞时间长，造成受该不稳定性土层的不断回抱、固结且大直径管桩桩身摩檫接触面大，沉桩过程摩阻力上升快，从而造成阻力快速地增大到极限，此时沉桩极为困难，若继续进尺将可能出现爆桩，最终导致无法沉桩至设计标高。各阶段效果示意图如(图3):

图3 实施前效果图

为避免施工第一个接头时，桩身就进入残积砂质粘性土层，小组成员共同研究地质报告后改进配(9+15+15m)，尽量避免了施工第一个接头时桩身就进入残积砂层粘性土层中，当施工第二个接头时，阻力相对较少，容易直接穿透残积砂层粘性土层，以顺利沉桩至设计标高。各阶段效果示意图如(图4):

图4 实施后效果图

通过改进配桩方案后，在施工管桩接头时桩身位于残积砂质粘性土层的时间平均减少至65min减少沉桩阻力及配桩不合理造成的浪费。

3.3 在残积砂层粘性土层较厚位置管桩焊接头更改为施工机械接头

为避免施工第二个接头时因焊接时间长且焊接后接头的抗弯与抗拉强度低于桩身强度而造成在较厚的砂质粘性土层的固结作用下沉桩无法达到设计深度，经参建各单位一致同意在残积砂层粘性土层较厚位置采用目前间歇时间最短、接头质量最为稳定的快速施工机械接头。机械接头施工快捷，无技术间歇时间，在刮风下雨条件下仍可施工，工作效率提高70%以上。传统的焊接接头是硬性的，而机械接头是带有弹性的，后者锤击时有弹性缓冲作用，故爆桩数量也会减少。

两者时间对比如下:

4 小结

综上所述，预应力高强度混凝土管桩具有强度高、耐打性好、成桩质量可靠、施工周期短、文明环保、综合造价低等优点，在多种建筑工程中受到了广泛重视。但是此种管桩在施工过程中若遇到复杂地质会影响工程的质量和工期。因此，为了有效了控制了异常桩比率，降低了施工成本，满足现场施工进度，就要对异常桩进行控制。

参考文献

[1]胡尚选.浅谈高强度预应力混凝土管桩沉桩控制措施[J].广西电业.2007（09）.

[2]杜锡明.高强度预应力混凝土管桩静力压桩的质量控制[J].山西建筑.2009（22）.