随着我国房地产经济的迅猛发展，静压预应力高强混凝土管桩(PHC)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。为了保障工程的施工质量，避免施工过程中出现不必要的问题，就要在施工过程注重各个方面的施工质量，制定科学合理的施工方案，严格进行每一步骤的施工，从而顺利完成施工工程。

 

　　1工程概况

 

　　某建筑工程为框剪结构，地下1层，地上15层，基础设计采用静压PHCΦ500－125AB管桩，另据试压桩记录确定当主楼承台压桩困难时应结合引孔，引孔孔径小于桩径，有效桩长不小于10m，桩端进入持力层深度不小于5.5m，单桩竖向抗压承载力特征值为1800kN，终压力值不小于3700kN(最大静载试验荷载值3600kN)。持力层可选择⑤卵石、⑥残积砂质粘性土、⑦全风化花岗岩或⑧土状强风化花岗岩，复压三次，累计沉降量小于1cm。

 

　　2场地地质条件

 

　　据本工程《岩土工程详细勘察报告》可知，拟建场地主要土层由上至下分布依次为①1.0～4.3m杂填土；②1.00～4.20m粉质粘土；③1.1～4.10m淤泥质土；④1.20～5.90m中砂；⑤4.2～16.1m卵石，其中粒径大于20mm的颗粒质量占近55%，一般粒径为2～6cm，局部个别可达8～20cm，形状呈亚圆为主，级配较好，填充以砾粗砂为主，场地内钻孔均有揭露；⑥1.3～5.6m残积砂质粘性土；⑦2.3～7.1m全风化花岗岩；⑧1.60～13.80m土状强风化花岗岩；⑨4.2～7.8m碎块状强风化花岗岩；⑩中风化花岗岩，场地内仅2#楼主楼有揭露。

 

　　3施工难点

 

　　(1)本工程地质情况复杂，地下水位较高，地下室开挖深度约4～5m，桩基施工既要满足单桩承载力要求，又要满足桩端进入持力层深度及有效桩长要求，属于多控指标的端承桩和摩擦桩复合受力桩体。而②粉质粘土层及③淤泥质土层较厚，⑤卵石层埋深较浅且厚度变化较大，如果按一般的压桩工艺只能进入卵石层1m左右，仅满足单桩承载力要求，无法保证桩端进入持力层深度及有效桩长。如何同时满足设计单桩承载力及桩端进入持力层深度、有效桩长是确保本工程桩基施工质量的关键。

 

　　(2)本工程地下室基础占地面积约27350m2，多为三～五桩承台，间距较大(轴距为8.4m)，但2#楼主楼管桩分布比较密，共有185根，电梯井核心筒更为密集。如何避免压桩过程中管桩上浮导致重新复压，从而保证单桩承载力和施工工期尤为重要。

 

　　4选择依据

 

　　4.1挤土PHC管桩缺点

 

　　按成桩方法分类，静压PHC管桩属于挤土桩，预钻孔静压PHC管桩属于部分挤土桩。成桩过程的挤土效应在饱和粘性土中是负面的，常导致断桩(接头处)、裂桩、桩体上浮、降低承载力、增大沉降，要补桩、加桩，增加成本；还会造成周边建筑、市政设施受损。此外不能穿透硬夹层，往往使得桩长过短，持力层不理想，导致沉降过大。

 

　　4.2引孔压桩法优点

 

　　(1)引孔压桩法针对地质情况复杂，有粘土、砂层、卵石层相互交替，硬夹层较多，桩端持力层较浅，压桩机无法穿透的情况，引孔机能够先行穿入，给后续压桩施工做好准备，满足设计有效桩长的要求后，只需控制桩端持力层岩样和终压力值3700KN并保证至少复压三次累计沉降量小于1cm即可。

 

　　(2)先引孔后压桩，可减小一般压桩工艺在施工过程中的挤土效应。因为引孔机事先已按桩位把桩孔大部分岩土取出，形成一个相对孔洞，对桩周土体摩擦挤压力大大减小，从而避免管桩上浮和重新复压。

