建筑工程预应力高强混凝土管桩技术的研究

[摘要]为满足建筑工程建设需求，提升工程建设质量，达到投资节约与经济效益最大化的目的，本文在分析预应力高强混凝土管桩优点的基础上，与工程案例相结合，有针对性地对建筑工程施工中预应力高强混凝土管桩技术的施工准备、施工流程进行了探讨，以期为建筑工程施工质量的提升提供可靠的保障。

[关键词]预应力高强混凝土管桩；施工准备；施工流程；试桩

文章编号：2095-4085（2015）07-0102-03

PHC为预应力高强混凝土管桩的简称，现阶段该技术在房屋建筑、桥梁、码头等工程中得到了广泛地应用。软土地基一般选取预制桩基础，锤击与静压为沉桩施工的主要方式。锤击方式的特点为高效率、构造简单、灵活移动，便于使用等，同时无需重量大的辅助设备。其施工缺点包含：噪音污染大、油滴飞溅、环境污染严重等。

相比锤击施工法，静压施工能够有效克服以上缺点，但在砾石、粘湿土层无法使用。预应力高强混凝土管桩在建筑工程中的应用，可有效提升工程建设的整体质量。

其适用于覆盖层为人工填土、软土、粘性土等材质的区域，通常选取粗砂、砾砂、圆砾等为持力层，该技术具有较强的土层穿透能力，在持力层起伏大的地质情况下具有良好的适应能力，能够满足建筑工程施工的需求，因此在工程建设中得到了广泛地应用。

1.工程案例

某建筑工程高度为31.5米，属于框架结构9层，砂层位于地面2.5到4米以下，具有平坦的地表，砂层以下为淤泥层，其类型为冲刷与淤泥环境沉积。其中8.5到15.2米之间为第二层淤泥层厚度，场区下水位在地表1.2米面层处。根据工程建设需求，选取预应力高强混凝土管桩进行本工程桩基设计，要求其桩径为500毫米，壁厚为100毫米，C80为管桩混凝土强度。700kN为单桩承载力，26到29米之间为有效桩长，230根为总桩数，需选取3节接桩。选取群桩整体筏板或局部承台进行基础施工。

2.建筑工程预应力高强混凝土管桩技术施工准备

2.1桩锤、桩架选择

（1）桩锤选择。桩的形状、尺寸、重量、人土长度等都是桩锤选择时必须考虑的问题，建筑工程预应力高强混凝土管桩技术应用中，要求桩锤夯击能力能够对桩的贯入阻力进行有效克服，如桩尖阻力、桩侧摩阻力等。如桩锤能力不能对以上需求进行满足，将导致局部压曲现象出现在桩头位置，致使桩锤无法符合设计规定。

（2）桩架选择。设置、安装桩架将直接影响到打桩效率。根据工程建设需求，可选取D-308S型履带行走式桩架，其优点为灵活移动，便于使用等。

2.2施工组织设计

按照打桩施工范围的地质情况、基础现状等，进行打桩顺序的合理确定，并选取科学有效的预防措施对附近建筑物加以保护。同时按照桩基施工图规定测定桩位。通常管桩应进行2个支点设计，其吊点必须与位置需求相符。可选取软垫、木垫堆放管桩，避免振动、冲撞管桩现象出现在起吊运输过程中。

由制造管桩成型至打桩施工应具备相应的间隔时间，混凝土强度必须与设计强度等级相符，通常控制在80%以上。如现场必须进行管桩堆放，可遵循“先进场桩先打”的原则进行施工，以此对管桩强度进行最大限度地满足。在施工应用前，施工企业应对选取的预应力高强混凝土管桩规格、技术性能进行充分了解，如表1所示。

3.建筑工程预应力高强混凝土管桩技术施工流程

3.1试桩

为保证单桩承载力能够与设计规定相符，单桩竖向抗压静载试验应在打桩前进行。一般选取3组作为试桩数量，其具体内容如下表2所示。

根据《建筑桩基技术规范》（JQJ94-94）等相关规定，选取慢速维持荷载法进行单桩竖向抗压静载试验。选取锚桩横梁反力装置进行竖向静载荷抗压试验，整个过程可通过电动油泵对油压千斤顶（2台5000KN）加荷，荷载通过荷重传感器、荷重显示器与0.4级精密油压显示，沉降值可利用电测位仪器、机械表等测读，随后通过计算机进行数据采样、记录、整理与打印。

