PHC管桩加固地基及几种异常情况的处理

PHC管桩加固地基及几种异常情况的处理

龙举杨先寿张磊

（贵州大学资源与环境工程学院贵阳 550003）

摘要：本文以福建省莆田市延寿大厦的桩基工程为实例，介绍了PHC管桩的施工方法，分析了施工过程中出现的异常情况，并提出相应的处理措施。

关键词：PHC管桩锤击法异常情况处理

0 引言

预应力高强混凝土管桩（Prestressed High-strength Concrete Pipe Pile），即PHC管桩是在近代高性能混凝土（HPC）和预应力技术的基础上发展起来的混凝土预制构件。作为一种新型的基桩，20 世纪90 年代以来，预应力管桩在福建沿海地区广泛应用于工业与民用建筑、桥梁、港口码头、水利工程等。据不完全统计占福建桩基市场达80% 以上，PHC管桩能够获得如此大的应用市场的主要原因是它具有耐打、耐压，穿透能力强，单桩竖向承载力高，抗震性能好，耐久性好，造价适宜，施工工期短，施工现场文明整洁等特点[1]。本文结合福建省莆田市延寿大厦的地基处理对PHC管桩的施工工艺和在施工过程中常见的几种异常情况的处理进行一下简要的分析说明，为同类工程提供参考。

1工程概况

延寿大厦位于莆田市荔城区延寿路与丰美路交叉处东北角。拟建场地地貌上属于海积平原地貌单元，地基土为人工回

填。基础型式采用锤击PHC管桩。

本工程共设计静压预制PHC管桩

393根，桩径φ400mm、φ500mm，

桩长约25~29m，见图1。采用静压

桩机已施工231根桩，但因部份卵

石层较厚，静压机无法穿过，经设

计变更为锤击法施工，并增加桩数

64根，共计管桩457根，剩余226

根桩未施工。其中PHC400-95（A

型）桩36根，单桩极限承载力为

3140KN；PHC500-100（A型）桩48

根，单桩极限承载力为4460KN；

PHC500-125（AB型）桩142根，

单桩极限承载力为5280KN，持力

层均为强风化花岗岩层。拟采用

HD50型锤击桩机一台施工，电焊

机三台焊接接桩。图1 延寿大厦桩位布置平面图

2 场地工程地质情况

2.1 地形地貌

拟建场地地势较平坦，地貌属于海积平原地貌单元，地基土为人工回填。

2.2 岩土层分布及特征

根据钻孔揭露情况，场地岩土层分布及其特征自上而下分述如表1所示。

表1 场区地层分布情况表

3 PHC管桩施工方法

PHC管桩沉桩方法目前通常采用的有静压法和锤击法两种[2]。

静压法是通过压桩机的配重和自重将PHC管桩压入土中的一种沉桩工艺。锤击法是以桩锤的锤击对桩顶产生冲击力，将桩沉到土中的一种沉桩方法。目前主要是用液压锤和柴油锤来施打PHC 管桩。

3.1 静压法与锤击法的比较

(1) 就管桩承载力的控制来说，在沉桩过程中，使用静压法压桩力可以直观、准确地读出并记录下来，对管桩承载力控制能达到较高的精度；而锤击法则是利用最后三阵贯入度作为收锤标准，管桩承载力的控制较为复杂。

(2) 就环境效应来说，静压法沉桩具有无震动、无噪音的优点，很适合在市区及某些对噪音有限制的场地施工；而锤击法沉桩则会产生剧烈的震动和噪音，对周边环境影响大。

(3) 就沉桩质量来说，锤击法沉桩时，在锤击力的作用下，PHC管桩受到较大的压应力波和拉应力波的影响，容易使桩头、接头等薄弱处产生裂纹，严重影响桩基质量；而使用静压法沉桩则大大减小了这方面的影响。

