超高强预应力混凝土管桩（PHC）施工技术

李小燕

摘要：超高强预应力混凝土管桩（PHC）作为工程常见的基础形式，在工程项目中应用较为广泛，通常采用锤击法沉桩施工和静压法沉桩施工，本文重点描述超高强预应力混凝土管桩（PHC）锤击法沉桩施工，从施工工艺流程，设备选型，停锤标准，承载力检测等方面进行描述。对类似工程施工提供参考。

关键词：PHC管桩；锤击法；沉桩；施工工艺

0 引言

项目区主要为热带季风气候，每年10月至次年2月间多为东北季风，降雨较多，项目地处的东部滨海带沿线植被发育，雨季降雨量较大，且暴雨较多，洪涝灾害频发。年降雨量约为2750～3500mm，需要注意的是降雨通常伴随雷暴，在沿河或低洼地区、城区等处，易引发洪水灾害，易对铁路线路造成水毁。

桥址区位于平原，地势平坦，海拔较低，部分墩位于水稻田内，地下水位埋深0～0.7m。根据地勘资料，桥位区地质情况良好，简述如下：

0～1.5m粘质砂土；1.5m～17m砂质粘土；17m～22m密实中粗砂；22m～28m强风化花岗岩；28m以下为中风化及弱风化花岗岩。

1 施工准备

1.1 管桩进场及验收

PHC管桩进场时需检查产品出厂合格证（混凝土强度、钢绞束墩头检验、钢筋复试报告）和外形尺寸、外观质量等。运输至现场后技术员应组织进行联合检查验收，合格后方可投入使用。

1.2 现场存储

相邻两座承台PHC桩基作为一个施工单元，两个承台依次施工，施工时预先考虑好打桩机施工空间，其余部分作为管桩堆放处。管桩堆放宜用不小于10cm×15cm方木支承，当采用两点式支撑时，支撑垫木应设在距两端0.21L位置处，设置3点支撑时，应设在距端点0.15L及中点处，在最外侧应放置楔形方木，以避免管桩滑移失稳，管桩堆放不超过4层。单个平台最大可存放12m管桩68根（2排，每排底层10根），考虑成品桩供应问题，应提前3-5天上报桩基供应计划。一辆平板车一次可运输10根左右管桩。运输过程采取措施确保桩的悬臂≤1.5m，并绑固、分层叠放错位布置。

图 1 现场存储照片

施工时根据当天的任务量，由吊车配合每天把管桩摆放至打桩机能够自行喂桩的位置，打桩机自行作业。起吊时采用专用管桩吊具，勾住管桩两端，吊绳与水平面夹角不得小于45°。

图 2 管桩吊放图

2 沉桩施工

图 3 管桩施工工艺流程图

2.1 桩机就位

沉桩方式为锤击法，以重锤轻击为原则，结合设计桩长、地质情况，选用履带液压式打桩机，配置13t液压锤。

设备进场组装调试后，移机至桩位上就位调整，桩机下部垫2cm的厚钢板。施工时，调整桩架使之处于垂直平稳状态。施工前在拟打桩的侧面和送桩器的侧面上设置标尺，间隔0.3m标记一次。以便于每米沉桩锤击数的记录和最终贯入度的测定。严控桩顶标高，利用油漆在桩身上标识出设计桩长位置。

2.2 喂桩施工

喂桩时采用单点起吊，管桩在出厂时已由厂家画好吊点：单点起吊时吊点位于距端头0.293L处，12m桩为3.51m。

桩身从地面（或堆放处）刚起吊离开地面时，需要把桩身下端再次与地面接触一下，达到稳桩目的。桩身吊至喂桩口时需要人工稳桩，并密切注意吊点变化情况。

图 4 喂桩施工图

2.3 沉桩施工

所有桩基施工前应根据桩长桩径等计算落锤高度，经复核后方可进行施工，计算过程如下：

根据国际通用的Hiley打桩公式（希利公式）进行计算。

                 （公式1）

                 （公式2）

式中：

—桩身贯入阻力（kN），本项目取值2862（设计承载力）×2=5724kN；

—液压锤重量，本项目取130kN；

h—有效落距（cm），为0.8倍锤的实际落距H，待求解；

f—锤效率，根据公式2计算；

S—终锤时贯入度（mm/击），按照最后10锤下沉20mm控制，取S=2mm；

C—锤击时，桩土体系总的弹性变形（cm），根据经验数据取1.5cm；

N—恢复系数，一般介于0.25～0.4之间，暂取0.4；

P—桩身总重量，单位kN，PHCφ600C管桩每延米重量408kg，根据对应桩长计算出桩身总重量。

综上，求得锤的实际落距：H=。

当采用13t锤进行沉桩施工时，27m桩落锤高度为851mm。

精确放样出桩中心点的位置，在桩中心打入竹签，然后以桩中心为圆心用白灰划一直径与管桩直径相同的圆圈，以方便插桩对中，平面偏位满足规范要求。

图 5 沉桩施工图

2.4 接桩施工

本工程PHC桩为多节桩，需进行接桩。接桩时下节桩的桩头，宜高出地面0.5m～1m，上下桩节必须接直接牢，焊接前，端板坡口上的浮锈应清除干净，露出金属光泽，接合面之间的间隙不大于2mm。焊接时先在下节桩桩头上安装好导向箍，然后把上节桩吊放到下节桩的桩端头上，依靠导向箍将上下节接直，并用倾角仪及吊锤校正上下两节桩的垂直度。

