1前言

 

　　预应力高强混凝土管桩(简称PHC桩)在建筑市场得到广泛应用，它是建设部科技成果重点推广项目。PHC桩是专业工厂里采用先张法预应力和离心成型工艺，经过蒸压养护而制成的一种空心圆筒体的等截面构件，运往施工现场后，通过锤击或静压的方法沉入地下作为建(构)筑物的基础。广泛应用在工业与民用建筑、桥梁、港口码头、水利工程等，在国家建设中发挥了愈来愈大的作用。

 

　　2风电场风机基础加固PHC管桩的施工

 

　　2.1工程概况

 

　　龙源白音塔拉风电场位于内蒙古通辽市科左后旗，风电场规划容量49.5MW，风电场总占地范围约13km²，场内大部分为沙坨沙丘，地形起伏不大。部分基础采用预应力管桩低承台式基础，基础下布置33根直径Φ＝500mm的PHC桩。

 

　　2.2工程地质及水文概况

 

　　风场区内地下水类型属于松散岩类孔隙潜水，含水层岩性主要为细砂。水质良好，对砼无侵蚀性，适宜建筑用水。根据工程地质勘察报告，本区域主要分4个大层，依次如下：

 

　　①细砂：灰色；单层厚度0.20～5.6m，稍湿，松散；风积而成，不宜做基础持力层。地基承载力特征值fak=60kpa。

 

　　②细砂：黄褐色；单层厚度0.6～6.7m，稍湿-饱和，松散；以石英及长石颗粒为主，局部偏粉砂，力度不均。地基承载力特征值fak=110kpa。

 

　　③细砂：浅黄色；单层厚度2.0～10.27m，稍密-中密；以石英及长石颗粒为主，局部偏粉砂，力度不均。地基承载力特征值fak=160kpa。

 

　　④细砂：灰色；单层厚度0.30～11.20m，饱和，密实；以石英及长石颗粒为主，局部偏粉砂，力度不均。夹④1层粉砂层。地基承载力特征值fak=200kpa。

 

　　④1层粉砂；灰色；分布较连续，可见厚度7.10～17.90m；饱和，密实；以石英及长石颗粒为主，局部偏粉砂，力度不均。地基承载力特征值fak=200kpa。

 

　　2.3PHC管桩的设计参数

 

　　设计采用C80的PHC桩，桩径为500mm，壁厚125mm，单桩设计承载力2000KN，设计桩长10m。中间1根PHC桩，24根PHC桩沿半径5.5m的圆周均匀布置，8根PHC桩沿半径7.5m的圆周均匀布置，共33根PHC桩，桩尖进入③层土中。

 

　　2.4施工准备

 

　　2.4.1施工设备的选择

 

　　由于施工现场远离居民区，对施工噪音要求不严，所以选用了筒式柴油打桩机，桩锤型号D62，冲击体（活塞）重6.2吨，常用冲程1.9～3.6m。该种打桩机行走调头方便，垂直度调整快捷，锤击能量大，打桩效率高，落距可随阻力的大小自动调整，人为掺杂的因素少，比较适合于管桩的施打。

 

　　合理选择桩帽、桩垫是一个不可忽视的重要环节。套桩头的桩帽筒，内径不宜过大或过小，以大于桩径20～40mm为宜，并设有导向脚与桩架导轨相连，保证与柴油锤的中心线重合。筒深度不宜太深或太浅，以300～400mm为宜。桩帽和桩锤之间用竖纹硬木作锤垫，厚度不小于150mm，桩帽与桩顶间垫层宜采用麻袋、硬纸板纸垫和胶合板等衬垫材料，锤击压缩后的厚度宜为不小于120mm，同时应经常检查，及时更换，这对防止击碎桩头，增强贯入能力都有益处。

 

　　2.4.2材料的准备

 

　　PHC桩的质量必须符合国家标准和施工质量验收规范的规定，进场时应附有出厂合格证。进场时质量验收项目主要有外观质量、尺寸偏差、砼抗压强度和抗弯性能等四项。只有验收合格的成品桩才可沉桩。如发现有不合格的桩，用红油漆在其桩身做醒目的标记，禁止使用此根桩。

 

　　2.5PHC桩施工过程

 

　　2.5.1施工顺序

 

　　沉桩施工顺序一般宜采用先长桩后短桩，先大径后小径的原则，自中间分两边对称前进，或自中间向四周进行。本工程采用中间向四周进行打桩。

 

　　2.5.2测量定桩位

 

