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DBJT 15-22-2008 锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程讲座
广东省标准锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程广东省建筑设计研究院容柏生2009－07本规程1998年（以下简称原规程）开始实施，成为我省以致我国第一本针对管桩基础的专业规程。原规程的实施，大大地促了进了我省管桩的使用，到去年，总用量已达约5亿延米之多。在我省建筑工程领域方面作出了卓越贡献。也促进了我国管桩工程技术和应用的发展。原规程于2002年被评为工程建设优秀标准。原规程包含了对应于管桩工程的岩土勘察、桩身质量、设计、施工、检测和验收等方面的规定，内容全面而丰富，可操作性强。实施该规程后，勘察、设计、施工、监理等方面的人员均有章可循。根据所了解的资料，凡是全面遵守该规程的管桩基础工程，目前为止，尚未发现由于管桩基础而造成建筑物重大事故的实例，这说明了建筑物使用管桩基础是可靠的，也说明了原规程是可行和合理的。2003年，经原规程编写组申请，省建设厅下达了修编任务。修编的原因有如下几方面一般情况下，规范（规程）经过5年左右的使用，需要根据使用的情况（经验、教训和有关方面的发展等）进行修编随着我国建筑工程质量水准的提高，管桩基础的质量也应有所提高（3476）我国关于基础工程的设计方法有较大的改变（主要是地基和桩基的承载力的表达）。本次修编的特点及主要内容为保持与国家标准、广东省标准和有关行业标准一致单桩承载力基本保持原来水平，但对工程质量和管桩的质量有新的和较高的要求吸纳推广较成熟的与管桩有关新技术、新工艺、新机械等加大对工程桩质量监督和检查的力度，把好工程质量关规程条文力求详细和有较强的操作性。1总则贯彻执行国家技术经济政策，增加了保护环境的要求。管桩施工会有噪声、振动、挤土和油烟等污染，对周围环境有一定的污染。设计人员选用管桩时应考虑环境保护问题不在环境保护法规不允许打桩的地方使用，在允许打桩的情况下，也应采取必要的措施，把打桩引起的环境污染减低到国家法规允许的范围内。本规程适用于工业与民用建筑中低承台管桩基础的岩土工程勘察、设计、施工及质量检测和工程验收。其它工程类别可参考使用。本规程适用于锤击贯入法施工的管桩基础（不适用于静压法，该法的规程在编制中）。当采用本规程时，应配套遵守本规程中的各项规定。本规程适用于非抗震和抗震设防烈度为6、7、8度的地区。管桩基础宜选择强风化岩、坚硬黏性土、密实砂土等岩土层作为持力层。下列地质条件不宜采用或慎用管桩1持力层以上含有较多且难以清除又严重影响打桩的孤石、风化球或其它障碍物2持力层以上含有不适宜作桩端持力层且不易贯穿的硬夹层3基岩面上没有合适持力层的岩溶地层4基岩以上为淤泥等松软土层，其下直接为中或微风化岩，或中风化岩上只有较薄强风化层5桩端持力层为遇水易软化且埋藏较浅的风化岩6地下水或地基土对管桩有强腐蚀的岩土层5管桩基础设计一般规定桩基础设计时，所用的荷载效应最不利组合及相应的抗力与变形限值应符合1按单桩承载力决定桩数时，传至承台底面上的荷载效应应按相当于正常使用极限状态下荷载效应的标准组合，相应抗力应采用单桩承载力特征值。（标准组合）（基本组合）2当计算桩基变形时，传至承台底面上的荷载效应应按正常使用极限状态荷载效应的准永久组合，不计入风荷载和地震作用。相应的限值应为桩基变形允许值。3在计算管桩基础承台内力，确定承台高度、配筋和验算管桩桩身强度时，上部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力，应按承载力极限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数。