试桩、锚桩为工程所用桩，第一根试桩应向6200KN加荷，如符合7级标准，1小时后将加大沉降量，每小时16.67毫米时，其沉降总量为38.06毫米，该情况下地基将产生破坏现象，此时可停止试验。根据相关试验曲线及数据显示，4340KN为极限荷载。

5000KN为第二根试桩要求量，如符合9级标准，45分钟后加大沉降量，每小时达到15.25毫米，36.51毫米为沉降总量，此时地基明显损坏，可停止试验。根据相关试验曲线及数据显示，4500KN为极限荷载。

400KN为第三根试桩要求量，稳定后应向4500KN增加，最终第二根试桩的极限荷载为4800KN。

根据以上数据，可对试桩结果统计特征值进行计算：

Qum=4547KN；Sn=0.052

由此得出，单桩竖向极限承载力标准值为Qum=Qum=4547KN。

3.2测放桩点

首先对施工场地表面杂物清理干净，随后做好场地平整工作，最后对平整场地后的标高进行准确测量。测量器具与设备是工程施工测量的主要机械设备，根据设计规定在实地进行具体标定，为建筑基础施工作业提供便利。恢复中线测量、测设施工控制桩等都是建筑桩基施工测量的主要任务。完成测量放线工作后，应对施工人员进行技术交底。

3.3桩机就位

预应力高强混凝土管桩机械就位后，应由相关人员进行施工，在移动桩机前应对施工现场的具体情况进行详细观测，并对位移的安全性进行有效提升。同时利用吊锤对钻杆和地面的垂直角度进行检测与适当调整，并将其误差控制在1%以下。以米为单位在桩机架上画出长度标记，按照施工要求进行施工。

3.4起吊下节桩

完成桩机就位后，应起吊预应力高强混凝土管桩，桩外壁与所画桩位白灰图形标记对准，通过2条线坠，以90度为夹角进行垂直度地调整，并符合桩机内部水平仪要求。

3.5压桩入土

压入早期，选取低速压入方式进行下节桩施工，避免与地下障碍物碰撞，导致桩位偏移情况的出现。如与硬土层相遇，应进行压桩力的适当增加，穿越硬土层后应将压力降低，在此阶段，应对压力变化情况时时关注，以便沉桩施工。上节管桩向地面插人的垂直度误差应控制在0.15%以下，在同一中心线上控制桩锤、桩帽及送桩器。沉桩施工中，应对观测桩身垂直度进行长期观测，如桩身垂直度误差在1%以下，必须及时找出原因，并选取切实可行的措施进行处理。如桩尖向硬土层插入后，杜绝选取移动桩架等强行施工。沉桩施工中，如产生反常贯入度，桩身将产生位移倾斜状况。桩身、桩顶损坏等现象出现，必须暂停沉桩。

3.6上节桩施工

接桩施工中，要求0.5到1米之间为人土管桩桩头多出地面部分长度。在确保下节桩不存在损坏情况后，必须将桩顶杂物清理干净，上节桩起吊后，应对准下节桩附近中心，同时对上节桩垂直度进行校正，并检测上、下桩连接面有无扣缝情况。将导向箍设置到下节桩桩头位置，为上节桩就位提供便利，接桩施工中，应对直上下节桩段，错位偏差控制在2毫米范围以下。

3.7焊接

焊接施工前期，应对管桩接头位置的质量进行确定，利用铁刷子将上下端板表面清理干净。一般先在坡口位置进行4到6点对称点焊，固定上下节后，可将导向箍拆除，并进行一层一层对称焊接。通常选取手工焊接、二氧化碳保护焊的方式进行焊接，3层为其焊接数量，并清理干净内层焊渣，随后在其外侧进行一层焊接，要求焊透其根部。自然冷却后焊接接头才能进行以下施工，一般8分钟为冷却最短时间，杜绝通过水进行冷却施工。

4.结语

综上所述，伴随社会经济的高速发展，我国建筑工程事业也得到了极大的发展。预应力高强混凝土管桩技术作为建筑工程基础施工的重要技术之一，其施工技术水平的高低将直接影响到工程建设的整体质量，为此，施工企业必须结合施工现场的具体情况，在充分了解预应力高强混凝土管桩应用优势的前提下，做好施工准备工作，只有这样才能确保施工流程的规范性、合理性，才能推动工程建设的快速发展。