 

　　4.3长螺旋钻干作业法特点

 

　　(1)长螺旋干作业钻孔是一种无泥浆循环的机械式干作业连续成孔施工方法，钻头切削下来的钻渣通过螺旋钻杆叶片不断从孔底输送到地表。

 

　　(2)对地层适应性强，适用于填土、粘性土、粉土、砂性土、圆砾层、卵石层、强中风化岩石等。

 

　　(3)孔底无虚土，孔壁、孔底不受泥浆污染，桩与桩壁无泥皮界面，无噪声、无振动，文明环保。

 

　　(4)施工速度快，明显缩短业主投资周期，见效快。

 

　　(5)成孔过程即将孔内土自上向下按顺序取出的过程，操作人员、监理工程师、业主能亲眼直观地看到孔位处的地层实况。能较好把握复杂地层地质情况，克服因勘察布孔少引起的地层反映不全面的问题。

 

　　(6)施工易于控制，成桩质量可靠。当遇砂层、圆砾层、卵石层较厚、压缩系数低的粘土，预制桩难以穿过(常需打超前取土孔致使孔壁应力释放而不满足预计承载力要求)，因压桩引起土体隆起而影响周围建筑安全，长螺旋干作业钻孔桩却能顺利穿透一次成桩且可有效避免桩易偏斜、桩身或接头易折断、桩头易破损的通病。

 

　　4.4引孔施工机械设备选型

 

　　CFG系列钻孔机适用于CFG工法、预制桩、灌注桩、软基加固等多种基础施工。根据本工程实际情况，选用一台DBCFG－B26型步履式长螺旋钻孔机Φ480孔径。

 

　　4.4.1主要技术参数

 

　　表1钻孔机主要技术参数

 

　　4.4.2CFG系列钻机特点

 

　　(1)钻机采用长螺旋成孔，可通过钻杆中心管将混凝土(或泥浆)注入孔底。既能钻孔成桩由一机一次完成，也可用于干法成孔(本实例中采用)，注浆置换等多种工法。

 

　　(2)动力头采用电机双驱动、大中心通孔的减速机，承载、过载能力强，结构紧凑，噪音低，寿命长。

 

　　(3)钻机为液压步履式结构，可自行起落臂架，行走、回转、对位准确、可靠，施工效率高，劳动强度低。

 

　　(4)钻机拖运与装运相结合，整体性强，场地转移方便，使用费用低。

 

　　(5)整机的电气、液压、操纵、监视仪表均集中在司机室内，司钻人员操作方便、简单。

 

　　5施工工艺

 

　　5.1工艺流程详见(图1)

 

　　图1先引孔后压桩施工工艺流程图

 

　　5.2引孔、成孔施工工艺

 

　　引孔前，在桩位标识外6～10m处引两个相互垂直的固定点设两经纬仪监测其是否偏位及垂直度。引孔机就位，施钻引孔至自然地面以下17m。

 

　　(1)钻机就位：钻孔机就位时，应使钻杆垂直对准桩位中心，保持平稳，不发生倾斜、位移。司机室内应挂铅垂并在钻架上刻上明显的进尺位置对照线，由专人进行桩位对中及垂直度检查，合格后方可施钻。

 

　　(2)钻进成孔：调直钻架挺杆，对好桩位(用对位圈)，开动机器钻进、出土，达到控制深度后停钻、提钻。钻孔开始时先慢后快，同时检查钻孔的偏差并及时纠正。成孔过程中，发现钻杆摇晃或难钻时，应放缓进尺，以防桩孔偏斜、位移及钻杆、钻具损坏。钻进时，记录每米电流变化及突变位置，以复核地质情况。

 

　　5.3引孔压桩法质量控制要点

 

　　(1)引孔的垂直度偏差不宜大于0.5%。

 