相应的抗力应采用承载力设计值。当需要验算承台和桩身变形、裂缝宽度时，按正常使用极限状态荷载效应的标准组合。进行基础结构构件的截面承载力计算或验算时，可按下列规定确定相应的荷载效应基本组合设计值S，取其不利者1永久荷载与竖向可变荷载组合计算时已考虑组合值系数即活荷载折减,（荷载效应基本组合的设计值）S荷载效应的标准组合值）计算时组合值系数取1不考虑活荷载折减,S永久荷载与可变荷载（包括竖向荷载、风或地震作用等）组合，取S管桩基础设计应根据承载力和变形控制要求进行下列计算或验算1桩基的竖向（压或拉）和水平承载力计算2桩身强度验算3计算承台内力并验算其承载力4桩端下有软弱下卧层时，验算其承载力5对桩中心距≤4视作一假想实体深基础进行承载力和变形验算6对变形要求严格时作沉降或水平变位验算7必要时尚应作抗裂或裂缝宽度验算桩的选用应遵照下列原则1用于抗震设防烈度8度的桩基工程，宜选用型、2地质条件较复杂时宜选、3设计等级为甲级时，宜选用型、得选用有漏浆的和f300管桩4在有腐蚀的环境下，应选型、f300管桩，并应按本规程5抗拔桩宜选型、应按本规程桩的平面布置可按下列原则进行1相邻桩的中心距应满足右表要求2采用多桩或群桩时宜使桩群承载力合力点与其上构件竖向长期荷载作用合力中心重合，并使群桩在受水平力和弯矩方向有较大的抵抗矩3同一结构单元宜避免同时采用摩擦桩和端承桩或同时采用浅基础和管桩基础，当条件受限制而采用时，则应估计其可能产生的差异沉降对上部结构的影响，必要时应有相应加强措施。桩基情况相邻桩中心距独立承台内桩数超过30根大面积群桩不宜小于立承台内桩数超过9根，但不超过30根条形承台内排数超过2排不宜小于它情况不得小于桩的长径比摩擦桩不宜大于100，端承桩不宜大于60当管桩穿越厚度较大的淤泥等软弱土层或液化土层时，应考虑桩身的稳定性及对承载力的影响端进入持力层的深度黏性土、粉土、砂土、全风化岩等，不宜小于2d，卵石、碎石土、强风化岩等，不宜小于0～略）基计算对于一般建筑物和受水平力较小的高大建筑物且桩径相同的多桩或群桩基础中，单桩桩顶作用力应按下列公式计算（计算承台中单桩承担的力，略）本版所用的计算方法与原规程完全相同，公式的形式也一样。所不同者，原规程中，力是用设计值（考虑分项系数）表达，而本版则是用相当于正常使用极限状态下荷载效应的标准组合（不考虑分项系数）。桩竖向抗压承载力计算应符合下列设计表达式（形式为作用力≤承载力，略）本版中的有关计算公式与原规程在形式上完全相同。原规程中用的是极限状态设计方法，因而作用于单桩的竖向力为设计值（考虑分项系数），同时带有重要性系数本版用的是相应于荷载效应标准组合的力（带脚码k）桩的承载力原规程为设计值，而本版用的是特征值（带脚码a）。桩竖向抗压承载力特征值可按下列规定确定（提供了三种方法）1当管桩桩基设计等级为甲级且地质条件较复杂时，或当地使用管桩的历史较短设计经验不足时，单桩竖向抗压承载力特征值应在设计阶段通过打静载试验桩确定。（桩数，试验时间）2当工程处于应用管桩多年且设计经验脚丰富的地区，单桩竖向抗压承载力特征值可利用工程桩在正式施工前进行试打桩并配合高应变动测法确定。（1％，≥5根）3当根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向抗压承载力特征值按下列公式估算p∑xpp式中前一项是各层土桩周摩擦力总和，后一项是桩端支承力。式中分别为侧阻和端阻修正系数分别为侧阻和端阻力特征值由表出。高应变动测法试桩结果用于确定管桩竖向承载力特征值时，除应符合本规程及广东省标准建筑地基基础检测规范中的有关规定外，尚应符合下列规定1相同条件试桩的动静对比资料较多2试桩经验丰富（指动测试验）3试验结果除应提供单桩竖向极限承载力外，尚应提供本规程信息数据和资料（对高应变动测法配合测试时测试结果的要求，包括侧和端阻，桩身压拉应力、完整性和打桩时有关记录）除按地基岩土条件确定管桩的承载力外，桩身混凝土强度等级应满足桩的抗压承载力设计要求。