PHC预应力砼管桩静压施工工法

PHC预应力砼管桩静压施工工法

一、前言

预应力混凝土管桩是采用先张法预应力离心成型工艺，并经过10个大气压、180 ℃左右的蒸汽养护，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。在施工现场，采用锤击或静压的方式沉入地下作为建（构）筑物的基础。这是一种新型的基桩，是近年来快速发展兴起的一种地基基础处理形式。根据混凝土强度与壁厚分为PC、PHC （高强）、PTC（薄壁）三种类型，其中以预应力高强混凝土管桩（简称PHC桩）应用最为广泛。因其施工工艺简单、单桩承载力高、质量可靠、单位造价便宜等诸多优点，是目前预制桩同类型基础中比较先进的一种基础类型，同时与诸如混凝土灌注桩等其它不同类别的基桩相比，其技术先进且质量稳定。

PHC管桩静压法施工，是通过桩机自带吊装设备或另配吊机吊装、喂桩，压桩机以其自重和桩架上的配重作反力将PHC管桩压人土中的一种沉桩工艺，与锤击法管桩施工工艺相比具有低噪音、低污染的环保特性，对土层与周边建（构）筑物影响小、桩身质量破坏小的特点。预应力管桩发展前期仅仅应用在沿海与软弱地层地区，经权威数据统计，PHC 管桩在桩基中的比例不足10%，管桩在中东部地区会有着很大的发展前景，其先进的技术对于同类型工程有着借鉴意义和推广应用价值。

在天津站改扩建无站台柱雨棚工程桩基施工中，采用了静压施工技术进行了施工，收到了良好的社会效益与经济效益。

二、工法特点

PHC管桩施工工艺主要有锤击法和静压法两种，在管桩发展前期主要是锤击机械引领着管桩的施工作业，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，静压法施工工艺与锤击法相比具有明显的优点，因此发展十分迅速，正在逐步取代锤击法施工的工艺。

1、质量可靠、单桩承载力高

由于管桩材料为预应力高强混凝土，高速离心成型工艺和二次湿热养护工艺工厂化制作，桩身质量与沉桩长度可用直接监测，管桩质量可靠；施工中采用静压桩机进行沉桩施工，压桩力可通过压力表直观、安全、准确地反映，因而对桩体承载力的控制、判断精确度高；静压法沉桩与锤击法沉桩施工相比，因沉桩过程是慢速均匀加载，无冲击和反射应力波，对桩身冲击应力小，施工质量易保证。

由于PHC 管桩桩身混凝土强度高，可打入密实的砂层和强风化岩层，由于挤压作用，桩端承载力可比原状土质提高60%-75% ，桩侧摩阻力提高20%-40%，并因PHC管桩为高强度混凝土预应力构件，尤其抗压、抗弯性能好，其桩身承载力比其它桩种高2－5倍。

2、施工速度快，建设投资周期短

管桩为工厂预制混凝土构件，采用高压、蒸汽养护，生产周期短，一般3-5天即可出厂，可提前批量生产，不占用施工养护周期。静压法沉桩施工，如果场地条件许可，一台桩机可压入300m左右的管桩。在普通地质条件下，2-3分钟即可压入10m长一棵管桩，施工时间主要用在桩头、接桩焊接与倒运管桩、移动桩机等其他工作项目上。而且沉桩完毕后，桩体即有强度，承载力达到最终承载力的80%以上。在必要时可加快施工进度，缩短投资周期，获得良好的经济效益。

3、施工污染少、安全环保，对周边影响小。

静压法沉桩施工管桩，因采用电力液压驱动操作，无震动、无噪音。而锤击法沉桩震动剧烈，噪音大且拌有浓烟油污，对周边环境影响大，且锤击法沉桩施工，对周边土地振动大，影响周围建筑（构）物的安全稳定。而静压由于是缓慢匀速压入，对土体振动小，为周边环境影响小。而且管桩均为成品，与混凝土灌注桩相比无砂石料、混凝土与泥浆等污染。

4、适应性能好，应用较广泛。

PHC管桩能够穿透普通软土层与粉沙粘土层，配上开口型桩尖减少挤土效应后，具有良好的穿透土层能力，尤其是采用静压沉桩方式。遇到特殊土质如软硬不均、上软下硬、软硬突变的土层，穿透能力更优于锤击法沉桩方式。锤击桩法沉桩方式，因一惯的高度（即冲击力）在突遇复杂土层时极易将桩体打坏破损，造成质量事故。

PHC管桩桩段有10-12m、13-15m一节的，也有3-4m、5-6m一节的，搭配灵活，运输吊装方便，成桩长度不受限制，用普通的电焊机即可实现迅速接驳。在港口码头、铁路桥涵与市政、房建工程中均能够应用推广。

5、造价低、材料损耗小，经济效益高。

由于管桩混凝土强度高，单桩承载力大，工程造价相对于混凝土灌注桩便宜40%左右。由于静压法沉桩对桩身破坏小，送桩到位率高，截桩小，质量可靠，经济效益较高。

三、适用范围

PHC静压管桩作为一种快速兴起的一种基桩形式，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、水利与市政工程等；适用于一般

粘性土与回填土、淤泥和淤泥质土、粉（砂）性土、非自重湿陷性黄土质以与强风化（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。与锤击法沉桩方式相比尤其适应于软硬突变的土层中；由于静压无噪音，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尤其适用。

虽然管桩是空心结构，但仍有一定的挤土效应，对附近建筑物与地下管线有一定的影响，而且静压机械本身占用一定的空间，所以在贴近建筑物的位置上，不适宜进行管桩的施工；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），同时不适宜用在地下障碍物较多、深层土质内存在孤石以与地下岩面坡度太陡的土层中。

四、工艺原理

PHC管桩静压法沉桩工艺原理，在桩机就位后，利用适合吨位的吊车（或压桩机自带的起吊设施）吊起管桩进行喂桩，通过静压桩机中心的夹具对桩进行夹抱，调整垂直后进行施压。施压时，静压桩机机身通过油缸支持安装在大小步履上的小车，小车在大小步履轨道上由油缸控制运动，抱压桩时，借助自重与配重，以器缸液压互联动力系统方式通过夹头相交压力施加压桩力，管桩在自重与配重静压力作用下逐渐将桩压入地基土中，然后通过焊接将上下两节管桩连接实现接长，并通过送桩器将桩顶送到设计标高的一种成桩工艺。

五、施工工艺与操作要点

（一）、PHC管桩静压法沉桩施工工艺流程

图-1 施工工艺流程图

（二）、施工操作要点

1、测量定位放线

1）、认真复核设计图纸与设计院交桩点位，必要时将坐标控制点、水准控制点按标准设置要求布设在施工现场，标准控制点数量满足施工需要与测量点间互相复核的需要即可，然后依据设计图纸精确算出尺寸关系或各桩位坐标，对桩位进行精确测放。

2）、可采用电子全站仪或经纬仪等测量工具建立建筑平面测量控制网，或者直接采用坐标定位方式放出桩位，并进行闭合测量程序进行复核；同时利用水准仪对场地标高进行抄平，然后反映到送桩器上，显示出送桩深度，做好桩顶标高控制工作。