PHC桩处理客专或高铁梁场基础施工见解

PHC桩处理客专或高铁梁场基础施工见解
邢雪辉
摘要：PHC桩规范用语为静压预应力管桩，简称静压管桩。在客专梁场基础处理时具有施工工艺简单、施工速度快、基础沉降小、无季节影响等诸多优点。在客专梁场或高铁梁场基础处理时被广泛采用。
关键词： PHC桩客专或高铁梁场基础处理
1．工程概况
中交一公局第六工程有限公司承建的新建铁路哈尔滨至大连客运专线工程双城制梁场的施工任务。工程总造价约为5.3亿人民币，合同期为36个月。
中交一公局第六工程有限公司双城制梁场位于哈尔滨双城市兰陵镇沿河村，里程桩号DK855+457～DK856+183，占地266亩，梁场承担拉林河特大桥及二十四号特大桥的630榀箱梁预制及架设任务, 里程桩号DK834+518.9～DK856+117.31，全长21.6公里。其中2孔24米箱梁，628孔32米箱梁，共计630孔后张法预应力双线简支箱梁。
梁场大临建设工程量：钢筋347吨，换填碎石方量14.3万立方米，弃土方量16.2万立方米，PHC管桩2772根，混凝土2万方。
2．我梁场的基础处理设计
2.1进场之初聘请铁道第五勘察设计院对梁场平面进行设计，对梁场的平面布置、上水、排水、蒸汽养生等，都进行了整体设计。该建场设计方案于2007年11月9日通过专家评审组评审，结果合格。同意按此方案进行施工。
2.2 由于受东北寒冷气候条件影响，我项目经过认真的研讨，把原有的CFG桩基础方案改成了无气候影响的PHC桩基础施工方案，由湖北省轻工业科技设计院进行设计，对制、存梁台座、450t提梁机基础、静载试验台基础等都进行了详细设计。并于2007年11月18日征得了梁场设计专家评审组的同意。
2.3经过一年左右的使用期，发现经过PHC桩处理的地基，有结构牢固，沉降稳定，使用性能好等特点。再加上施工速度快，工艺操作简单，经济合理等优点，建议梁场在基础处理时优先选用。
3．PHC桩定义
指采用离心成型的先张法预应力混凝土环形截面桩。PHC桩特指预应力高强度混凝土管桩，它的混凝土强度等级不低于C80。
4．PHC桩的规格、型号
PHC桩按外径分为300mm，400mm，500mm，550mm，600mm，800mm，1000mm几种。我梁场选用400mm的PHC桩。
5．PHC桩应符合的规定
生产和使用的PHC桩必须符合国家产品标准《先张法预应力混凝土管桩》（GB13476－1999）及国家标准图集《预应力混凝土管桩》（03SG409）。
管桩的长度包括桩身和接头，不包括附加配件（如钢桩尖）。管桩的生产长度按1m进位，通常最小长度为6m，最大长度按桩径不同分别为：D=300mm时为11m；D=400mm时为12m；D=500mm(或600mm)时为15m，在特殊要求时也可特殊生产。
6．基础承载验算
6.1荷载
32.6m梁体重量：9000KN；
钢模重量：2200KN；
其中：内模700KN，侧模950KN，底模450KN，端模100KN； 450t门吊轨道提梁机自重4300KN；
900t轮胎式提梁机自重6300KN。
6.2基础验算
根据工程地质勘察报告，制梁及存梁区地基浅层为耕土及粉质粘土，其承载力较低，不能满足制梁、存梁阶段对地基的承载力及变形要求，故不能采用天然地基。考虑到工期紧，必须进行冬季施工等因素，基础采用高强预应力混凝土管桩（PHC桩）。
梁场的地质情况：建场场地地貌单元属拉林河漫滩，地形略有起伏。根据钻探记录、原位测试和室内试验，对所揭露地层由上至下共划分为6层：新近沉积土、粉质粘土、细砂、粗砂、粘土、中砂。
6.3 存梁台座基础验算、450t轨道式提梁机基础验算
验算方法相同。为了安全考虑，在确定桩数时采取进1位的做法即可。
7．施工工艺及施工质量控制
梁场内的制梁台座、双层存梁台座、450t门吊、静载试验台基础均采用PHC管桩的施工方法。
7.1施工前准备
施工前应对桩身的质量进行检查控制：局部粘皮和麻面累积面积不大于桩身总表面积的0.5%，其深度不大于10mm，允许做有效的修补；磕损深度不大于10mm，每处面积不大于50cm¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬2¬，允许做有效的修补；内外表面不允许出现露筋；不允许出现环向或纵向裂缝，但龟裂，水纹及浮浆层裂纹不在此限；正式压桩前对全部桩位放样，桩位偏差不得大于20mm。
7.2压桩作业
7.2.1液压式压桩机的最大压桩力应是压桩机的机架重量加上配重再乘以0.9的系数。压桩机压桩前配足配重，满足最大压桩力要求。