图 6 垂直度检测图

接桩时上下节桩段应保持对直，错位偏差不宜大于2mm。上下节桩对准后用经纬仪找上节桩的垂直度，符合要求以后，用钢丝刷清除桩接头处的泥土等脏物；在接缝剖口四周均匀对称电焊4～6点，待上下接桩固定后拆除夹具再分层施焊，施焊应对称进行。

PHC管桩接头按要求进行分二层焊接，内层焊渣必须清理干净后 方可施焊外一层，焊缝应连续、饱满，且根部必须焊透；焊接接头应在自然冷却后才可继续沉桩，冷却时间不宜少于8min，严禁用水冷却或焊接后立即沉桩。

图 7 接缝施焊施工图

焊缝检验采用渗透法无损检测，用钢丝刷将焊缝清理干净，至表面露出金属光泽为止；然后喷涂清洗剂，表面干燥后喷涂染色剂，等待5min再次喷涂清洗剂，确保焊缝表面染色剂全部清洗干净，表面干燥后喷涂显像剂，等待7min后进行观察。

图 8 焊缝渗透检测图

图 9 焊缝接头防腐处理图

2.5 送桩停锤标准

施工过程中每30cm记录一次锤击数，当首节桩头距设计桩底标高10cm时开始绘制图谱。

当桩头达到设计标高需绘制最后30击（10击/次）图谱，每10击贯入度≤2.5cm时可停锤；

当桩头达到设计标高，贯入度不满足要求时应继续沉桩，直至满足贯入度要求方可停锤；

当桩头未达设计标高，且进尺10cm锤击数≥50击时应通知相关人员，然后再打30击（10击/次），同时开始绘制图谱，如最后10击贯入度小于20mm，可最终停锤。

图 10 停锤图谱绘制图

2.6 截桩施工

管桩施工完成后桩尾会露出平台顶面，如影响后续管桩施工则需截断。截断位置应尽量靠近平台顶面，采用截桩器进行切截，切截面应平整光滑。截桩完成后立即用砂袋进行封堵，并做好警示标识，防止人员坠落。

图 11 截桩施工图

3 特殊情况及处理措施

（1）打桩过程中若发现下沉量突然增大，原因是桩尖穿过硬土层进入软弱土层，此时应对照地质资料进行检查。若桩尖在进入软土层，应继续施打，待研究后再进行下一步施工。

（2）已打好的桩发生较大上浮，粘土地基中由于施工产生的挤土效应，使桩基周围土体产生隆起和位移，已打入桩由于后打入桩的排土挤压作用而上浮和位移。应重新复打至设计标高。

（3）桩身打碎，需立即联系厂家，由厂家从打碎处进行切割，然后重新套上桩帽继续沉桩。

注意事项：

（1）沉桩时桩锤和桩帽与桩圆周的间隙应为5mm~10mm。桩锤和桩帽（送桩器）与桩顶面之间应加设弹性衬垫（木板、钢丝绳），衬垫厚度应均匀，且经锤击压实后的厚度不宜小于60mm，在打桩期间应经常检查，并及时更换和补充；

（2）宜连续一次性将桩沉到设计标高，确需停锤时尽量减少停锤时间；

（3）当管内充满水时应先排水后才能继续施工，管内大量涌土时也应采取相应处理措施；

（4）对于PHC管桩，锤击法沉桩每根桩的总锤击数不宜大于2500击；入土深度最后1m的锤击数不宜大于300击；

4 结语

本文对超高强预应力混凝土管桩（PHC）施工技术进行详细描述，对打桩公式计算方法进行分解，但希利公式是个经验公式，公式里变量都是根据经验取值，取值越接近现场实际情况，施工进度就越快，施工成本越经济，更有利于指导后续PHC管桩的施工，本文对PHC管桩施工技术的全过程控制进行技术探讨，为类似桩机施工提供借鉴和参考，提高施工质量。

参考文献：

[1]《先张法预应力混凝土管桩》(GB13476-2009 ).

[2]《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）.

[3]吉同元，PHC管桩在码头工程中的应用，港工技术，2010.

[4]吉同元，高桩码头PHC管桩试桩试验分析，水运工程，2010.

[5]林章忠，PHC预应力混凝土管桩锤击沉桩施工技术，安徽建筑，2010.