对于轴向受压的管桩，当不考虑桩身构造配筋的作用时，应符合下列规定Q≤（基本组合，设计值）管桩桩身结构竖向抗压承载力设计值可按下列公式计算A成桩工艺系数，承受竖向拔力的管桩基础，应按下式验算单桩的抗拔承载力（标准组合）单桩竖向抗拔承载力特征值应按下列规定确定1宜通过现场竖向抗拔静载数试验确定。2当根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向抗拔承载力特征值按下列公式估算Up∑lip桩身应满足抗拔强度要求（基本组合）受水平力的管桩基础，其单桩的水平承载力应符合下列规定标准组合或有地震组合桩的水平承载力特征值宜通过现场单桩水平荷载试验确定。满足桩最小中心距的同一承台中的多桩或群桩的水平承载力特征值可视为各单桩水平承载力特征值之和，当桩的水平承载力由水平位移控制且缺少水平荷载试验资料时，可按下式估算x3当管桩身仅受弯矩作用时，应符合下列规定M≤基本组合身的抗弯矩承载力设计值当桩身不允许开裂时，可按本规程桩身抗裂弯矩除以定当桩身允许开裂时，按桩身极限弯矩除以定。桩周土体因外界因素的影响而产生大于管桩的沉降时，应考虑由此而引起的桩侧负摩擦力对管桩承载力及沉降的影响。桩侧负摩擦力可按省地基规范规定估算。桩基础的沉降不得超过建筑物的沉降允许值。当有可靠地区经验时，对地质条件不复杂、荷载均匀、对沉降无特殊要求的管桩基础可不进行沉降验算。对以下管桩基础应进行沉降验算1设计等级为甲级的管桩基础2体形复杂、荷载不均匀或桩端以下存在软弱土层的设计等级为乙级的管桩基础3以桩长控制作为收锤标准的管桩基础。桩基础沉降量估算方法及建筑物的沉降允许值按省地基基础设计规范执行。据管桩基础的特点和广东的工程经验，也可利用单桩静载试验资料数据来估算管桩基础的最终沉降量。当管桩桩端持力层为N≥50的强风化岩或N≥30的中粗砂、砾砂、碎石类土层时，最终沉降量可按单桩静载试验时单桩承载力特征值所对应的试验桩桩顶沉降量的择其余桩端持力层的管桩基础的最终沉降量，可按单桩静载试验时单桩承载力特征值所对应试验桩桩顶沉降量的进行估算.当管桩基础的桩端持力层为强风化、全风化泥岩或其它遇水易软化或崩解的风化岩（土）层时，设计应注意下列问题1单桩承载力问题此时的单桩承载力特征值比常规情况下降低20％～30％,甚至更低入土深度较短的桩，单桩承载力特征值宜通过试验桩确定2桩尖的密封性问题应采用封口型桩尖，焊缝要连续饱满不渗水，且宜在施打过程中往桩孔底灌注高度为3送桩深度问题送桩深度不宜超过造要求和防腐蚀措施管桩与承台的连接（抗压桩和抗拔桩）管桩的接长及连接接头宜用机械啮合接头的情况防腐蚀措施（略）桩基抗震设计承受竖向荷载为主的低承台桩基，当地面下无液化土层。且桩承台周围无淤泥、淤泥质土或未压实的填土时，下列桩基可不进行桩基抗震承载力验算1.6度设防的一般工业与民用建筑2.7度和8度设防区，单层或多层、高度不大于253.7度和8度设防区，单层排架结构厂房，8层以下、高度不大于25需要验算时地面以下无液化土层竖向aa水平地面以下可液化土层下界面较平坦，桩承台（或地下室）周围无可液化土层时，可仍按上列公式验算，但地震作用持续过程中，液化土的水平抗力应折减一半地震作用停止时，液化土层摩阻力取零，并验算k关于水平地震作用的分担由承台正面填土与桩共同承担水平地震作用，但不计承台底面与地基土的摩擦力。宜计入承台的分担。作下列两项验算并按不利情况设计1桩承担全部地震作用，但降低桩周摩阻2地震作用取10，扣除液化土桩周摩阻。谢谢
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& 对预应力混凝土管桩上浮问题的分析
对预应力混凝土管桩上浮问题的分析
