靜壓PHC管樁在樁基工程中的施工控制要點

黃 安

(武漢地質勘察基礎工程有限公司，湖北 武漢 430072)

靜壓PHC管樁在樁基工程中的施工控制要點

黃 安

(武漢地質勘察基礎工程有限公司，湖北 武漢 430072)

介紹了靜壓PHC管樁的優缺點，從施工程序、沉樁順序、樁的入土深度等方面，闡述了靜壓PHC管樁的施工要點，并針對靜壓管樁施工中常見的質量問題，提出了相應的解決策略。

靜壓PHC管樁，樁身，承載力，擠土效應

0 引言

近年來靜壓PHC管樁技術發展非常迅速，靜壓管樁把靜壓工藝和預制樁結合起來，以其較大的單樁承載力，無污染，無振動，無噪聲，樁身質量可靠，造價合適，施工周期快，方法簡單，施工場地文明整潔等優點，越來越受到建筑從業人員的青睞，現在已經被大量應用于工業與民用建筑物和構筑物的基礎工程中。

由于靜壓管樁受力原理的復雜性和地區的差異性，靜壓管樁技術是一門實踐性強的技術，各場地在施工前均需結合勘察報告和試樁進行分析研究，盡可能多地掌握地層分布情況，分析靜壓PHC管樁的受力和承載原理，以進一步推廣該技術。

1 靜壓管樁的優點

1)優點。

a.單位承載力造價低。管樁采用預應力預制樁，其內部空心，可以節省大量鋼材和混凝土原材料，且其持力層一般較淺，一般情況下單位承載力比鉆孔灌注樁造價便宜。

b.適應范圍更廣。由于樁徑范圍廣，樁長可根據地層和上部建筑荷載進行調節，其可以用于二級及以下基坑支護、高層建筑地下室、18層以下中低層建筑物基礎等工程。

c.成樁質量可靠。采用預制品，可工廠成批生產，人為干預因素較少，樁身質量可控。施工前期準備時間較少，運至現場可直觀檢測質量，不存在樁底沉碴的問題。

d.施工速度快，現場施工工期較短。管樁材料在場外生產，運至現場直接采用壓樁機壓入地下即可，施工完成后只需放置約3 d～4 d待土壓釋放即可開挖，不需等待混凝土養護時間，可大量節省工期，符合了業主工期要求。

e.施工過程無噪聲、無污染，安全系數相當較高。采用靜壓施工，不需挖土及泥漿護壁，減少了各工序之間的銜接，符合城市綠色施工要求。

f.樁基施工完畢后質量驗收方便，特別是采用十字閉口樁尖時，其內部為空心，樁身質量和樁長均可用內眼查看。

2)缺點。

a.靜壓樁機比較龐大笨重，所以對施工現場有較高要求，地面過于軟弱時容易發生陷機，且樁位上不能有太大孤石，否則容易造成壓樁困難。此外對于靠近鄰近舊建筑物的邊樁和角樁有時也無能為力。

b.由于受樁工機械和施工條件限制，管樁截面不可能做得很大，單樁承載力受到了限制，因此，不宜用于高層建筑樁基。

2 靜壓PHC管樁施工要點

PHC管樁施工是利用壓樁機自身配重，將PHC管樁分節壓入地層中成樁，一般都采取分節壓入、逐節段接長的方法。

2.1 施工程序

測量定位→樁機就位→吊樁插樁→樁身對中→沉樁→接樁→再沉樁→送樁→終止壓樁→檢查驗收→轉移樁機至下一根樁位。

2.2 沉樁順序

預應力管樁屬于擠土樁，沉樁會形成一定的擠土效應，所以沉樁時應按一定的順序施工，具體施工順序如下：

1)對于較密集樁群，應從場地中間開始分頭向四周或兩邊對稱施工；

2)當基坑場地不大時，壓樁應逐排打設或從中間開始分頭向兩邊或四周進行；

3)當一側有毗鄰建筑物時，由毗鄰建筑物處向另一方向施工；

4)對基礎標高不同的樁，宜先施工樁頂標高較小的樁；對不同規格的樁，宜先施工大樁后施工小樁、先施工長樁后施工短樁，可使土層擠密均勻，以防止位移或偏斜；

5)當基坑場地較大時，宜將基坑分為數段，然后在各段范圍內分別施工，但壓樁應避免自外向內或從周邊向中間進行施工，以免中間土體被擠密，樁難以壓入；或雖勉強壓入，但使鄰樁側移甚至上冒。

2.3 樁的入土深度控制

一般說來，對于摩擦樁，以樁長控制為主，油壓值為參考；對于端承樁則以油壓值為主，樁長控制為輔。結合工程實例，靜壓PHC管樁設計成端承摩擦樁較多，設計單位一般要求實行樁長和油壓值雙控，這給施工現場帶來了較大的施工難度。

根據大量的PHC靜壓樁施工實例，經常出現PHC樁過長或過短，實際施工的樁頂標高與設計樁頂標高不一致的情況，而造成截樁和接樁的現象，不僅給施工增加了一定的麻煩，還會造成不必要的浪費，甚至會造成修改設計，究其原因主要是因為靜壓PHC管樁的承載力預估不準確。

3 靜壓管樁施工常見問題

1)單樁豎向極限承載力、單樁豎向承載力特征值與終壓力三者之間的關系。

單樁極限承載能力一般取靜壓管樁的單樁豎向承載力特征值的2倍，如式(1)所示。單樁豎向極限承載力的研究和分析是靜壓PHC管樁基礎設計的重點，這樣才能為工程實際提供可靠的參考，盡可能發揮管樁基礎的經濟效益。

(1)