(4) 就入岩能力来说，静压法在施工过程中遇到硬夹层时会产生穿层困难，出现提前到达贯入度的假象，而锤击法能较好的解决这个问题；锤击法的入岩能力比静压法强1~3倍。所以在相同的施工条件下锤击桩的承载力约为静压桩的1.2~1.4倍[2] [3]。

在PHC管桩施工过程中，应根据场地的工程地质条件和周边环境进行沉桩方式的选择。

3.2 锤击PHC管桩施工工艺

锤击PHC管桩的施工工序：测量放样→桩机就位→桩起吊→桩就位对中→两相互垂直方向调直→打第一节桩→电焊接桩→施打第二节桩→送桩→最后三阵贯入度控制→桩质量检验→切割桩头。

3.3 沉桩路线的选定

PHC管桩属于挤土桩，在施工时会随着桩数的增多，土体产生挤密效应。土体与桩身表面间的摩擦阻力也相应增大，压桩所需的压入力也在增大。为了减小挤密效应产生的影响，沉桩顺序一般宜采用先长桩后短桩，先大径后小径的原则。沉桩路线一般自中间向两边对称前进，或自中间向四周进行。当一侧毗邻建筑物时，可以从毗邻建筑物处开始沉桩[4]。这样

地基土在入桩挤密过程中，土体可自由向外扩张，即可避免地基土上溢使地表升高，又不致因土的挤压而造成部分桩身倾斜，保证群桩的工作基本均匀并符合设计值。

4异常情况处理

4.1 穿过较密集卵砾石层的处理

该大厦桩基工程原设计采用静压法施工，由于卵石层较密集穿层困难，设计变更为锤击法施工，现发现部份承台桩由于卵石层较密集，穿过卵石层时进桩每米锤击数超过250击，每阵十击的贯入度只有2cm/10击，继续锤击虽然可以穿过卵石层，但是对桩身质量、桩端头板及焊接部份可能会损害，出现三类桩。福建省建筑标准设计（闽02G119）规定进桩每米锤击数不宜超过250击。为了确保沉桩质量，通常的处理方法有以下三种：第一、当桩尖到达硬夹层时，由于卵石层受震动及侧向挤压，摩擦力渐增，而使贯入度渐减达到“收锤标准”。此时，可以停止施打一段时间（一般为10~20小时），使被压密卵石层应力得到逐渐释放，其摩擦力就有回复原状的趋势，摩擦力相应减少，再施打时贯入度会有所增加[5]；第二、认真查阅勘察资料（或进行钻探），确定出该承台下卵石层的厚度，验算其是否能达到作为持力层的标准，同时对该桩进行单桩承载力试验，看其是否能满足设计要求，如果不满足设计要求，对该桩进行补桩，增加此承台下的PHC管桩桩数；第三、使用钻机提前钻进一个一定直径的钻孔，这样能在一定程度上减小沉桩时卵砾石层对桩身的侧摩阻力，使管桩顺利穿过硬夹层。

本工程通过详细分析工程勘察质料，根据地层情况综合采用了以上三种方法进行处理，使得各桩都满足了设计要求。

4.2 爆桩头的处理

爆桩头产生的原因有以下几种：

第一、管桩的质量太差。第二、搬运、吊装或堆放过程中碰撞损坏。第三、桩头混凝土不密实（桩头处箍筋较密）。第四、打桩过程的施工方法不当：锤过重，锤击应力太大易将桩头击碎；锤过轻，锤击次数过多，易产生疲劳破坏；桩锤偏打击（偏心锤击）导致应力集中。第五、桩帽太大、太小、太深、桩头尺寸偏差太大或桩帽衬垫材料不符合要求。第六、遇孤石或硬岩面时继续猛打或遇厚度较大的硬夹层需贯穿。第七、贯入度要求太小、总锤击数过多或每米锤击数过多。[2]

在施工过程中，通常的处理方法是在烂桩附近补桩。但本工程是将爆桩头的部分用电锯水平锯掉，调整桩帽垫层厚度后继续施打。如果到不能满足收锤标准再进行补桩。对这类桩我们通常有意识地选作静载试验。