核心提示：摘要：近年来，预应力混凝土管桩由于具有承载力高、适应性强等特点得到了大力推广，但面对预应力混凝土管桩在施工中存在的质量问题，管桩上浮现象十分突出，必须要
摘要：近年来，预应力管桩由于具有承载力高、适应性强等特点得到了大力推广，但面对预应力商品混凝土管桩在施工中存在的质量问题，管桩上浮现象十分突出，必须要引起我们关注。本文通过分析预应力商品混凝土管桩的施工特点，以某工业区工程为例，针对上浮原因，提出处理措施。 中国论文网 关键字：预应力商品混凝土；管桩；挤土效应；上浮
一、预应力商品混凝土管桩的施工特点 1、适用条件 正确选择桩型可以避免及减少挤土效应的有害影响。 （1）预应力管桩不适合用于岩溶、石灰岩地区；上部有厚淤泥软土、下部桩端直接进入中、微风化层等软硬突变的地基以及有大量孤石、有坚硬隔层的地质。此外，由于纯摩擦桩不利于管桩桩身强度的发挥，亦应慎用预应力管桩。 （2）对于大多数建筑场地，可考虑选用预应力管桩，但应结合地质勘察报告和施工情况，充分考虑挤土效应的影响，决定是否选用预应力管桩以及桩基施工要求。 2、桩距 按桩基规范，预应力管桩最小桩中心距应不小于3.5d。当穿越饱和软土时桩中心距要求最大，穿越非饱和土或开口的部分挤土桩次之；对桩数少于9根、仅1～2排以摩擦为主的桩基，最小桩中心距可适减。按《地基基础设计规范》要求，对非饱和土的最大布桩平面系数应控制在6.5％以内，对饱和土的最大布桩平面系数控制在5％。 正常设计可通过成桩试验来确定单桩承载力，确定桩长、压桩力、最后贯人度控制等打桩参数。可以通过调查，参考当地有经验的地基施工单位意见来确定布桩桩距和施工参数。如当地无管桩施工实例及施工参数，设计宜先做成桩试验。
二、工程概况 某工业区工程为框架结构的大型公共建筑，总建筑面积为56,780m2，柱距为l0～15m，基础采用PHC―AB600型高强预应力商品混凝土管桩，桩径Ф500mm，总桩数3956根，单桩设计承载力特征值N=3200kN，平均入土深度29.58m，持力层为强风化花岗岩，持力层土的极限端阻力特征值qpk=6000kPa。施工采用锤击法，4台桩机分4个区域同时从中心开始。在打桩过程中，基桩上浮比较严重，整个场地上升200～300mm。经检测，5根基桩的承载力不满足设计要求，等待处理。
三、上浮原因分析 1、挤土效应是管桩上浮的主因 挤土效应一方面对松填土有挤密作用，可提高地基承载力，但对压实土在挤密的同时，会造成桩身上浮、移位和地面隆起，影响桩的承载力。对饱和软土的挤土桩，因桩基施工使孔隙水压力消散，土层再固结沉降产生桩的负摩擦力，也会引起桩承载力的下降和桩基沉降的增大。分析认为，桩承载力下降的主要原因是由于桩身上浮所引起，但不排除桩底发生疏松和涌桩等原因。 2、桩的数量多、体积大 该工程占地面积56780m2，总桩数3956根，同时每个承台的桩数较多，大多数承台桩数为10～20根，最多的达24根。由于桩与桩之间的相互影响，导致桩身上浮。根据施工记录，该工程近4000根桩，总入土深度达117018m，平均深度29.58m，按每根桩7.78m3计算，则打人地下的商品混凝土桩总体积约30778m3。如果不考虑土质压缩，平均分摊到面积56780m2的场地，则平均要提高约0.54m，可见打入商品混凝土的量非常大。当土饱和密实，被挤到极限密实度而向上隆起时，相邻的桩将被浮起。 3、冲孔灌砂的影响 根据勘察资料，该场地地下水丰富，与海水联动，填土下存在砂层和淤泥，不适宜采用钻孔灌注桩，也不适宜采用天然地基或复合地基。如果采用预制桩，因南部夹有大块石，要想穿过厚约18m的填石有很大的施工困难。因此，设计在南部采用先冲孔灌砂，再打预应力管桩，这样就不需考虑不同基础形式之间的差异沉降。但由于冲孔灌砂数量多，达824根，因此，需排开更多的地下空间，大量的砂才能冲入孔中，同时在砂孔中打桩时进桩较困难，容易打破桩头，加剧了场地的隆起。 