预应力混凝土管桩在深基坑基础施工技术

[摘要] 基坑深度为4米基坑基础，预应力（先张法）高强混凝土管桩使用ZYB800H—B型静力压桩机进行压桩施工，通优化静力压桩顺序，测放桩位、对中调直、压桩、接桩、垂直度、压力控制措施、控制复核管桩质量检验标准。
[关键词]预应力高强混凝土管桩、终压力、承载力、静力压桩。
一.工程概况
河南省安阳市高新技术产业开发区华强工业园华强大厦工程，东西长115.8米，南北宽73.2米，屋顶高度XXX米建筑面积约60000平方米，主楼20层，裙楼四层，建成后将做为高新区五星饭店综合服务与一体的高档楼宇。
二.采用桩型号及特性值：
主楼桩基的桩采用预制预应力高强混凝土管桩。型号规格为PHC—AB500（125）—29a、PHC—AB500（100）—11b和PHC—AB500（100）—136三种桩。其中主楼部分采用PHC—AB500（125）—29a型静压管桩，裙楼及设备房部分采用PHC—AB500（100）—11b型静压管桩，局部抗拔桩采用PHC—AB500（500）—13b型静压管桩，根据设计要求所有管桩桩身均符合满足国家有关规范的要求。PHC—AB500（125）—29a型静压管桩的单桩竖向承载力特征值2300KN，PHC—AB500（100）—11b型静压管桩的单桩竖向承载力特征值1070KN，PHC—AB500（500）—13b型静压管桩的单桩竖向承载力特征值520KN。
三.工程环境及特点：
根据河南恒基建筑设计有限公司提供的《岩土工程勘察报告》，该工程所在的地区为太行山前洪积扇沉积土，地质土层如下：
附表如下：（单位：米）

序号	层次	土层名称	土层厚度	土层性质
1	一层	粉土	1.70—2.30	中密，高压缩性，韧性低，干强度底
2	二层	粉质粘土	0.80—1.50	硬塑，中等压缩性，韧性中等，干强度中等
3	三层	粉土	2.80—3.90	密实，中等压缩性，韧性底，干强度底
4	四层	粉质粘土	1.80—2.60	可塑，中等压缩性，韧性中等，干强度中等
5	五层	粉质粘土	1.60—2.60	可塑，中等压缩性，韧性中等，干强度中等
6	六层	粉质粘土	4.60—5.70	可塑，中等压缩性，韧性中等，干强度中等
7	七层	粉质粘土	9.30—10.30	可塑，中等压缩性，韧性中等，干强度中等
8	八层	粉质粘土	揭露度14.30	可塑，中等压缩性，韧性中等，干强度中等

该桩基工程于2007年11月18日—11月25日做单桩竖向抗压静荷载检测。共计完成了3根单桩竖向抗压静荷载检测，经实验检测3根单桩竖向抗压静荷载实验的数据，实验结果见下表：

附表：单桩竖向抗压静荷载实验结果汇总表：

序号	桩型	每级荷载（KN）	最大荷载K（KN）	最大沉降（mm）	极限承载力（KN）
1	500	492	4921	21.11	4921
2	500	492	4921	18.91	4921
3	500	492	4921	15.41	4921