其中，Ra為單樁豎向承載力特征值;K為安全系數，一般取2;Qu,k為單樁豎向極限承載力。

而靜壓PHC管樁的單樁豎向極限承載力與終壓力有本質的差別，兩者的量值均不相同。單樁豎向極限承載力是指基樁施工完成后，樁周土應力再平衡后基樁能抵抗由上部結構傳來的長期作用荷載的能力，主要是樁底端承力和樁周摩阻力。終壓力是指樁尖達到設計深度后終止壓樁時出現的最終壓力，其持續時間在幾秒到幾十秒之間，主要來自樁工機械克服樁端土體的抗沖剪切力。

因樁徑、樁長、地質條件不同，單樁豎向極限承載力與終壓力之間的關系是聯系緊密但又不確定的。單樁豎向極限承載力是在終壓力的基礎上，土體經過固結再平衡發展后的豎向承載力。大量的實踐資料表明，極限承載力與終壓力不存在同比例關系，其相對值可大可小，不具有規律。因此研究二者之間的關系，指導下一步施工，成為很多工程技術人員十分關心的問題。具體意義有如下幾點：

a.合理地確定終壓值，選擇合適的靜壓樁機配重，確定配樁長度；

b.知道了終壓力、樁長以及地質條件，可以估算出單樁豎向承載力特征值；

c.為類似工程提供參考依據。

就目前的研究水平來看，直接尋求單樁豎向極限承載力與終壓力二者之間的普遍關系還較困難，最為常用的方法是根據類似區域經驗公式法，其二者之間的關系可用式(2)表示。

Pu=αQu

(2)

其中，Pu為終壓力;α為效應系數，根據試樁或同一區域施工經驗確定;Qu為單樁豎向極限承載力。

2)樁身破裂。

靜壓管樁在壓樁過程中樁身突然傾斜錯位，當樁尖處地質條件沒有特別變化，而貫入度突然異常增大，可能就是樁身了。樁身爆破壓裂的主要原因有以下幾個方面：

a.管樁材料質量原因，如生產時混凝土標號太低，養護時間太短，預應力筋張拉力太小，單節管材本身垂直度偏差較大。

b.地質條件原因，地表樁位上有塊石、孤石等地下障礙物，地層中含有難以貫穿的堅硬土層或地層傾斜度較大。

c.施工方面原因，起吊安裝操作方法不對，壓樁機本身傾斜、樁身垂直度偏差大，抱箍器損壞致使抱裹力不平衡。當空孔太淺時樁機行走時容易壓壞樁頭；采用的截樁方法不符合規范，土方開挖過程中挖機強行鉤拉拽扯。

針對上述出現的原因，施工現場應該嚴格控制進場材料的質量，進場后應立即組織驗收，不合格材料嚴禁用于工程，應立即清理出場。施工前仔細研究施工圖紙、試樁資料和勘察報告，充分掌握設計意圖。由項目經理組織編寫施工組織設計或施工方案，給全體施工人員進行技術交底，保證操作行為規程符合現場要求。

3)接樁質量。

受限于吊裝及運輸等原因，一般單根管樁最長為15 m，現場每根基樁一般采用兩根單樁對焊而成，接頭位置是受力薄弱位置，沉樁時接樁位置容易出現松脫開裂現象。其控制的方法主要有：

a.檢查端頭板是否平整，有無較大空隙，有問題時必須進行修正。

b.接樁前應先清理干凈端頭板油污等雜質。

c.采用二氧化碳氣體保護焊，每個接頭由兩個工人同時對稱施焊，保證兩節樁中軸線重合，焊接完成后應由專業質檢員驗收后方可繼續沉樁。

4)擠土效應。

靜壓PHC管樁屬于排土置換樁，往往由于壓樁使周圍地層土體受到不同程度地擾動，改變了地層中原有的應力狀態，在含水性較大的軟土中，大量樁體在短時間內壓入地層中，很可能造成周圍基樁水平位移，樁周和樁尖一定范圍內的土體受到很大的擠壓以及不排水剪切，與樁體在沉樁過程中向樁周發生較大的側向位移和隆起。埋深較淺的土體是向上隆起，而在埋深較深的較深層土體，由于上覆土層壓力作用下不能向上隆起，就向水平擠壓。根據實踐經驗，不管設計依據試樁結果提出和修改的設計多么精確合理，即使是地質情況非常均勻，全部是單樁條型基礎，工程樁的壓樁力總是高于設計試樁的壓樁力，后施工的基樁的壓力總是高于先施工的基樁壓力。

4 結語

1)靜壓PHC管樁基礎設計方法多樣，施工單位應及時總結施工經驗，確定靜壓PHC管樁的適用范圍，減少靜壓管樁工程質量事故。

2)靜壓PHC管樁基礎設計時應防止因擠土效應而產生的負面效應，采取有效應對措施，如樁型、布樁、樁長、施工方法與順序等原因考慮合理。

3)在抗震設防烈度8級及以上的液化場地、深厚軟土地區，靜壓樁使用受到較大局限性，應優先選用鉆孔灌注樁。

4)深厚飽和粘性土區域沉樁時應采取相應措施，防止產生樁體位移、傾斜甚至管樁斷樁等事故。

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The construction control key points of static pressure PHC pipe pile in pile foundation engineering

Huang An

(WuhanGeologicalSurveyFoundationEngineeringLimitedCompany,Wuhan430072,China)

This paper introduced the advantages and disadvantages of static pressure PHC pipe pile, from the construction procedure, pile sinking order, pile depth into earth and other aspects, elaborated the construction main points of static pressure PHC pipe pile, and according to the common quality problems in static pressure pipe pile construction, put forward corresponding solving strategies.

static pressure PHC pipe pile, pile body, bearing capacity, compaction effect

1009-6825(2017)03-0084-02

2016-11-13

黃 安(1987- )，男,助理工程師

TU473.1

A