4、测量误差 由于仪器、操作、读数等原因，所测数据存在测量误差。该工程测量上的主要不足是测点未固定，由于施工的原因，管桩顶面很难在一个水平上，因而桩顶每一点标高不一致，如果先后两次测点不再同一点，就出现了不同的标高。为了测得比较准确的数据，应在桩顶作出标记。 四、处理措施及效果 1、确定处理方案 全部桩施打完毕，重新测量时发现绝大部分桩存在上浮现象，而且有的上浮很严重，最大的达45mm。为此召开专题会议，分析原因并研究处理方法。鉴于该工程桩数较多，场地存在密实度较大的砂层，部分桩头在收锤后接近极限荷载或出现轻微裂缝的情况，如果继续采用锤击法，很可能打坏管桩，因此，最后决定采用静压处理方案进行处理。 2、确定静压参数 为了获得比较详细的试验数据，并具有可比性，选取不同区域两根桩进行试验对比，确定上浮较大的两根桩C80―4及C784―15进行静压试验。终压力值均采用6000kN，其中C80―4桩长29.3m，上浮25.3mm，压入35mm；C784―15桩长26.3m，上浮22.8mm，压入37mm。1周后进行静载试验，承载能力满足设计要求。根据静载试验曲线，终压力值确定为6000kN比较合适。 3、多次静压处理 除做过静载试验的2根桩之外，所有的桩均按照确定的静压参数进行静压处理，以彻底消除上浮。场区采用1台静压桩机施工，静压前将露出地面的桩头全部锯掉，入土较深的桩先进行接桩处理，施工顺序是从中心开始分区域对称进行，严格监控终压力值≯6000kN，施工过程中做好详细的施工记录。 施工完毕，再重新测量全部桩顶标高，与静压前测量的桩顶标高相比较，绝大部分的桩已消除上浮，但也有部分桩的上浮未彻底消除，其上浮高度较小，最多的为15mm，大多在1～10mm之间。分析认为，静压处理有明显的效果，对上浮高度在10mm以内的可不做处理，仅对上浮高度在10mm以上的进行补压。 4、处理效果 静压处理完毕，选取24根桩做静载试验，96根桩进行高应变动测检验。根据静载试验报告，实际总沉降量为l4.5～28.86mm，残余沉降量为0.68～6.87mm，全部满足设计要求。高应变动测检验结果也符合规范要求。 5、预防措施 首先应从设计上把关，优选桩型及施工方法。对于沿海填土区，特别是新近填土区且经过强夯或碾压处理，应尽量避免采用高密度、大管径的预应力管桩，优先采用其他桩型，如钻孔灌注桩、冲孔灌注桩及筒桩等。采用管桩时也应优先选用静压法，以减小施工振动对周围管桩的影响。 五、结论 预应力商品混凝土管桩因其诸多优点而被广泛采用，但由于该桩型在秦皇岛应用时间较短，理论研究和工程实践经验还不够丰富，应用过程中仍会存在许多问题。对这些问题应引起足够的重视，根据特征正确分析，采取相应的处理措施，才能确保工程质量。
微信“扫一扫”资讯全知晓浅谈PHC静压管桩施工应用
摘 要：PHC管桩静压法施工以质量可靠，单桩承载力高，施工速度快，建设投资周期短，施工污染少、对周边影响小等优点，在工程中得到广泛应用。本文就实际工作中遇到的一些问题进行讨论，并提出解决措施。
关键词：PHC静压管桩；承载力；问题；措施
预应力混凝土管桩是采用工厂化生产的一种等截面空心圆筒型的混疑土预制构件。根据混凝土强度及壁厚分为PC、PHC（高强）、PT（薄壁）3种类型，其中以PHC桩应用最为广泛，其结构图见图1。PHC管桩施工工艺主要有锤击法和静压法两种。近几年来，随着大吨位（8000kN）的液压压桩机的问世和静压沉桩施工工艺的完善，静压法正在逐步取代锤击法施工工艺。下文就PHC静压管桩在工程应用中遇到的一些问题进行讨论，并提出解决措施。
1 适用范围