4.3 快到收锤标准时贯入度突然增大的处理

产生这一现象的原因可以从两个角度考虑：第一，地质因素。这是已经穿过透镜体或其他硬夹层的反应。第二、桩身混凝土是否已经破坏，检测方法是：首先看管桩内是否有积水。当管桩内有积水，就用钻机取样，查明管桩内是否有桩身的混凝土和钢筋；当管桩内没有积水时，用白炽灯配合望远镜沿管桩内壁由上至下检查，若发现桩身混凝土破坏就要补桩[5]。

如本工程的168#桩配桩长度为18m(11m+7m)，当送桩长度达0.7m时，即入土深度达18.7m时，贯入度由6cm/10击突然增大，出现异常现象。检查判断为断桩，经分析可能是在管桩入土4m时贯入度明显变小，原因为此时桩身遇孤石，下沉至一定深度后由于不均匀造成桩身倾斜所致。这种情况一般是要及时停止沉桩并做好记录，上报设计单位进行处理。根据设计单位的意见进行补桩或修改承台。

4.4 桩身突然倾斜

桩身突然倾斜的原因有以下几个方面：

第一、工程地质勘察的工作没有做到位；第二、在施打大面积密集群桩时，造成先打入

的桩挤土产生倾斜；第三、当桩打入地下3m发生倾斜超差时，未按规程拔出重打；第四、基坑开挖顺序不合理，导致PHC桩在挖土过程中产生倾斜。第五、甲方为节省投资，未对杂填土进行清理或清理不彻底。[2]

在本工程中产生桩身倾斜的主要原因是由于桩身遇孤石，下沉至一定深度时，由于不均匀造成桩身倾斜和由于地质倾斜面较大或桩身遇大的卵石下沉造成桩身倾斜。在施工过程中，遇到孤石或障碍物造成桩身倾斜，最后一般会导致管桩断裂，贯入度虽然为零，但压力值达不到终压条件。这种情况我们一般是进行补桩，除非经静载或动测证明单桩承载力可达设计要求，则这样的桩基础仍可使用。

5结束语

该工程根据场地的地质条件选用PHC管桩加固地基，充分发挥了PHC管桩的优点，通过静载试验、高应变动力检测和低应变动力检测，单桩竖向极限承载力、最大沉降量和桩身质量都满足设计要求。PHC管桩加固地基虽然具有许多优点，但对地质因素要求较高，施工前要详细查明场地地质情况，以便预防一些事故的发生。本文提出了一些在施工过程中常见事故的处理措施，以供相关人员参考。

参考文献

[1] 陈琳.PHC管桩静压法施工与质量控制[J].福建建设科技.2005.1:17—18

[2] 史佩栋主编.实用桩基工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社，1999

[3] 刘瑾瑜，刘明虹.简述PHC管桩施工要点[J].甘肃科技.2005.21(7):151—152

[4] 中华人民共和国行业标准.《建筑桩基技术规范》（JGJ94—94）中国建筑工业出版社，1994

[5] 杜伯明等.PHC管桩的构造、生产工艺及打桩施工中要注意的几个问题[J].土工基础.1997.11(3):39—48

作者简介：龙举，男，1985年9月出生，贵州大学资源与环境工程学院地质工程硕士研究生。Email:longju1985@https://www.wendangku.net/doc/ce6514710.html, 联系电话：136********

Soil Improvement by PHC Pipe Pile and Remedying Technique of some Accidents

Longju Yangxianshou Zhanglei

(College of Resource and Environmental Engineering , Guizhou University, Guiyang 550003) Abstract: This passage through example of the pile project of Yanshou building in Putian city Fujian province, introducing the major construction method of PHC pipe pile, analyzing the abnormal situations which come out in the construction process, and putting the corresponding measure.

Keywords: PHC pipe pile Hammering technique Disposal of abnormal situation