超高强预应力混凝土管桩(PHC,桩)施工技术研究

林 南

福州建工(集团)总公司，福建 福州 350000

某工程属于大型建筑工程，其结构为框架剪力墙结构，建筑面积为114748.13m2，最大单柱荷载为2700kN，建筑基础为筏板，为确保单柱荷载与设计标准相符，施工单位使用了多种PHC 桩，分别为PHC500AB125 和PHC600AB130，前者的单桩竖向承载力特征值为2300kN，而后者为2700kN。单桩抗压静载试验值极限值为4600kN 和5400kN。

第一，PHC 桩具有非常强的承载力，可以适用于不同类型的建筑工程。此外，在同一类型的建筑工程中应用PHC 桩，可根据实际需求，选择不同直径的管桩，有助于布桩问题的解决，从而使桩体承载能力充分实现。PHC 单桩长度不限，施工条件和施工设备性能不会对单桩长度产生干扰；

第二，PHC 成桩具有非常高的质量，在桩体下沉后，施工单位可以采用直接手段检测桩体的长度和质量；

第三，PHC 桩身具有良好抗裂和耐锤击性能，相较于普通混凝土管桩，穿透力是其重要优势。实践结果表明，在建筑工程中应用PHC 桩，其破裂率远远低于普通混凝土管桩，并且补救方式也十分简单。

第四，PHC 桩使用成本低廉。与钢桩相比，使用PHC 桩，可以节省40%左右的材料成本，究其原因，主要是PHC 桩的价格仅为钢桩的1/3 或1/2。

第五，施工效率高，并且在实际施工阶段不会产生过大的噪声，有助于文明施工环境的创建［1］。

2.1 做好打桩准备

第一，选择合适的桩锤。桩锤选择的合理与否，与打桩质量和效率存在密切的关联，如果桩锤选择不合理，会导致PHC桩头部在贯入阻力的影响下而变形，无法到达设计标高。本工程施工单位在综合考虑各种条件后，将蒸汽锤作为主要选择，其重量为8t，适用于软硬土层的打桩施工。

第二，选择合适的桩架。实践结果表明，打桩效率会受到桩架设置、安装的影响。本工程施工单位考虑到工程所在地交通条件较差，故选择了履带行走式桩架，移动灵活，适用于多种交通条件，是该桩架的优势。

第三，桩位设置。施工单位在打桩前需要将工程所在位置的地质和基础情况作为依据，对打桩顺序进行设计，并基于施工图纸设置桩位。

第四，堆存吊运。一般情况下，PHC 管桩应设计两个支点，同时确保吊点所处位置与设计要求相符。在存放管桩时应使用木垫，避免管桩在外力的影响下损坏。此外，在吊运阶段，还要采取有效的措施，保护管桩安全。

第五，确定管桩龄期。管桩制造成型和施工的间隔时间应尽量延长，只有确保混凝土强度达到设计标准后方能运输至施工现场。因此，在打桩时施工单位应遵循先进场桩先打的原则。

第六，检查修正。在打桩之前，需要对施工现场存放的PHC 桩进行全面检查，在发现缺陷桩后应及时更换，同时还要清理桩两端以及附着在桩身的污染物。

2.2 打桩技术措施

常用的打桩技术措施有如下几种：

第一，插桩。桩体被打入后，如何修正桩的角度属于施工难点，为规避可能会出现的桩位偏差，在插桩时必须保证安装位置的准确性。尤其是第一节管桩的插入位置和方向的准确性更是重中之重。在插入初期应轻轻打下，仔细检查，在发现偏差后应做好修正，如果偏差较大，可拔出重新打入。在进行PHC 管桩垂直度校核时，可以将垂直角作为方法，简言之，就是利用两个方向的经纬仪，促使导架始终保持垂直状态。目前，调整PHC 桩的方法有桩机导架旋转、滑动和停留。值得注意的是，经纬仪设置的位置，不能被打桩所影响，应通过频繁调平，使其长期保持在垂直状态；