PHC静压管桩适用于各类建筑物的低承台桩基础，如工业与民用建筑、铁路桥梁、机场、港口码头、水利及市政工程等；适用于一般粘性土及回填土、淤泥和淤泥质土、粉（砂）性土、非自重湿陷性黄土质以及强风化（全风化）的岩层、坚硬的碎石土层和砂土层中，并且不受地下水位高低的影响；在对环保要求较高的地区，特别是在城市和居民区的新建和改造工程施工中尤其适用。管桩有一定的挤土效应，对附近建筑物及地下管线有一定的影响，所以，在贴近建筑物的位置，不适宜管桩施工 ；由于静压机械自重较大，要求施工场地平整，对场地土地耐力要求高（要求场地表层土压强≥ 120kPa），也不适宜用在地下障碍物较多、深层土质内存在孤石以及地下岩面坡度太陡的土层中。
2 管桩桩身承载力设计值
(1)预应力混凝土管桩桩身横截面承载力F
F=(Rc一σpc ) ; A (1)
式中;Rc为管桩离心混凝土抗压强度(MPa)；σpc为管桩混凝土有效预压应力(MPa)；A为管桩桩身横截面面积(mm?2)。
(2)管桩桩身结构竖向承载力设计值Fp
FP=AR＇c ψc (2)
式中R＇c为混凝土轴心抗压强度设计值(MPa)；ψc为工作条件系数，取ψ c=0.70
(3)管桩桩身结构对应的单桩竖向承载力最大特征值Fa
Fa=Fp/1.35 （3）
管桩外径与壁厚不同的管桩单桩，混凝土强度等级不同，其单桩设计承载力也不同，如表1所示。
3 终压标准和终压力
终压标准的确定应根据试沉桩情况 ,桩端持力层及沉桩压力等因素 ,并结合邻近工程沉桩经验,由勘察,设计,施工监理等有关单位共同商定。一般桩端持力层为坚硬、硬塑的粘性土,或风化岩时,以终压力控制为主 ,桩端进入持力层深度控制为辅;桩端持力层为一般土层,或标准贯入度较小时以桩长控制为主,终压力控制为辅。通常终压力达到设计要求后,必须持荷稳定,若不能稳定,必须再持荷,一直到持荷稳定为止。可采用两种持荷方式:1持荷5分钟; 2二次持荷每次2分钟,间隔5分钟,稳定标准为压力值不降低。
沉桩不能以抬起桩架作为控制标准,因为桩身在抬架中会失稳、折断、开裂,所以施工过程中严禁抬架,应通过油压表的工作压力控制最终压桩力。对于静压沉桩施工 ,终压力的确定是一个极其重要的问题。终压力过大容易把桩压坏,且可能造成桩长已经达到设计要求 ,而终压力还没达到设计要求,要加桩长,造成不必要的浪费；终压力过小,则无法达到合理的持力层,或单桩竖向承载力值不能满足设计要求,安全合理的终压力既可以保证桩身不受破坏,又可确保桩端嵌固在合适的持力层。实际工程应在现场试沉桩时,根据桩端持力层情况确定。通常终压力取单桩竖向承载力特征值113～21倍,终压力还应不超过单桩竖向承载力极限值的0.95。当桩端持力层较坚硬时,终压力取大值,桩端持力层为粘性土强风化岩等这样具有后期固结特性的土层时,终压力取小值。但在实际工程中往往会遇到桩长已经达到设计要求,而终压力却达不到设计要求,在这种情况下要根据桩端持力层情况做具体分析,一味加大桩长是不经济,也是不必要的。如果桩端持力层是中风化花岗岩或者卵石层,通常终压力比较容易达到设计要求,如果桩端持力层是残积粘土或者强风化花岗岩,那么终压力可以减小送桩到设计标高后,停压2～3h后再复压。因为桩下沉时,桩尖土体冲剪破坏,产生了超孔隙水压力,扰动了土体结构,使桩周土体抗剪强度降低,粘性土发生稠化,粉土、砂土发生软化。一旦停止沉桩,随着时间的推移超孔隙水压力逐渐消散,桩端持力层及桩周土的固结,一般压桩力就会大幅度升高,有时甚至停压0.5h后再复压,压桩力就会大大升高。
如大学的一综合楼, PHC500-125的管桩,桩端持力层为残积粘土,桩长大约为30～40m,单桩竖向承载力特征值取 2500kN,现场试沉桩时,要求终压力取 5000kN,但实际沉桩过程中有一部分桩长已经达到设计要求,而压桩力达不到设计要求,只有3000kN左右,只达到单桩竖向承载力特征值1.2倍,笔者要求施工单位停压2h后再复压,所有复压的桩,终压力均达到设计要求,经静载试验,经复压的桩和终压力一次就达到要求的桩,单桩竖向承载力都能满足设计要求。为甲方节约了投资,也节约了能源。施工单位根据复压情况,缩短了停压的时间,有的桩停压半小时后再复压,终压力就达到设计要求。