根据所测3根单桩竖向抗压静荷载结果表明：

单桩竖向抗压承载力极限值为4921KN；
单桩竖向抗压承载力特征值为2460.5KN；

依据河南省建筑工程质量检测中心提供的数据结果，建设单位委托设计单位设计该楼的桩基施工为预制预应力高强管桩。采用安全、高效、稳定的ZYB800H—B型静压桩机进行施工。
四.PHC—AB型静压管桩的施工难点：
1.静压管桩的对中就位；因为静力压桩机自身吨位较重，全靠自身液压系统缓慢移动，且极易破坏原光测定的桩位标志，故施工中应加强桩位的保护和复测工作。以使桩位偏差控制在允许范围内。
2. 静压管桩的标高控制；因为静压管桩桩顶标高距施工地面高差约2米多，因此在管桩施工中要做好单桩的地面标高和入土深度的控制。
3. 静压管桩垂直度控制：因单根静压管桩均有10多米，尤其
PHC—AB500（125）—29a型管桩还需要接桩，确保上、下桩身连接后中心线一致，避免出现桩身曲折。
4. 静压管桩压力及终压力；因静压桩的压桩力是沉桩过程中为克服桩端部分土层的抗冲剪阻力和桩周摩擦阻力而施于桩顶的压桩机静压力，终压力则是桩端到达设计要求的持力层并进入一定深度终止压桩时出现的最终静压力。
五.静压管桩的施工方法：
1. 静压管桩的施工顺序；
测量定位—桩机就位—复核桩位—吊桩插桩—桩身对中调直—静压沉桩—接桩—再静压沉桩—送桩—终止压桩—质量检测
2. 静压管桩的施工要点：
（1）.针对静压管桩施工中桩位点易遭破坏的情况，提出利用全站仪平面定位技术对桩位的测放和恢复是较理想的定位施工方法。测量定位根据建设单位提供的控制点，依次定位出建筑物主楼轴线，再依据桩基础平面图定出没个桩位。A.桩位标志物埋设深度不小于200mm，桩位的允许偏差：群桩不大于20 mm，单桩不大于15 mm。B.桩位标志物不允许外露自然地面，以免施工碾压倒桩位或移位造成桩位偏差过大。
（2）.控制静压管桩的标高；根据单桩地表高程及桩顶设计标高，从而确定送桩深度，在送桩器作好标识，通过单桩地面标高和入土深度计算出施工桩顶标高及有效桩长。正常施工下以终压力及最后稳压贯入度控制管桩入土深度。当桩顶标高接近设计标高时，适当延长稳压时间，尽量压桩到位避免截桩。无论何种情况下都以机械施工压桩力及有效桩长连确定成桩的入土深度。在此还要特别注意，每打下一个承台标高下的桩时应重新复核一下桩顶标高，把桩顶标高偏差控制在±50 mm以内，平面位移符合规范要求。
（3）.控制静压管桩的垂直度；一般情况下插桩以入土20—30cm为宜，然后进行调校。桩机驾驶人员掌握双方向角度尺，使之两个垂直的方向上均归零，这时桩基纵横方向保持水平，抱桩器抱紧后管桩则竖直，同时在距桩机出外延20米—30米处两个垂直方向架设两台经纬仪，复核桩的垂直度。沉桩过程中，施工人员随时观察桩的进尺变化，若遇地质层有障碍物，桩杆偏移时应分1—2个行程逐渐校正调直桩身。
3.施工终压力控制：
（1）.单桩竖向承载力可以通过桩的终止压力大致判断，但它有因地质土层情况，静压桩机设备性能等因素的不同而各异，仅根据终止压力值所判断的单桩竖向承载力加深处理或补桩，以保证桩基的施工质量。
（2）.压桩应控制好终止条件；液压表显示的最终压力不得低于单桩设计承载力的2倍，否则应增加桩长，被工程实际施工中一般都能超过单桩设计承载力的2.62倍。根据河南省建筑工程质量检测中心的实验结果，被工程压桩力不宜超过最大允许压桩力
Pmax=4900KN，本工程设计的施工压桩力为P=4600KN
4.其他控制要点：
（1）.确保接桩质量；首先从管桩进场检验入手，对所有的管桩分批检查，验收其生产厂家的产品合格证或产品质量报告，不合格的管桩禁止使用。再次，控制接桩人员的持证上岗情况，本工程使用CO2保护焊，在接头端一定保持清洁，焊接时对称施焊，以减少焊缝变形引起结构弯曲，施焊结束后严格检查焊缝，建设单位利用超声波探伤仪对2根接头焊缝做超声波探伤，达到接桩数的10%以上，在进行继续压桩前，焊好的桩接头应自然冷却5—8分钟放可继续施压，严禁用冷水冷却或焊好就压。
（2）.沉桩线路的选择；施工中，随着打桩段数的增多，各层土体密度随之增高，土体与桩身侧面的摩擦阻力也响应增大，压桩所需的压力也随之增大，为使施工中各桩压力基本接近，本工程桩基施工先从主楼部分的桩施工开始，在施工裙楼及设备层的桩由一侧向单一方向进行施工，单承台的桩根据设计标高先深后浅，即主楼部分先从1—A～1—D/7轴承台下的桩开始，然后分别向1—A～1—D/6—1轴及2—A～2—D/9—14轴推进。
（3）.施工中现场不宜过多存放管桩，减少倒运次数。因管桩采用混凝土强度高，塑韧性差，若倒运次数增多，管桩桩身受损甚至折断几率增大；本工程施工单位周密计划安排，严格控制进入施工现场的管桩数量，杜绝了管桩多层叠放的发生。
5.管桩的检测：
依据《建筑桩基技术规范》（JGJ49—94）《预应力混凝土管桩》（0SG409）《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202—2002）的要求，为检查静压管桩的桩身完整性和承载力，采用低应变力检测法进行质量全数普查，采用静载法进行单桩的承载力试验，实验前根据地质报告对现场进行分区，每个区内抽样进行试验，每个区内行单独评估，最后进行整体评价，本工程共分4个大区域评估。
（1）.低应变动力检测；应用低应变动力检测技术检测桩身的完整性，因为双节桩全部采用焊接，而不是采用硫磺胶泥连接，所以本工程中对桩身完整性的检测只采用低应变动力检测。并且结合本工程特点对所有管桩做全数低应变动力检测。检测结果显示本工程桩的完整性很好，工程中没有在接桩处出现断桩现象。
（2）.静载实验；利于静力压桩机作为反力装置进行桩的静载实验，加载方式为慢速维持荷载法，第一级荷载为每级加载增量的两倍，每级加载增量为100KN。通过由静载实验得出的Q—S曲线可判断出桩的极限承载力，从而判断出能否满足要求。本工程通过静载实验、单桩承载力均可以满足设计要求。
结束语：
高强预应力混凝土管桩单桩承载力高，施工速度快，较灌注桩易保证施工质量；施工现场文明整洁，无噪音、无污染；施工过程中对桩体无震动破坏。纵观静压管桩的综合效益十分可观，远比灌注桩的综合效益突出，在我市将来的基础施工中有十分广阔的前景。