第二，捶打。本工程地层相对较软，在初打时可能会严重下沉，针对这种情况，施工单位在打桩时，应采取低提锤，轻打下的方式，伴随着沉桩加深，桩体下沉速度必然会有所下降，此时，可适当增加起锤的高度。在整个打桩阶段，应确保桩锤、桩帽和桩身位于同一轴线，如有特殊需求，需要调整桩锤和桩架导杆方向，使其与桩身方向保持一致。在捶打阶段，应避免管桩受到偏心捶打，究其原因，主要是在受到偏心捶打后，管桩容易弯曲。如果管桩难以下沉，需要对落锤是否存在倾斜偏心现象进行检查，重点检查桩垫桩帽是否符合捶打需要。如果与需要不符，及时更换即可。在打桩过程中必须遵循连续性原则，以降低打桩的难度。

第三，接桩。在接桩时应确保接桩节和原桩节轴线相同，并提前清理施焊面的污染物。在下节桩桩头与地面的距离为1.2m 左右时，焊接接桩方能进行。在接桩过程中，可以将导向箍安装到下节桩头处，其目的在于引导新接桩节。在上节桩的方向找正后，需通过焊接的方式，固定上节桩，之后方能将导向箍拆除。此外，施工单位需要让具有从业资质和丰富工作经验的焊工进行管桩焊接，在进行第一层焊接时，可以增加电流，使烙深增加。如果以手工焊接为主，需要使用合适的焊接条，从而保证焊接的质量。

第四，送桩。施工单位想要将管桩打到设计标高处，需要借助送桩器的力量，以本工程为例，本工程所采用的送桩器由钢板制作，其长度为4m。在设计送桩器过程中应遵循如下原则：打入阻力不宜过高、容易拔出、能够向PHC 桩传递冲击力、可多次使用［2］。

第五，沉桩。在沉桩过程中需要对沉桩速率进行控制，在同一桩台或相近地点的沉桩数量不得超过8 根，与此同时，加强对周边地面沉降情况的检测。

2.3 PHC 管桩和基础底板连接技术

为有效防止基础上浮，并确保基础和桩基整体协同施工，在绑扎基础钢筋之前，施工单位采取了有效的施工技术，使管桩与基础之间的连接质量得到保证。在土方开挖接近设计标高后，管桩会露出，施工单位应组织施工人员及时清理其中的污染物，然后使用木夹板进行底模的制作，并通过铁丝使其在孔内悬浮，在绑扎钢筋时必须遵循技术规定，同时灌注强度为C40 的混凝土，在这一过程中，施工单位可根据自身需求，在混凝土中掺加适量的膨胀剂。此外，管桩锚筋和基础底板钢筋应该在钢筋绑扎的同时焊接。

2.4 试压桩

本工程施工单位为确保施工质量，通过单桩竖向抗压静载试验的方式，对单桩承载力进行检测。本次试验所选择的PHC桩为三组，第一组由1 根试桩和6 根锚桩组成；
第二组由1 根试桩和4 根锚桩组成；
第三组由1 根试桩和4 根锚桩组成。而每组预加荷载分别为6200kN、5000kN 和4000kN。

2.5 试验结果分析

本次试验的试验对象，均为施工中所用的工程桩，首先是第一组试桩，在荷载增加至4960kN时，60min后，试桩快速沉降，其速度为16.67mm/h，试桩总沉降量超过38mm，由于地基被破坏，故试验停止，依据试桩曲线，得知第一组试桩的极限荷载为4340kN；
第二组试桩在荷载增加至5000kN 时，45min 后沉降量显著上升，其速度为15mm/h，总沉降量超过36mm，地基遭到破坏，试验停止；
第三组试桩预加荷载为4000kN，但在达到预加荷载后，发现桩体较为稳定，于是加到4800kN，在保持稳定后停止增加，故得知试桩极限荷载为4800kN，将试验结果作为依据，对其特征值进行统计，公式如下：

单桩竖向极限承载力标准值为4574kN，与设计要求相符。

综上所述，PHC 管桩相较于普通管桩而言，具有诸多方面的优势，因此受到了建筑行业的关注，但在实际施工阶段，为确保打桩质量，建议施工单位做好打桩前的准备工作，实施标准的打桩技术措施，并通过试验的方式，对试桩极限承载力标准值进行明确。

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