这里特别强调,对于短桩,因为桩侧摩阻力所占的比例较小,桩端阻力所占的比例较大,终压力的控制就显得特别重要,因此,对于短桩,在沉桩时,还是应以终压力控制为主,且此时持荷稳定也显得更重要。
4 断桩的原因及解决办法
实际工程中引起断桩的主要原因有以下几点:
1)基坑开挖没有按要求施工一次挖到底,没有分层开挖,开挖顺序没有合理安排,这样都会对管桩产生水平推力,引起桩身开裂,甚至断桩。某医院病房大楼,就因基坑开挖不当,引起大量断桩,设计总桩数300多根,动测检验结果,三四类桩就超过100根,接桩不仅大大增加工程造价,还严重延误了工期。因此基坑开挖前一定要预先做好合理的施工方案,确定土方开挖顺序。施工过程应严格按施工方案要求施工,分层按顺序开挖,且严禁边沉桩边开挖,并应注意挖土机械和运土车辆在基坑中对桩的挤推作用,影响桩身质量。基坑开挖后发现断桩时,无法再进行补桩,这样通常按挖孔桩接桩,若断桩位置在较浅的地方,接桩相对简单;若断桩位置在较深的地方,接桩不仅耗时,施工难度也很大,因此从施工方案起,就要严格要求。
2)沉桩现场存在松散的表层填土,或表层土被积水浸泡过,静压桩机吨位较大,在这样的场地上行走,容易对表层土产生挤压,导致桩身倾斜断裂,大学城某大学的一实验楼,施工现场存在一部分新填土,并且新填土没有按照设计要求进行有效的碾压,结果静压桩机发生陷机,倾斜,沉桩结束后,经动测检验,在新填土范围内发现了一部分三类桩。因此施工前一定要先对这样的场地进行加固处理,保证表层填土的密实度,使静压桩机能稳定行走。表层松散填土可以通过压实,或采用碎石铺垫等措施来处理。
3)没有合理安排沉桩顺序和沉桩速率,因为预应力高强混凝土管桩具有挤土效应,一定要严格按照先中间后两边、先长后短、先深后浅、先密集桩后稀疏桩、先大后小、先高层后裙房这样的沉桩顺序施工,以尽量减少挤土效应。一般情况下,每天沉桩控制在 8～12根,沉桩速度过快超孔隙水压力将会对已施工的桩产生较大的水平压力或上浮力,导致桩身倾斜偏位,甚至断桩。
4)沉桩过程没有严格控制桩身的垂直度,导致桩身倾斜,甚至断桩,严重影响桩基础承载能力,带来较大的经济损失,因此施工前一定要认真校核桩定位和桩身的垂直度。
5)管桩接头没有按规范要求施工,上下节桩没有对齐不在一直线上;或是连接件不平,有较大的间隙,造成焊接不牢、焊缝不连续、不饱满,这样都会在接头处产生应力集中而破坏连接,因此一定要重视接头的施工,千万不能掉以轻心。
6)地质情况复杂。施工场地内有孤石、旧基础等,桩入土后桩尖容易被挤向一侧;或是场地上软下硬,软硬突变,这样管桩到硬层时,贯入度突然变小,桩身反弹剧烈,桩身容易断裂,因此施工前一定要先探清地质情况,对浅部的孤石、旧基础等这样的障碍物,应在施工前清理干净,对软硬突变处,要控制沉桩速度,一旦发现异常,及时采取措施补救。
5 桩尖的选择和桩端持力层遇水软化问题
预应力高强混凝土管桩常使用钢桩尖,主要有封口十字型、封口圆锥型及开口平底型三种类型,要根据桩尖所要穿越的土层及桩端持力层情况选择适当的桩尖,一般工程优先采用封口十字型,因为它加工容易、价格低、破岩能力强,但穿越砂层时,圆锥型和开口平底型较好。
桩端持力层若为遇水软化土层,沉桩后持力层可能进水,设计可采取以下措施:
1)首节管桩用封闭混凝土桩尖;
2)采用封口型桩尖 ,焊缝要连续饱满 ,不渗水;
3)在终桩后立即往桩孔内灌注高度不小于 1500的 C20混凝土。
预应力混凝土管桩基础工程质量主要取决于两个方面：一是管桩本身制作质量，二是压桩施工质量只要严格把握住管桩进场质量关，遵守压桩施工操作规程，精心施工，就一定能够减少和避免出现工程质量问题，确保工程进度和质量。
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