　　测放的桩位经测量监理复测无误后方可进行施工，并且每天施工前要检查即将施打的桩位与邻桩之间的尺寸是否正确。为便于送桩高度控制设一定数量的水准点。

 

　　2.5.3桩机就位

 

　　检查桩机，确保设备正常运转后移动设备就位、对中、调直。

 

　　2.5.4喂桩、插桩

 

　　首先用吊车取桩，起吊前在桩身上划出以米为单位的长度标记并将十字桩尖焊接到底桩上，桩尖焊接后，进行插桩，用桩机上的吊勾喂桩，采用一点绑扎，吊点宜选在四分之一处，对准桩位将桩落下（桩位事先用钢筋棍钉出）。将桩锤轻轻放下，初次调整桩垂直度，保证第一节桩垂直度控制在0.5%以内，否则应将桩及时拔出重新插桩施打。确保位置及垂直度符合要求后先利用桩锤的自重将桩压入土中。桩身垂直度要通过立于桩机前方、侧放的两台经纬仪指挥桩机司机移动桩机架调整。桩停打时的垂直度不得超过1%。

 

　　2.5.5锤击沉桩

 

　　因地层较软，初打时可能下沉量较大，宜低锤轻打，随着沉桩加深，沉速减慢，起锤高度可渐增。在整个打桩过程中，要使桩锤、桩帽、桩身尽量保持在同一轴线上。必要时应将桩锤及桩架导杆方向按桩身方向调整。要注意尽量不使管桩受到偏心锤打，以免管桩弯扭破坏。打桩较难下沉时，要检查落锤有无倾斜偏心，特别是要检查桩垫桩帽是否合适。如果不合适，需更换或补充软垫。每根桩宜连续一次打完，不要中断，以免难以继续打下。

 

　　2.5.6接桩施工

 

　　接桩采用端板式焊接接头。当下节桩的桩头距地面0.5～1m左右时，开始进行接桩。先将焊接面清刷干净，再在下节桩头上安装导向箍引导就位，上下节桩段保持顺直，错位偏差不宜大于2mm。对称点焊4～6点加以固定，然后拆除导向箍。由2名电焊工手工对称施焊，焊接层数应大于等于二层，内层焊渣必须清理干净后再焊下一层，要保证焊缝饱满连续。焊条宜采用E4320型焊条，焊接质量应符合现行行业标准《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002的有关规定要求。焊好后的桩接头应自然冷却后方可继续锤击，自然冷却时间不宜少于8min，严禁采用水冷却或焊好即施打。

 

　　2.5.7在沉桩过程中碰到下列情况应暂停打桩，查明原因后再按处理方案施工：

 

　　2.5.7.1沉桩过程中桩的贯入度发生突变；

 

　　2.5.7.2桩头混凝土剥落、破碎；

 

　　2.5.7.3桩身突然倾斜、跑位；

 

　　2.5.7.4地面明显隆起、临桩上浮或桩位水平移动过大；

 

　　2.5.7.5贯入度或锤击数与试验成果明显不符；

 

　　2.5.7.6桩身回弹曲线不规则。

 

　　2.6成果记录整理

 

　　打桩过程中应详细记录各种作业时间，每打入0.5～1m的锤击数、桩位置的偏斜、最后10击的平均贯入度和最后1m的锤击数等。

 

　　2.7检测效果

 

　　在桩基施工完成后，进行了10根桩的小应变测试和4根高应变测试，结果均满足设计及有关规范要求。实践证明，只有严格加强控制打设PHC桩的施工工艺，才能发挥出其质量可靠、承载力高、经济快捷等优点，保证其在地基处理中的广泛推广运用。同时充分挖掘预应力管桩的承载潜力。

 

　　2.8PHC管桩与基础底板连接技术

 

　　为有效防止基础上浮并保证基础和桩基的整体协同工作，PHC桩必须伸入基础不少于8cm，同时在风机基础钢筋绑扎前，将PHC桩顶部的150cm高度内中间空部份灌入砼，砼强度不低于风机基础的砼强度，并微掺UEA膨胀剂(掺量10%)，同时沿孔周边设置锚筋。锚筋伸入基础底板内，与底板砼刚接。

 

　　3结语

 

　　PHC管桩作为一种较新颖的基桩，具有规格多，承载力范围大，设计选用较灵活，速度快、工期短，综合造价便宜，成桩质量有保证等优点。经过多年的实际应用，现在预应力管桩已成为设计人员首选的桩基。随着PHC管桩的广泛应用和发展，以及人们对它的理论研究和工程实践的不断积累，PHC桩的施工技术会不断得到提高。