　　(2)引孔过程中，应根据桩顶标高和《岩土工程详细勘察报告》，准确控制好引孔深度，同时不得超钻而破坏或穿透桩端持力层岩样，造成桩端承载力无法满足设计要求。

 

　　(3)引孔过程中，若遇浅层大孤石，应立即停止引孔，待安排钩机挖掘后，方可继续引孔。

 

　　(4)压桩施工前，配桩应同时考虑引孔深度和《岩土工程详细勘察报告》反映的桩端持力层深度，在满足设计要求前提下，经济合理的配置桩长。

 

　　(5)在保证桩有效长度大于10m的同时，必须满足桩端进入卵石持力层大于5.5m和桩的终压力值大于3700KN。尤其应重视三次复压累计沉降量应小于10mm。

 

　　(6)压桩过程中，应使用水准仪观测已施工的管桩是否上浮。若有浮桩应重新放线定位复压。

 

　　5.4塌孔预防措施及处理方案

 

　　5.4.1预防措施

 

　　(1)引孔前应充分降水，以利土体排水固结，减少孔隙水压力，增大有效应力。

 

　　(2)钻进速度应平稳，控制在中速档以减少对土体扰动。过慢，钻头对土体扰动加大；过快，土体上下受扰相互作用，易失稳。

 

　　(3)引孔作业和压桩作业应连续进行，以免积水塌孔，间隔时间不宜大于3h。

 

　　(4)引孔回钻退出同时应及时清理钻渣至场外，并用600×600mm木板盖住孔口，以减少堆土荷载。

 

　　5.4.2处理方案

 

　　(1)若因土体过饱和出现个别塌孔应先挖除坏土，在孔内夯填灰土(比例3：7，每500mm厚夯实一次)，待灰土吸干水并挤密桩周土层后复钻成孔。

 

　　(2)若因砂层过厚出现大面积塌孔，考虑到造价、工期等因素，应及时联系勘察、设计等单位研究确定处理方案。如改变桩型为钻(冲)孔灌注桩，采用湿作业法造浆成孔，保持孔内水头高度，或改为桩筏基础等。

 

　　6施工效果

 

　　(1)本工程2#楼主楼共进行2根单桩竖向抗压承载力试验，从试验桩Q－s及s－Lgt曲线图详见(图2)看出在各级荷载作用下沉降量不大且无明显增大现象，按《建筑基桩检测技术规范》JGJ106－2003条款4.4.2，各试验桩在最大荷载作用下均未达到极限荷载状态，故试验桩的单桩竖向抗压极限承载力取最大试验荷载值3600kN，满足设计要求。

 

　　图2试验桩Q－s及s－Lgt曲线图

 

　　(2)采用预钻孔静压PHC管桩即先引孔后压桩法，有效解决了在复杂地质条件下，静压PHC管桩施工有效桩长和单桩承载力不够的难题，从而满足设计和规范要求，保证桩基施工质量。此外，比其他桩型如灌注桩，更节约造价。

 

　　(3)先引孔后压桩，可有效减少挤土效应，避免断桩及因管桩偏移和上浮而需重新复压的现象。

 

　　(4)引孔作业和压桩作业连续进行，大大缩短压桩时间，节约工期。本工程未出现明显塌孔现象。

 

　　结尾

 

　　综上所述，在静压预应力高强混凝土管桩施工过程中，为了确保其施工的质量，应充分考虑施工过程中的各种影响因素，尽可能估计到可能发生的问题。实践证明，在其应用过程中，只要严格落实现有各项技术规范、措施和有关经验，同时在施工过程中不断改进提高其技术应用水平，就可以很好地控制静压高强预应力管桩施工质量和施工安全。

 

　　参考文献

 

　　[1]陈志山.静压高强预应力混凝土管桩施工技术[J].科技致富向导，2012年12期

 

　　[2]许建林.静压高强度预应力混凝土管桩(PHC)施工[J].山西建筑，2011年26期