7.2.2制梁台座及450t门吊轨道单桩竖向承载力特征值为750KN，存梁台座单桩竖向承载力特征值为1100KN，现场压桩力不得小于单桩承载力特征值2倍。压桩力通过油压表数字转化，要求每台桩机上必须张贴油压值对应压力值表。 7.2.3压桩过程中应经常观测桩身的垂直度。当桩身垂直度偏差大于1%时，应找出原因并设法纠正；当桩尖进入较硬土层后，严禁用移动机架等方法强行纠偏。
7.2.4压桩过程中应经常注意观察桩身混凝土的完整性，一旦发现桩身裂缝，应立即停机，找出原因，采取改进措施。
7.2.5每一根桩应一次连续压到底，接桩、送桩应连续进行，中间不得无故停歇，且尽可能避免在桩尖接近设计持力层时进行接桩。
7.2.6压桩过程中采用压桩力和设计桩长双控措施，对于达到压力值，但桩长不够，坚决要求施工方改变为设计桩长。
7.2.7当压力值达到极限值但桩顶标高尚未达到设计标高时，在不浮机、不爆桩的情况下应尽量要求施工方压到设计标高处或下压到地表以下以便下一步的施工。若浮机后下压仍达不到设计标高处，
下降或有下降的趋势时，应该指导继续下压，直到压桩力上升，方可停止终压。
7.3 PHC桩的桩检
7.3.1 PHC桩基础必须完成承载力检测，承载力达到要求后，并经验收合格后方可进行承台施工。单桩承载力检验采用静载试验法，检测数量为单位工程中总桩数的1%。可以商量进行截桩。截桩应用锯桩机截割，严禁利用压桩机行走将桩推断的作业法。截断桩长应记录在施工记录表中备注栏中。截桩附近的桩可以换较短桩，但桩长缩短长度宜小于1m。但短桩施工中终压值必须达到要求。
7.2.8对于设计桩长桩顶标高达到设计标高，但压桩力未到设计要求值时，继续下压直至压桩力达到设计要求值。继续下压的深度应测出后记录在备注栏中，同时下一根邻近的桩点必须更换为一根更长的桩。
7.2.9对于桩顶标高和压桩力均能满足要求，但压桩力有停止、并不小于3根。
7.3.2 PHC桩的完整性检测:
桩身质量检验采用低应变动测法，检测数量为单位工程总桩数的20%，并不少于10根。
7.3.3 桩位的检查:
压桩完成后，桩位桩顶标高和垂直度的允许偏差应满足设计要求。
7.4 PHC管桩接桩与补桩的处理
PHC桩如有断桩或桩部损坏或桩顶达不到设计标高的，则采取接桩或补桩处理。接桩：当桩顶标高比设计桩顶设计标高之差大于20cm时，进行接桩；两个桩均有桩头板的，进行焊接连接，焊接法接桩时,检查焊条的质量,符合施工图纸中焊条质量的要求,同时电焊接桩焊缝检验标准应满足设计要求。桩头无桩头板时，采取加筋混凝土连接，在管桩中灌注高度为1.5m的无收缩混凝土，混凝土要求为C30混凝土，接缝上下各75cm，在灌注混凝土底部加5mm厚圆薄钢板作托板，与6根钢筋焊接后吊入至相应标高处，吊筋长视现场接桩长而定，尾端用弯勾于桩衔接牢固（或点焊）。保证在浇筑混凝土时不变形。整体施工顺序：处理桩头----对接桩----放托板----放加筋----浇筑混凝土。补桩：桩顶标高与设计桩顶标高之差小于20cm时：进行补桩。支模板进行混凝土补桩,混凝土采用C30混凝土,模板采用木模板或钢模板均可,有效直径不得小于PHC桩桩径。同时不得超过设计管径3cm。接桩处理注意事项：接桩时，应该避免同一承台内50%以上的接头在同一平面上；管桩与承台连接时，管桩嵌入承台的填芯混凝土应为 C30，配比参见实验室配比；桩顶嵌入承台深度保持5cm---10cm；接头连接强度不应该小于管桩桩身强度；接桩时上下节桩应保持顺直，错位偏差不宜大于2mm；接桩时，已入土桩段的桩头宜高出地面（平台）0.5---1.0米；对接前,管桩端板应用铁刷子清刷干净,坡口应刷至露出金属光泽；截桩时平面要水平﹑整齐。
8. 承台的浇筑
承台的浇筑和普通混凝土的浇筑相同，这里不再赘述，只是注意预埋相应的结构所需的小型构件，混凝土型号采用C30普通混凝土，在制梁台座施工时特别要注意挠度的预留或蒸汽管道口的预留即可。
9.经济效益比较
采用扩大基础换填法进行基础施工时，换填深度基本为2m，所需的材料为山皮石、级配碎石和混凝土。材料造价约为5.3万元，而PHC管桩材料造价约为4.5万元。而且换填法使用大型机械较多，成本较高。
结束语：PHC桩作为一种施工快捷的基础处理方式，被广泛应用于建筑和路桥基础建设中，更由于其无气候条件制约的特性，使得该工艺在北方的寒冷地区更显示其优越性，通过近一年的使用观察，结构稳定，满足客专梁场或高铁梁场所要求。作者认为，在类似的工程中可大力推广。